Min lærebog siger “Mængden af termisk energi findes ved at måle temperaturen på stoffet.” Men hvordan er dette sandt? Temperaturen måler kun den gennemsnitlige kinetiske energi af partiklerne i et objekt, ikke hvor mange partikler der er. Så forestil dig for eksempel, at et par partikler i en krukke har en super høj hastighed; således ville temperaturen inde i krukken være meget høj, men der ville ikke være for meget termisk energi, fordi der kun er få partikler. Havet har derimod mange, mange partikler, men dets temperatur er lavere. Dog har havet mere termisk energi! Hvis dette er tilfældet, kan temperaturen naturligvis ikke måle termisk energi. Hvorfor siger min lærebog det?
Kommentarer
- Din lærebog er lidt forkert, hvis vi tager sætningen ud af sammenhængen (så det kunne være rigtigt hvis vi læser det i sammenhæng). Mængden af termisk energi måles ved at opvarme stoffet med en kendt mængde energi og måle temperaturændringen.
Svar
Termisk energi er nøjagtigt gennemsnittet (med hensyn til tidsintervallet for dit mål) af den samlede translationelle kinetiske energi for alle partiklerne i dit system. Dette kan igen være relateret til temperaturen i dit system, hvis Hamiltonian kan adskilles i koordinaterne for hver af dine partikler (equipartitionssætningen). Især er den samlede termiske energi proportional med både antallet $ N $ af partikler og deres kinetiske energier (det meste af tiden er det intet andet end produktet deraf, efter at have gennemsnittet over alle frihedsgrader).
I dit eksempel kan to partikler med høj hastighed stadig bidrage til den samlede termiske energi, ligeledes et system med mange flere partikler, hvor hver af dem i stedet deler meget lave hastighedsbidrag. Det kan være en god idé at kigge på wikipedia-siden , der udvider det, jeg har nævnt ovenfor, i en nøddeskal.
REDIGER
Som påpeget nedenfor, kan der være yderligere ikke-translationelle og potentielle bidrag, som også skal tages i betragtning ved gennemsnit for den samlede termiske energi snarere end kun de kinetiske termer.
Kommentarer
- " Termisk energi er nøjagtigt gennemsnittet ([…]) af den samlede translationelle kinetiske energi for alle partiklerne i dit system. " Behandler et ret specielt tilfælde som hvis det definerede den generelle betydning. Generelt er der ikke-translationelle tilstande, og mere end noget af energien i disse tilstande kan være potentielt snarere end kinetisk.
- @dmckee Du ' har ret . Jeg har redigeret mit svar for at inkludere dit forslag, tak!