Thermische energie versus temperatuur
Thermische energie en temperatuur zijn twee concepten die in de natuurkunde worden besproken. Deze concepten worden veel gebruikt en besproken in thermodynamica en warmte. De begrippen thermische energie en temperatuur spelen een zeer belangrijke rol op gebieden als warmte en thermodynamica, werktuigbouwkunde, fysische chemie, fysica, astronomie en diverse andere gebieden. In dit artikel gaan we bespreken wat thermische energie en temperatuur zijn, hun definities, de toepassingen van thermische energie en temperatuur, de afmetingen en eenheden van thermische energie en temperatuur, en tot slot de overeenkomsten en verschillen tussen thermische energie en temperatuur.
Thermische energie
Thermische energie, beter bekend als warmte, is een vorm van energie. Het wordt gemeten in joules. Thermische energie is een interne energie voor een bepaald systeem. Thermische energie is de oorzaak van de temperatuur van een systeem. Elk systeem met een temperatuur boven het absolute nulpunt heeft een positieve thermische energie. De thermische energie ontstaat door de willekeurige bewegingen van de moleculen, atomen en elektronen van het systeem. De atomen zelf bevatten geen thermische energie, maar ze hebben kinetische energieën. Wanneer deze atomen met elkaar en met de wanden van het systeem botsen, geven ze thermische energie af als fotonen. Door een dergelijk systeem te verwarmen, wordt de thermische energie van het systeem verhoogd.
Thermische energie is een vorm van willekeurige energie, die geen werk kan doen als we het hele systeem beschouwen. Hoe hoger de thermische energie van een systeem, hoe hoger de willekeur van het systeem. Met behulp van een warmtemotor kan thermische energie worden omgezet in mechanische energie. In theorie kan thermische energie niet met 100% efficiëntie worden omgezet in mechanische energie. Dit komt door de universele entropie-toename als gevolg van de cyclus van de warmtemotor.
Temperatuur
Temperatuur is de meetbare thermische eigenschap van een systeem. Het wordt gemeten in Kelvin, Celsius of Fahrenheit. De SI-eenheid voor temperatuurmeting is Kelvin.
De thermische energie van een systeem is evenredig met de absolute temperatuur van het systeem. Als het systeem op het absolute nulpunt staat (nul kelvin), is de thermische energie van het systeem ook nul. Een object met een hogere temperatuur kan echter minder thermische energie dragen. Dit komt omdat de thermische energie afhankelijk is van de massa van het object, de warmtecapaciteit van het object en de temperatuur van het object.
Wat is het verschil tussen temperatuur en thermische energie?
• Thermische energie is niet een direct meetbare hoeveelheid, terwijl temperatuur een meetbare hoeveelheid is.
• De temperatuur van een object kan negatieve waarden aannemen, afhankelijk van het eenheidssysteem dat wordt gebruikt om de temperatuur te meten, maar de thermische energie van een systeem kan niet negatief zijn.
• De temperatuur wordt gemeten in Kelvin, terwijl thermische energie wordt gemeten in Joule.
• Een object kan thermische energie verliezen of winnen in een toestandovergang zonder de temperatuur van het systeem te veranderen.
