제 교과서에는 “물질의 온도를 측정하여 열 에너지의 양을 찾을 수 있습니다.”라고 나와 있습니다. 그러나 이것이 어떻게 사실입니까? 온도는 입자 개수가 아니라 물체에있는 입자의 평균 운동 에너지 만 측정합니다. 예를 들어, 항아리에있는 두 개의 입자가 초고속을 갖는다 고 상상해보십시오. 따라서 항아리 내부의 온도는 매우 높지만 입자가 적기 때문에 열 에너지가 너무 많지 않습니다. 반면에 바다에는 입자가 많지만 온도가 더 낮습니다. 그러나 바다는 더 많은 열 에너지를 가지고 있습니다! 이 경우 분명히 온도는 열 에너지를 측정 할 수 없습니다. 내 교과서에서 그렇게 말하는 이유는 무엇입니까?
댓글
- 문맥에서 제외 된 문구를 사용하면 교과서가 다소 잘못되었습니다. 문맥에서 읽으면). 열 에너지의 양은 알려진 양의 에너지로 물질을 가열하고 온도 변화를 측정하여 측정됩니다.
Answer
열 에너지는 시스템의 모든 입자에 대한 전체 병진 운동 에너지의 평균 (측정 시간 간격 기준)입니다. 차례로 이것은 Hamiltonian이 각 입자의 좌표로 분리 될 수있는 경우 시스템의 온도와 관련 될 수 있습니다 (동등 분할 정리). 특히 전체 열 에너지는 입자의 수 $ N $와 운동 에너지에 비례합니다 (대부분의 경우 모든 자유도에 대해 평균을 낸 후 그 제품에 불과합니다).
귀하의 예에서 고속의 두 입자는 여전히 전체 열 에너지에 기여할 수 있습니다. 마찬가지로 각 입자가 대신 매우 낮은 속도 기여를 공유하는 더 많은 입자의 시스템도 마찬가지입니다. 위에서 언급 한 내용을 간단히 확장하는 wikipedia 페이지 를 살펴볼 수 있습니다.
수정
아래에서 지적했듯이 평균을 계산할 때 고려해야 할 추가 비 번역 및 잠재적 기여가있을 수 있습니다. 운동 용어뿐만 아니라 총 열 에너지입니다.
댓글
- " 열 에너지는 정확히 시스템의 모든 입자에 대한 전체 병진 운동 에너지의 평균 ([…])입니다. " 다소 특별한 경우를 다음과 같이 취급합니다. 일반적인 의미를 정의했다면. 일반적으로 비 번역 모드가 있으며 이러한 모드의 일부 에너지는 운동보다는 잠재력이 될 수 있습니다.
- @dmckee You ' 맞습니다. . 귀하의 제안을 포함하도록 제 답변을 수정했습니다. 감사합니다!