私の教科書には、「熱エネルギーの量は、物質の温度を測定することによって求められます」と書かれています。しかし、これはどのように真実ですか？温度は、オブジェクト内の粒子の平均運動エネルギーのみを測定し、粒子の数は測定しません。したがって、たとえば、瓶の中のいくつかの粒子が超高速であると想像してください。したがって、ジャー内の温度は非常に高くなりますが、粒子が少ないため、熱エネルギーはそれほど多くありません。一方、海にはたくさんの粒子がありますが、気温は低くなっています。しかし、海はより多くの熱エネルギーを持っています！この場合、明らかに温度は熱エネルギーを測定できません。なぜ私の教科書はそう言うのですか？
コメント
- フレーズを文脈から外すと、教科書はちょっと間違っています（正しいかもしれません）文脈で読んだ場合）。熱エネルギーの量は、既知のエネルギー量で物質を加熱し、温度変化を測定することによって測定されます。
回答
熱エネルギーは、システムのすべての粒子の全体的な並進運動エネルギーの正確な平均です（測定の時間間隔に関して）。これは、ハミルトニアンが各粒子の座標に分離できる場合（等分配の定理）、システムの温度に関連付けることができます。特に、全体的な熱エネルギーは、粒子の数$ N $とそれらの運動エネルギーの両方に比例します（ほとんどの場合、すべての自由度を平均した後、それはその積に他なりません）。
あなたの例では、高速の2つの粒子が依然として総熱エネルギーに寄与している可能性があります。同様に、それぞれが非常に低い速度の寄与を共有する、より多くの粒子のシステムです。 wikipediaページをご覧ください。上記の内容を簡単に説明しています。
EDIT
以下で指摘するように、平均化するときに考慮すべき追加の非翻訳的で潜在的な貢献があるかもしれません。運動項だけでなく、総熱エネルギー。
コメント
- "熱エネルギーは、システムのすべての粒子の全体的な並進運動エネルギーの正確な平均（[…]）です。" は、かなり特殊なケースを次のように扱っています。それが一般的な意味を定義した場合。一般に、非並進モードなどがあります。これらのモードのエネルギーの一部は、運動エネルギーではなく潜在エネルギーである可能性があります。
- @dmckeeあなた'正解です。私はあなたの提案を含むように私の答えを編集しました、ありがとう！