Oppikirjaani sanotaan ”Lämpöenergian määrä saadaan mittaamalla aineen lämpötila”. Kuinka tämä kuitenkin totta on? Lämpötila mittaa vain kohteen hiukkasten keskimääräisen kineettisen energian, ei sitä, kuinka monta hiukkasta siellä on. Joten esimerkiksi kuvittele, että muutamalla partikkelilla purkissa on erittäin suuri nopeus; siten purkin sisällä oleva lämpötila olisi erittäin korkea, mutta lämpöenergiaa ei olisi liikaa, koska hiukkasia on vain muutama. Toisaalta meressä on paljon, paljon hiukkasia, mutta sen lämpötila on matalampi. Merellä on kuitenkin enemmän lämpöenergiaa! Jos näin on, lämpötila ei tietenkään voi mitata lämpöenergiaa. Miksi oppikirjani sanoo niin?
Kommentit
- Oppikirjasi on eräänlainen väärä, jos otamme lauseen pois kontekstista (joten se voi olla oikea jos luemme sen asiayhteydessä). Lämpöenergian määrä mitataan kuumentamalla ainetta tunnetulla energiamäärällä ja mittaamalla lämpötilan muutos.
Vastaa
Lämpöenergia on täsmälleen keskiarvo (suhteessa mittauksesi aikaväleihin) järjestelmän kaikkien hiukkasten kokonaissiirtokineettisen energian keskiarvo. Tämä puolestaan voi liittyä järjestelmän lämpötilaan, jos Hamiltonian on erotettavissa jokaisen hiukkasesi koordinaatteihin (ekvivalenttiteoreema). Erityisesti kokonaislämpöenergia on verrannollinen sekä hiukkasten lukumäärään $ N $ että niiden kineettisiin energioihin (useimmiten se ei ole mitään muuta kuin sen tulo, kun keskiarvo on laskettu kaikista vapausasteista).
Esimerkissänne kaksi suurella nopeudella olevaa hiukkasia voi silti vaikuttaa kokonaislämpöenergiaan, samoin monien muiden hiukkasten järjestelmä, jossa kullakin niistä on yhteisiä erittäin pienen nopeuden osuus. Haluat ehkä tarkastella wikipedia-sivua , joka laajentaa edellä sanamani pähkinänkuoressa.
MUOKKAA
Kuten jäljempänä todettiin, saattaa olla muita kuin käännöksiä ja potentiaalisia avustuksia, jotka on otettava huomioon myös kokonaislämpöenergia eikä vain kineettiset termit.
Kommentit
- " Lämpöenergia on täsmälleen keskimääräinen ([…]) järjestelmän kaikkien hiukkasten translaatiokineettisestä energiasta. " kohtelee melko erityistapausta jos se määritteli yleisen merkityksen. Yleensä on olemassa ei-translaatiotiloja, ja enemmänkin osa näiden moodien energiasta voi olla potentiaalista eikä kineettistä.
- @dmckee You ' re right . Olen muokannut vastaustani sisällyttääksesi ehdotuksesi, kiitos!