Min lärobok säger ”Mängden termisk energi finns genom att mäta ämnets temperatur.” Men hur är detta sant? Temperaturen mäter endast den genomsnittliga kinetiska energin för partiklarna i ett objekt, inte hur många partiklar det finns. Tänk dig till exempel att ett par partiklar i en burk har en superhastighet; sålunda skulle temperaturen inuti burken vara mycket hög, men det skulle inte finnas för mycket termisk energi eftersom det bara finns några få partiklar. Havet har å andra sidan många, många partiklar, men dess temperatur är lägre. Havet har dock mer termisk energi! Om så är fallet kan temperaturen självklart inte mäta termisk energi. Varför säger min lärobok det?
Kommentarer
- Din lärobok är lite fel om vi tar frasen ur sitt sammanhang (så det kan vara rätt om vi läser det i sitt sammanhang). Mängden termisk energi mäts genom att värma ämnet med en känd mängd energi och mäta temperaturförändringen.
Svar
Termisk energi är exakt genomsnittet (med avseende på tidsintervallet för ditt mått) av den totala translationella kinetiska energin för alla partiklar i ditt system. Detta kan i sin tur relateras till temperaturen i ditt system om Hamiltonian kan separeras i koordinaterna för var och en av dina partiklar (ekvivalenssatsen). I synnerhet är den totala termiska energin proportionell mot både partiklarnas antal $ N $ och deras kinetiska energier (de flesta gånger är det ingenting annat än produkten därav, efter att ha räknat över alla frihetsgrader).
I ditt exempel kan två partiklar med hög hastighet fortfarande bidra till den totala termiska energin, likaså ett system med många fler partiklar där var och en av dem delar istället mycket låga hastighetsbidrag. Du kanske vill titta på wikipedia-sidan som utvidgar det jag har sagt ovan i ett nötskal.
REDIGERA
Som påpekas nedan kan det finnas ytterligare icke-translationella och potentiella bidrag att också ta med i beräkningen när man beräknar den totala termiska energin, snarare än bara de kinetiska termerna.
Kommentarer
- " Termisk energi är exakt genomsnittet ([…]) av den totala translationella kinetiska energin för alla partiklar i ditt system. " Behandlar ett ganska speciellt fall som om den definierade den allmänna betydelsen. I allmänhet finns det icke-translationella lägen och mer än en del av energin i dessa lägen kan vara potentiella snarare än kinetiska.
- @dmckee Du ' har rätt . Jag har redigerat mitt svar för att inkludera ditt förslag, tack!