انرژی حرارتی در مقابل دما
انرژی حرارتی و دما دو مفهومی هستند که در فیزیک مورد بحث قرار می گیرند. این مفاهیم به طور گسترده در ترمودینامیک و گرما مورد استفاده و بحث قرار می گیرند. مفاهیم انرژی حرارتی و دما نقش بسیار مهمی در زمینه هایی مانند گرما و ترمودینامیک، مهندسی مکانیک، شیمی فیزیک، فیزیک، نجوم و رشته های مختلف دیگر دارند. در این مقاله قصد داریم به بیان انرژی حرارتی و دما، تعاریف آنها، کاربردهای انرژی حرارتی و دما، ابعاد و واحدهای انرژی حرارتی و دما و در نهایت شباهت ها و تفاوت های انرژی حرارتی و دما بپردازیم.
انرژی حرارتی
انرژی حرارتی که بیشتر به عنوان گرما شناخته می شود، نوعی انرژی است. با ژول اندازه گیری می شود. انرژی حرارتی یک انرژی داخلی برای یک سیستم معین است. انرژی حرارتی عامل دمای یک سیستم است. هر سیستمی که دمای آن بالاتر از صفر مطلق باشد دارای انرژی گرمایی مثبت است. انرژی حرارتی به دلیل حرکات تصادفی مولکول ها، اتم ها و الکترون های سیستم رخ می دهد. خود اتم ها حاوی هیچ گونه انرژی حرارتی نیستند، اما دارای انرژی جنبشی هستند. هنگامی که این اتم ها با یکدیگر و با دیواره های سیستم برخورد می کنند، انرژی گرمایی را به صورت فوتون آزاد می کنند. گرم کردن چنین سیستمی باعث افزایش انرژی حرارتی سیستم می شود.
انرژی حرارتی شکلی از انرژی تصادفی است که با در نظر گرفتن کل سیستم قادر به انجام کار نیست. هر چه انرژی حرارتی یک سیستم بیشتر باشد، تصادفی بودن سیستم بیشتر خواهد بود. انرژی حرارتی را می توان با استفاده از موتور حرارتی به انرژی مکانیکی تبدیل کرد.در تئوری، انرژی حرارتی را نمی توان با راندمان 100% به انرژی مکانیکی تبدیل کرد. این به دلیل افزایش آنتروپی جهانی ناشی از چرخه موتور حرارتی است.
دما
دما خاصیت حرارتی قابل اندازه گیری یک سیستم است. بر حسب کلوین، سلسیوس یا فارنهایت اندازه گیری می شود. واحد SI برای اندازه گیری دما کلوین است.
انرژی حرارتی یک سیستم با دمای مطلق سیستم متناسب است. اگر سیستم در صفر مطلق (صفر کلوین) باشد، انرژی حرارتی سیستم نیز صفر است. با این حال، جسمی با دمای بالاتر می تواند انرژی حرارتی کمتری را حمل کند. این به این دلیل است که انرژی حرارتی به جرم جسم، ظرفیت گرمایی جسم و همچنین دمای جسم بستگی دارد.
تفاوت بین دما و انرژی حرارتی چیست؟
• انرژی حرارتی یک کمیت قابل اندازه گیری مستقیم نیست در حالی که دما یک کمیت قابل اندازه گیری است.
• دمای یک جسم بسته به سیستم واحد مورد استفاده برای اندازه گیری دما می تواند مقادیر منفی داشته باشد، اما انرژی حرارتی یک سیستم نمی تواند منفی باشد.
• دما با کلوین اندازه گیری می شود در حالی که انرژی حرارتی با ژول اندازه گیری می شود.
• یک جسم می تواند انرژی گرمایی را در یک انتقال حالت بدون تغییر دمای سیستم از دست بدهد یا به دست آورد.
