Температура, теплота і молекули

У звичайному своєму розумінні температура, виміряна термометром, характеризує тепловий стан тіл, тобто наскільки вони тепло чи холодно. З точки зору науки температура є мірою середньої кінетичної енергії молекул речовини, визначається швидкістю їх руху.

Наприклад, молекули води при температурі 50 ° С (122 ° F) володіють більшою кінетичною енергією і рухаються швидше, ніж при температурі +5 ° С (41 ° F).

Незважаючи на те, що енергія теплового руху молекул і теплова (внутрішня) енергія часто згадуються в якості рівнозначних понять, насправді це не одне і те ж. Енергія теплового руху, вимірювана термометром у вигляді температури, є кількісною мірою середньої швидкості руху молекул речовини. Внутрішня енергія визначається сумою енергій всіх молекул тіла. Наприклад, при однаковій температурі двокілограмовий шматок льоду володіє в два рази більшою внутрішньою енергією, ніж кілограмовий.

У цій главі розказано не тільки про те, яким чином теплота може переходити від гарячих тіл до холодних або передаватися через рідини, такі як вода або повітря. Теплота здатна на більше. При 0 ° С (32 ° F) теплота перетворює твердий лід в рідку воду. При 100 ° С (212 ° F) – температурі, при якій вода кипить, – теплота перетворює рідку воду в газ, який називається водяною парою. Майже всі інші речовини також зазнають подібні перетворення при власних характерних температурах. Кожне з таких перетворень, що називається фазовим переходом або зміною агрегатного стану речовини, пов’язане з підведенням теплоти.

Різниця між льодом, власне водою і водяною парою обумовлено їх різним молекулярною будовою. У льоду (ближній малюнок праворуч) повільно рухаються молекули жорстко пов’язані один з одним. Теплота послаблює ці зв’язки {середній малюнок), перетворюючи лід в рідину; подальший підведення теплоти руйнує міжмолекулярні зв’язки, вивільняючи молекули у вигляді газу (далекий малюнок праворуч).

Посилання на основну публікацію