Mi libro de texto dice «La cantidad de energía térmica se encuentra midiendo la temperatura de la sustancia». Sin embargo, ¿cómo es esto cierto? La temperatura mide solo la energía cinética promedio de las partículas en un objeto, no cuántas partículas hay. Entonces, por ejemplo, imagine que un par de partículas en un frasco tienen una velocidad súper alta; por lo tanto, la temperatura dentro del frasco sería muy alta, pero no habría demasiada energía térmica porque solo hay unas pocas partículas. El océano, por otro lado, tiene muchas, muchas partículas, pero su temperatura es más baja. Sin embargo, ¡el océano tiene más energía térmica! Si este es el caso, obviamente la temperatura no puede medir la energía térmica. ¿Por qué mi libro de texto dice eso?
Comentarios
- Su libro de texto está algo mal si sacamos la frase de contexto (por lo que podría ser correcta si lo leemos en contexto). La cantidad de energía térmica se mide calentando la sustancia con una cantidad conocida de energía y midiendo el cambio de temperatura.
Respuesta
La energía térmica es exactamente el promedio (con respecto al intervalo de tiempo de su medida) de la energía cinética de traslación general de todas las partículas de su sistema. Esto, a su vez, puede estar relacionado con la temperatura de su sistema en caso de que el hamiltoniano sea separable en las coordenadas de cada una de sus partículas (el teorema de equipartición). En particular, la energía térmica total es proporcional tanto al número $ N $ de partículas como a sus energías cinéticas (la mayoría de las veces no es más que el producto de las mismas, después de promediar todos los grados de libertad).
En su ejemplo, dos partículas a alta velocidad aún pueden contribuir a la energía térmica total, del mismo modo, un sistema de muchas más partículas donde cada una de ellas comparte contribuciones de muy baja velocidad. Es posible que desee echar un vistazo a la página de wikipedia que expande lo que he dicho anteriormente en pocas palabras.
EDIT
Como se indica a continuación, puede haber contribuciones adicionales no traslacionales y potenciales que también se deben tener en cuenta al promediar para la energía térmica total, en lugar de solo los términos cinéticos.
Comentarios
- " La energía térmica es exactamente el promedio ([…]) de la energía cinética de traslación general de todas las partículas de su sistema. " Está tratando un caso bastante especial como si definió el significado general. En general, existen modos no traslacionales y, además, parte de la energía en esos modos puede ser potencial en lugar de cinética.
- @dmckee Usted ' tiene razón . He editado mi respuesta para incluir su sugerencia, ¡gracias!