A tankönyvem szerint “A hőenergia mennyiségét az anyag hőmérsékletének mérésével találjuk meg.” Hogyan igaz ez? A hőmérséklet csak az objektumban lévő részecskék átlagos mozgási energiáját méri, nem azt, hogy hány részecske van. Tehát például képzelje el, hogy egy korsóban néhány részecskének szuper nagy a sebessége; így az üveg belsejében nagyon magas lenne a hőmérséklet, de nem lenne túl sok hőenergia, mert csak néhány részecske van. Az óceánban viszont sok-sok részecske van, de a hőmérséklete alacsonyabb. Az óceán azonban több hőenergiával rendelkezik! Ha ez a helyzet, akkor nyilvánvalóan a hőmérséklet nem tudja mérni a hőenergiát. Miért mondja ezt a tankönyvem?
Megjegyzések
- A tankönyved valamilyen hibás, ha a kifejezést kivesszük a kontextusból (tehát helyes lehet ha összefüggésekben olvassuk). A hőenergia mennyiségét az anyag ismert energiamennyiséggel történő melegítésével és a hőmérsékletváltozás mérésével mérik.
Válasz
A hőenergia pontosan a rendszer összes részecskéjének teljes transzlációs kinetikai energiájának átlaga (a mérés időintervallumához viszonyítva). Ez viszont összefüggésbe hozható a rendszer hőmérsékletével abban az esetben, ha a Hamilton-féle elválasztható az egyes részecskék koordinátáiból (az ekvizíciós tétel). Különösen a teljes hőenergia arányos mind a részecskék $ N $ számával, mind kinetikus energiájukkal (legtöbbször ez nem más, mint annak szorzata, miután a szabadság minden fokát átlagolták).
Példádban két nagy sebességű részecske még mindig hozzájárulhat a teljes hőenergia-hoz, hasonlóan egy sokkal több részecske rendszeréhez, ahol mindegyikük nagyon alacsony sebességű hozzájárulásokkal rendelkezik. Érdemes megnézni a wikipédia oldalt , amely kibővíti a fentieket dióhéjban.
EDIT a teljes hőenergia, nem csak a kinetikai kifejezések.
Megjegyzések
- " A hőenergia pontosan a rendszere összes részecskéjének teljes transzlációs kinetikai energiájának átlaga ([…]). " Egy egészen különleges esetet úgy kezel, mint ha meghatározta az általános jelentést. Általában vannak nem transzlációs üzemmódok, és ezekben az üzemmódokban az energia egy része potenciális lehet, nem pedig kinetikus.
- @dmckee You ' igaza van . A válaszomat úgy szerkesztettem, hogy belefoglaljam a javaslatát, köszönöm!