Lämpötila ja lämpöenergia ovat molemmat fysikaalisia ominaisuuksia, molemmat ovat esineen termodynaamista tilaluonnetta. Silti molemmat termit tarkoittavat hyvin erilaista merkitystä.
Aineessa olevilla hiukkasilla, jotka liikkuvat eri nopeuksilla, hitaammin liikkuvilla hiukkasilla on vähemmän liike-energiaa (kylmempää lämpötilassa), kun taas nopeammin liikkuvilla hiukkasilla on enemmän liike-energiaa (lämpötilaltaan kuumempi).
Lämpötila vs lämpöenergia
Lämpötilan ja lämpöenergian ero on siinä, että kohteen määrä ei määrää lämpötilaa. Molekyylien nopeampi tai hitaampi liike havaitaan kineettisestä energiasta riippuen, kun taas lämpöenergian osalta kappaleessa olevien hiukkasten kokonaismäärä määrää sen kineettisen energian, joten mitä suurempi kohteen koko, sitä suurempi lämpöenergia.
Lämpötila on kohteen molekyyleissä olevan keskimääräisen kineettisen energian mitta. Lämpöenergia määrittää esineessä olevien molekyylien kokonaiskineettisen energian. Kohteen määrä on avaintekijä lämpöenergian määrän määrittämisessä.
Lämpötilan ja lämpöenergian vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Systemaattinen virhe | Satunnainen virhe |
|---|---|---|
| Merkitys | Systemaattinen virhe on virhe, joka syntyy mittalaitteen viasta. | Satunnainen virhe on virhe, joka syntyy ympäristön ennakoimattomista muutoksista. |
| Toistuva | Systemaattiset virheet toistuvat. | Satunnaiset virheet eivät yleensä toistu. |
| Syitä | Kokeilulaitteistossa puutteita. | Ennalta arvaamattomat vaihtelut lukemissa, häiriöt ympäristössä. |
| Vähentäminen | Systemaattisia virheitä voidaan vähentää käyttämällä oikeaa laitteistoa tai asianmukaisia tekniikoita. | Satunnaisia virheitä voidaan vähentää ottamalla lukemat kerta toisensa jälkeen ja lisäämällä havaintojen määrää. |
| Tyypit | Kolme tyyppiä: Instrumentti, Ympäristö, Systemaattinen virhe. | Ei tyyppejä. |
| Toistettavissa | Nämä ovat toistettavissa. | Nämä eivät ole toistettavissa. |
| Virheen suuruus | Jatkuva | Vaihdella |
Mikä on lämpötila?
Lämpötila on fyysinen ominaisuus, joka ilmaisee kuinka kuuma tai kylmä ruumis/esine on. Se kuvaa kaikkien esineessä olevien molekyylien keskimääräistä kineettistä energiaa. Esineen lämpötilaa voidaan mitata lämpömittarin avulla. Kolme järjestelmää, jotka auttavat luokittelemaan lämpötilan SI-yksikön arecelsius, kelvi ja fahrenheit.
Lämpötila voidaan usein yhdistää kahteen ominaisuuteen, kuuma ja kylmä. Esineen sisällä olevat hiukkaset määrittävät sen kokonaan. Kunkin esineessä olevan hiukkasen nopeus riippuu siitä, kuinka paljon energiaa hiukkaset sisältävät Mitä nopeammin hiukkaset liikkuvat ja mitä kauempana ne ovat, sitä korkeampi lämpötila on. Mitä hitaampia hiukkasia ja mitä lähempänä ne ovat, sitä alhaisempi lämpötila.
Kaksi kappaletta, joilla on eri lämpötila, kun ne ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, niiden välillä tapahtuu lämmönvaihtoa, jolloin kuumempi esine jäähtyy ja viileämpi lämpenee. Lämmönvaihtoprosessia tapahtuu jatkuvasti ja vaihto pysähtyy vain, kun molemmat esineet ovat samanlaisessa lämpötilassa. Lämpötilalla on keskeinen rooli kaikissa luonnontieteissä – fysiikassa, kemiassa, geologiassa jne., joten lämpötila määrää usein minkä tahansa kemiallisen reaktion nopeuden, laajuuden ja intensiteetin.
Mitä on lämpöenergia?
Lämpöenergia tarkoittaa lämpötilasta vastuussa olevaa energiaa esineessä. Se syntyy, kun lämpötila nousee, jolloin kohteen sisällä olevat hiukkaset liikkuvat nopeammin ja törmäävät toisiinsa. Kineettisen energian kasvaessa kohteen lämpöenergia kasvaa. Tästä syystä kohteen lämpöenergia kasvaa lämpötilan noustessa.
Lämpöenergian siirtyminen havaitaan, kun jatkuvan aineen järjestelmässä on lämpötilan nousu. Lämpöenergiaa voidaan siirtää erilaisten elementtien, kuten johtumisen, konvektion ja säteilyn, kautta. Se siirtyy esineen korkeamman lämpötilan osasta alhaisemman lämpötilan osaan, prosessi jatkuu pisteeseen, jossa lämpötila on sama kaikissa osissa.
Tärkeimmät erot Lämpötila ja lämpöenergia
Johtopäätös
Lämpötila ja lämpöenergia ovat molemmat fysikaalisia määriä, molemmat ovat termodynaamisen tilan huolenaiheita. Silti molemmat ovat melko erilaisia toisistaan useissa eri tekijöissä, kuten määritelmänsä, tilan, mittayksikön, energian virtauksen ja mitattavissa olevan riippuvuuden suhteen.
Lämpötilaa ei voida määrittää aineen määrällä - se liittyy aineen molekyylien keskimääräiseen kineettiseen energiaan. Lämpöenergia määräytyy aineen määrällä - se on aineen sisällä olevien molekyylien kokonaiskineettinen energia. Kohteen tila voi vaihdella kuumasta kylmään lämpötilan ollessa kyseessä. Se mitataan muuttujien, kuten celsius, kineettinen ja fahrenheit, avulla. Lämpöenergian tapauksessa kohteen tilan on oltava kuuma. Se voidaan mitata muuttujien, kuten jouleen ja kalorien, avulla.
