Moje učebnice říká: „Množství tepelné energie se zjistí měřením teploty látky.“ Jak je to ale pravda? Teplota měří pouze průměrnou kinetickou energii částic v objektu, nikoli kolik je jejich částic. Představte si například, že pár částic ve sklenici má super vysokou rychlost; teplota uvnitř nádoby by tedy byla velmi vysoká, ale nebylo by zde příliš mnoho tepelné energie, protože existuje jen několik částic. Oceán má na druhé straně mnoho a mnoho částic, ale jeho teplota je nižší. Oceán má však více tepelné energie! Pokud tomu tak je, pak teplota zjevně nemůže měřit tepelnou energii. Proč to moje učebnice říká?
Komentáře
- Vaše učebnice je trochu špatná, pokud frázi vytrhneme z kontextu (aby mohla být správná) pokud to čteme v kontextu). Množství tepelné energie se měří zahříváním látky známým množstvím energie a měřením změny teploty.
Odpověď
Tepelná energie je přesně průměr (s ohledem na časový interval vaší míry) celkové translační kinetické energie všech částic vašeho systému. To zase může souviset s teplotou vašeho systému v případě, že je Hamiltonian oddělitelný do souřadnic každé z vašich částic (ekvipartiční věta). Zejména je celková tepelná energie úměrná jak počtu $ N $ částic, tak jejich kinetickým energiím (po průměrování přes všechny stupně volnosti to většinou není nic jiného než jejich produkt).
Ve vašem příkladu mohou dvě částice s vysokou rychlostí stále přispívat k celkové tepelné energii, podobně jako systém mnoha dalších částic, kde každá z nich sdílí místo toho velmi nízké příspěvky rychlosti. Možná se budete chtít podívat na stránku wikipedia , která ve zkratce rozšiřuje to, co jsem uvedl výše.
EDIT
Jak je uvedeno níže, mohou existovat další netranslační a potenciální příspěvky, které je třeba vzít v úvahu při průměrování pro celková tepelná energie, nikoli pouze kinetické členy.
Komentáře
- " Tepelná energie je přesně průměr ([…]) celkové translační kinetické energie všech částic vašeho systému. " Zachází s poměrně zvláštním případem jako pokud definoval obecný význam. Obecně existují netranslační režimy a více energie v těchto režimech může být spíše potenciální než kinetická.
- @dmckee You ' máte pravdu . Upravil jsem svou odpověď tak, aby zahrnoval váš návrh, děkuji!