Il mio libro di testo dice “La quantità di energia termica si trova misurando la temperatura della sostanza”. Tuttavia, come è vero? La temperatura misura solo lenergia cinetica media delle particelle in un oggetto, non quante particelle ci sono. Quindi, ad esempio, immagina che un paio di particelle in un barattolo abbiano una velocità altissima; quindi la temperatura allinterno del barattolo sarebbe molto alta, ma non ci sarebbe troppa energia termica perché ci sono solo poche particelle. Loceano, daltra parte, ha molte, molte particelle, ma la sua temperatura è più bassa. Tuttavia, loceano ha più energia termica! Se questo è il caso, ovviamente la temperatura non può misurare lenergia termica. Perché il mio libro di testo lo dice?
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- Il tuo libro di testo è un po sbagliato se prendiamo la frase fuori contesto (quindi potrebbe essere giusta se lo leggiamo nel contesto). La quantità di energia termica viene misurata riscaldando la sostanza con una quantità nota di energia e misurando la variazione di temperatura.
Risposta
Lenergia termica è esattamente la media (rispetto allintervallo di tempo della tua misura) dellenergia cinetica traslazionale complessiva di tutte le particelle del tuo sistema. Questo, a sua volta, può essere correlato alla temperatura del tuo sistema nel caso in cui lHamiltoniano sia separabile nelle coordinate di ciascuna delle tue particelle (il teorema di equipartizione). In particolare, lenergia termica complessiva è proporzionale sia al numero $ N $ di particelle sia alle loro energie cinetiche (il più delle volte non è altro che il loro prodotto, dopo aver calcolato la media su tutti i gradi di libertà).
Nel tuo esempio due particelle ad alta velocità possono ancora contribuire allenergia termica totale, allo stesso modo un sistema di molte più particelle in cui ciascuna di esse condivide invece contributi a velocità molto bassa. Potresti voler dare unocchiata alla pagina di wikipedia che espande quanto ho affermato sopra in poche parole.
EDIT
Come indicato di seguito, potrebbero esserci ulteriori contributi non traduttivi e potenziali da tenere in considerazione anche quando si calcola la media per lenergia termica totale, invece che solo i termini cinetici.
Commenti
- " Lenergia termica è esattamente la media ([…]) dellenergia cinetica traslazionale complessiva di tutte le particelle del tuo sistema. " tratta un caso piuttosto speciale come se ha definito il significato generale. In generale ci sono modalità non traslazionali e inoltre parte dellenergia in queste modalità può essere potenziale piuttosto che cinetica.
- @dmckee Tu ' hai ragione . Ho modificato la mia risposta per includere il tuo suggerimento, grazie!