Temperaturen er ikke hvad du synes det er


Hvad er temperatur? Dette spørgsmål kommer op en smule – især i introduktionskurser. Det mest almindelige svar er sådan noget:

Temperatur er et mål for partikelens gennemsnitlige kinetiske energi i en genstand. Når temperaturen stiger, øges bevægelsen af ​​disse partikler også.

Det er ikke en forfærdelig definition, men det er heller ikke det bedste. Der er mange af andre vanvittige ting om temperatur, som du sikkert bør vide.

Termisk energi og temperatur er Forskellige

Hvis temperaturen er et mål for den gennemsnitlige kinetiske energi, bør ikke termisk energi og temperatur være det samme? Nej. Termisk energi er den samlede energi, et objekt skyldes de indre bevægelser af dets partikler. Temperaturen er relateret til gennemsnittet kinetisk energi – ikke den samlede kinetiske energi.

Her er et klassisk eksempel at du kan prøve hjemme. Sæt et stykke koldt pizza oven på et folie af aluminiumsfolie og hold det i ovnen for at varme op. Efter ca. 10 minutter skal pizzaen være flot og varm. Aluminiumsfolien er omtrent den samme temperatur. Du kan trække aluminiumsfolien ud med dine fingre, men ikke pizzaen. Selv om aluminiumfolien har en høj temperatur betyder den lave masse, at den ikke har meget termisk energi. Uden meget termisk energi i folien vil dine fingre ikke blive brændt. Betyder? Termisk energi og temperatur er forskellige ting.

Flere definitioner af temperatur?

Du har allerede en definition ovenfra, men jeg skal giver dig yderligere to definitioner. Den første er den historiske version. Det går som sådan:

Temperatur er den mængde, som to genstande har til fælles efter at have været i kontakt i lang tid.

] Denne definition er baseret på ideen om termisk ligevægt. Hvis du lægger en aluminiumskugle i noget vand, vil vandet og bolden have den samme temperatur. De vil ikke have den samme termiske energi, men de vil have samme temperatur. Det er en meget operationel definition af temperatur – og det er ikke en dårlig ting.

Men denne temperatur er virkelig grundlaget for de fleste termometre. Tag dit grundlæggende kviksølv- eller alkoholtermometer (kviksølv er ikke så almindelige, fordi du ved, at de indeholder kviksølv). Når du sætter dette termometer i en væske eller noget andet, ændres temperaturen af ​​væsken inde i termometeret, indtil den er den samme som objektet. Da både kviksølv og alkohol udvides med en stigning i temperaturen, kan du bestemme temperaturen baseret på denne termiske udvidelse (eller sammentrækning). Faktisk kan man sige, at termometeret selv kom før tanken om temperatur.

Nu for anden definition af temperatur.