אנרגיה תרמית לעומת טמפרטורה
אנרגיה תרמית וטמפרטורה הם שני מושגים הנדונים בפיזיקה. מושגים אלה נמצאים בשימוש נרחב ונדונים בתרמודינמיקה ובחום. המושגים של אנרגיה תרמית וטמפרטורה ממלאים תפקיד חשוב מאוד בתחומים כמו חום ותרמודינמיקה, הנדסת מכונות, כימיה פיזיקלית, פיזיקה, אסטרונומיה ותחומים שונים אחרים. במאמר זה נדון במה הן אנרגיה וטמפרטורה תרמית, בהגדרות שלהן, ביישומי אנרגיה וטמפרטורה תרמית, בממדים וביחידות של אנרגיה וטמפרטורה תרמית, ולבסוף בקווי הדמיון וההבדלים בין אנרגיה תרמית לטמפרטורה.
אנרגיה תרמית
אנרגיה תרמית, הידועה יותר בשם חום, היא סוג של אנרגיה. הוא נמדד בג'אול. אנרגיה תרמית היא אנרגיה פנימית עבור מערכת נתונה. אנרגיה תרמית היא הסיבה לטמפרטורה של מערכת. לכל מערכת שיש לה טמפרטורה מעל האפס המוחלט יש אנרגיה תרמית חיובית. האנרגיה התרמית מתרחשת עקב תנועות אקראיות של המולקולות, האטומים והאלקטרונים של המערכת. האטומים עצמם אינם מכילים אנרגיה תרמית כלשהי, אך יש להם אנרגיות קינטיות. כאשר אטומים אלו מתנגשים זה בזה ובדפנות המערכת הם משחררים אנרגיה תרמית כפוטונים. חימום מערכת כזו יגביר את האנרגיה התרמית של המערכת.
אנרגיה תרמית היא סוג של אנרגיה אקראית, שאינה מסוגלת לעשות עבודה, כאשר כל המערכת נחשבת. גבוהה יותר האנרגיה התרמית של מערכת גבוהה יותר תהיה האקראיות של המערכת. ניתן להמיר אנרגיה תרמית לאנרגיה מכנית באמצעות מנוע חום.בתיאוריה, לא ניתן להמיר אנרגיה תרמית לאנרגיה מכנית ביעילות של 100%. זה נובע מתוספת האנטרופיה האוניברסלית עקב המחזור של מנוע החום.
טמפרטורה
הטמפרטורה היא התכונה התרמית הניתנת למדידה של מערכת. הוא נמדד בקלווין, צלזיוס או פרנהייט. יחידת SI למדידת טמפרטורה היא קלווין.
האנרגיה התרמית של מערכת פרופורציונלית לטמפרטורה המוחלטת של המערכת. אם המערכת נמצאת באפס מוחלט (אפס קלווין), גם האנרגיה התרמית של המערכת היא אפס. עם זאת, חפץ בעל טמפרטורה גבוהה יותר יכול לשאת אנרגיה תרמית פחותה. זה נובע מהסיבה שהאנרגיה התרמית תלויה במסה של האובייקט, בקיבולת החום של האובייקט, כמו גם בטמפרטורה של האובייקט.
מה ההבדל בין טמפרטורה לאנרגיה תרמית?
• אנרגיה תרמית אינה כמות הניתנת למדידה ישירה ואילו הטמפרטורה היא כמות הניתנת למדידה.
• הטמפרטורה של עצם יכולה לקבל ערכים שליליים בהתאם למערכת היחידה המשמשת למדידת הטמפרטורה, אבל האנרגיה התרמית של מערכת לא יכולה להיות שלילית.
• הטמפרטורה נמדדת בקלווין ואילו האנרגיה התרמית נמדדת בג'ול.
• חפץ יכול לאבד או לצבור אנרגיה תרמית במעבר מצב מבלי לשנות את הטמפרטורה של המערכת.
