Lämpöenergia vs. lämpötila
Lämpöenergia ja lämpötila ovat kaksi fysiikassa käsiteltyä käsitettä. Näitä käsitteitä käytetään laajasti ja niistä keskustellaan termodynamiikassa ja lämmössä. Lämpöenergian ja lämpötilan käsitteillä on erittäin tärkeä rooli esimerkiksi lämmön ja termodynamiikan, koneenrakennuksen, fysikaalisen kemian, fysiikan, tähtitieteen 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 nimellä lämpö, 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 johtuu järjestelmän molekyylien, atomien ja elektronien satunnaisista liikkeistä. Atomit itse eivät sisällä mitään lämpöenergiaa, mutta niillä on liike-energiaa. Kun nämä atomit törmäävät toisiinsa ja järjestelmän seiniin, ne vapauttavat lämpöenergiaa fotoneina. Tällaisen järjestelmän lämmittäminen lisää järjestelmän lämpöenergiaa.
Lämpöenergia on satunnaisen energian muoto, joka ei kykene tekemään työtä, kun koko järjestelmä otetaan huomioon. Korkeampi järjestelmän lämpöenergia, korkeampi on järjestelmän satunnaisuus. Lämpöenergia voidaan muuntaa mekaaniseksi energiaksi lämpökoneella. Teoriassa lämpöenergiaa ei voida muuntaa mekaaniseksi energiaksi 100%: n hyötysuhteella. Tämä johtuu lämpömoottorin syklin aiheuttamasta yleisestä entropian lisäyksestä.
Lämpötila
Lämpötila on mitattava järjestelmän lämpöominaisuus. Se mitataan Kelvinissä, Celsiuksissa tai Fahrenheitissa. SI-yksikkö lämpötilan mittaamiseksi on Kelvin.
Järjestelmän lämpöenergia on verrannollinen järjestelmän absoluuttiseen lämpötilaan. Jos järjestelmä on absoluuttisella nollalla (nolla kelviiniä), myös järjestelmän lämpöenergia on nolla. Kohde, jolla on korkeampi lämpötila, voi kuljettaa vähemmän lämpöenergiaa. Tämä johtuu siitä, että lämpöenergia riippuu esineen massasta, esineen lämpökapasiteetista sekä esineen lämpötilasta.
Mikä on ero lämpötilan ja lämpöenergian välillä?
• Lämpöenergia ei ole suoraan mitattava määrä, kun taas lämpötila on mitattava määrä.
• Kohteen lämpötila voi olla negatiivinen, riippuen lämpötilan mittaamiseen käytetystä yksikköjärjestelmästä, mutta järjestelmän lämpöenergia ei voi olla negatiivinen.
• Lämpötila mitataan kelvineinä, kun taas lämpöenergia mitataan jouleina.
• Kohde voi menettää tai saada lämpöenergiaa tilasiirtymässä muuttamatta järjestelmän lämpötilaa.
