Lämpöenergia vs lämpötila
Lämpöenergia ja lämpötila ovat kaksi käsitettä, joista keskustellaan fysiikassa. Näitä käsitteitä käytetään laajasti ja niistä keskustellaan termodynamiikassa ja lämmössä. Lämpöenergian ja lämpötilan käsitteillä on erittäin tärkeä rooli sellaisilla aloilla kuin lämpö ja termodynamiikka, konetekniikka, fysiikka kemia, fysiikka, tähtitiede ja monilla muilla aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella mitä lämpöenergia ja lämpötila ovat, niiden määritelmät, lämpöenergian ja lämpötilan sovellukset, lämpöenergian ja lämpötilan mitat ja yksiköt sekä lopuksi lämpöenergian ja lämpötilan yhtäläisyydet ja erot.
Lämpöenergia
Lämpöenergia, joka tunnetaan yleisemmin lämpönä, on energiamuoto. Se mitataan jouleina. Lämpöenergia on tietyn järjestelmän sisäinen energia. Lämpöenergia on syy järjestelmän lämpötilaan. Jokaisella järjestelmällä, jonka lämpötila on absoluuttisen nollan yläpuolella, on positiivinen lämpöenergia. Lämpöenergia syntyy järjestelmän molekyylien, atomien ja elektronien satunnaisista liikkeistä. Atomit itsessään eivät sisällä lämpöenergiaa, mutta niillä on kineettisiä energioita. Kun nämä atomit törmäävät toisiinsa ja järjestelmän seiniin, ne vapauttavat lämpöenergiaa fotoneina. Tällaisen järjestelmän lämmitys lisää järjestelmän lämpöenergiaa.
Lämpöenergia on satunnaisen energian muoto, joka ei pysty tekemään työtä, kun tarkastellaan koko järjestelmää. Mitä korkeampi järjestelmän lämpöenergia, sitä suurempi on järjestelmän satunnaisuus. Lämpöenergia voidaan muuntaa mekaaniseksi energiaksi lämpömoottorilla. Teoriassa lämpöenergiaa ei voida muuttaa mekaaniseksi energiaksi 100 % hyötysuhteella. Tämä johtuu yleisestä entropian kasvusta, joka johtuu lämpömoottorin kierrosta.
Lämpötila
Lämpötila on järjestelmän mitattava lämpöominaisuus. Se mitataan Kelvinissä, Celsiuksessa tai Fahrenheitissa. Lämpötilan mittauksen SI-yksikkö on Kelvin.
Järjestelmän lämpöenergia on verrannollinen järjestelmän absoluuttiseen lämpötilaan. Jos järjestelmä on absoluuttisessa nollassa (nolla kelviniä), järjestelmän lämpöenergia on myös nolla. Kuitenkin esine, jonka lämpötila on korkeampi, voi kuljettaa vähemmän lämpöenergiaa. Tämä johtuu siitä, että lämpöenergia riippuu kohteen massasta, kohteen lämpökapasiteetista sekä kohteen lämpötilasta.
Mitä eroa on lämpötilalla ja lämpöenergialla?
• Lämpöenergia ei ole suoraan mitattavissa oleva suure, kun taas lämpötila on mitattavissa oleva suure.
• Kohteen lämpötila voi saada negatiivisia arvoja riippuen lämpötilan mittaamiseen käytetystä yksikköjärjestelmästä, mutta järjestelmän lämpöenergia ei voi olla negatiivinen.
• Lämpötila mitataan kelvineinä, kun taas lämpöenergia mitataan jouleina.
• Esine voi menettää tai saada lämpöenergiaa tilasiirtymässä muuttamatta järjestelmän lämpötilaa.
