Meu livro diz “A quantidade de energia térmica é encontrada medindo a temperatura da substância.” No entanto, como isso é verdade? A temperatura mede apenas a energia cinética média das partículas em um objeto, não quantas partículas existem. Então, por exemplo, imagine algumas partículas em um jarro com uma velocidade superelevada; assim, a temperatura de dentro da jarra ficaria muito alta, mas não haveria muita energia térmica, pois são poucas as partículas. O oceano, por outro lado, tem muitas, muitas partículas, mas sua temperatura é mais baixa. Porém, o oceano tem mais energia térmica! Se for esse o caso, obviamente a temperatura não pode medir a energia térmica. Por que meu livro diz isso?
Comentários
- Seu livro está meio errado se tirarmos a frase do contexto (então pode estar certa se lermos no contexto). A quantidade de energia térmica é medida aquecendo a substância com uma quantidade conhecida de energia e medindo a mudança de temperatura.
Resposta
A energia térmica é exatamente a média (em relação ao intervalo de tempo de sua medida) da energia cinética translacional geral de todas as partículas de seu sistema. Isso, por sua vez, pode estar relacionado à temperatura de seu sistema caso o hamiltoniano seja separável nas coordenadas de cada uma de suas partículas (o teorema da equipartição). Em particular, a energia térmica geral é proporcional ao número $ N $ das partículas e às suas energias cinéticas (na maioria das vezes, nada mais é do que o produto delas, após calcular a média de todos os graus de liberdade).
Em seu exemplo, duas partículas em alta velocidade ainda podem contribuir para a energia térmica total, da mesma forma um sistema de muito mais partículas onde cada uma delas compartilha contribuições de velocidade muito baixas. Você pode querer dar uma olhada na página da wikipedia que expande o que afirmei acima em poucas palavras.
EDITAR
Como apontado abaixo, pode haver contribuições não traducionais e potenciais adicionais a serem levadas em consideração ao calcular a média para a energia térmica total, em vez de apenas os termos cinéticos.
Comentários
- " A energia térmica é exatamente a média ([…]) da energia cinética translacional geral de todas as partículas do seu sistema. " Está tratando um caso bastante especial como se definia o significado geral. Em geral, existem modos não translacionais e, mais do que isso, parte da energia nesses modos pode ser potencial em vez de cinética.
- @dmckee Você ' está certo . Eu editei minha resposta para incluir sua sugestão, obrigado!