Min lærebok sier «Mengden termisk energi blir funnet ved å måle temperaturen på stoffet.» Men hvordan er dette sant? Temperaturen måler bare den gjennomsnittlige kinetiske energien til partiklene i et objekt, ikke hvor mange partikler det er. Så for eksempel, forestill deg at et par partikler i en krukke har en super høy hastighet; Dermed ville temperaturen inne i krukken være veldig høy, men det ville ikke være for mye termisk energi fordi det bare er noen få partikler. Havet har derimot mange, mange partikler, men temperaturen er lavere. Imidlertid har havet mer termisk energi! Hvis dette er tilfelle, kan temperatur åpenbart ikke måle termisk energi. Hvorfor sier læreboken min det?
Kommentarer
- Læreboken din er litt feil hvis vi tar setningen ut av sammenheng (så det kan være riktig hvis vi leser det i sammenheng). Mengden termisk energi måles ved å varme opp stoffet med en kjent mengde energi og måle temperaturendringen.
Svar
Termisk energi er nøyaktig gjennomsnittet (med hensyn til tidsintervallet til målet ditt) av den totale translasjonelle kinetiske energien til alle partiklene i systemet ditt. Dette kan i sin tur være relatert til temperaturen i systemet ditt i tilfelle Hamiltonian kan skilles i koordinatene til hver av partiklene dine (equipartition theorem). Spesielt er den totale termiske energien proporsjonal med både antall $ N $ partikler og deres kinetiske energier (de fleste ganger er det ingenting annet enn produktet derav, etter å ha gjennomsnittet over alle frihetsgrader).
I ditt eksempel kan to partikler med høy hastighet fremdeles bidra til den totale termiske energien, likeledes et system med mange flere partikler der hver av dem deler i stedet veldig lave hastighetsbidrag. Det kan være lurt å ta en titt på wikipedia-siden som utvider det jeg har sagt ovenfor i et nøtteskall.
REDIGER
Som påpekt nedenfor, kan det være ytterligere ikke-translasjonelle og potensielle bidrag som du også må ta i betraktning når du beregner et gjennomsnitt for den totale termiske energien, i stedet for bare de kinetiske begrepene.
Kommentarer
- " Termisk energi er nøyaktig gjennomsnittet ([…]) av den totale translasjonelle kinetiske energien til alle partiklene i systemet ditt. " Behandler et ganske spesielt tilfelle som hvis den definerte den generelle betydningen. Generelt er det ikke-translasjonelle moduser og mer enn noe av energien i disse modusene kan være potensiell i stedet for kinetisk.
- @dmckee Du ' har rett . Jeg har redigert svaret mitt for å inkludere forslaget ditt, takk!