พลังงานความร้อนเทียบกับอุณหภูมิ
พลังงานความร้อนและอุณหภูมิเป็นสองแนวคิดที่กล่าวถึงในวิชาฟิสิกส์ แนวคิดเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายและกล่าวถึงในทางอุณหพลศาสตร์และความร้อน แนวคิดเรื่องพลังงานความร้อนและอุณหภูมิมีบทบาทสำคัญมากในด้านต่างๆ เช่น ความร้อนและอุณหพลศาสตร์ วิศวกรรมเครื่องกล เคมีกายภาพ ฟิสิกส์ ดาราศาสตร์ และสาขาอื่นๆ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงพลังงานความร้อนและอุณหภูมิ คำจำกัดความ การประยุกต์ใช้พลังงานความร้อนและอุณหภูมิ ขนาดและหน่วยของพลังงานความร้อนและอุณหภูมิ และความเหมือนและความแตกต่างระหว่างพลังงานความร้อนกับอุณหภูมิ
พลังงานความร้อน
พลังงานความร้อนหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าความร้อนคือพลังงานรูปแบบหนึ่ง มีหน่วยวัดเป็นจูล พลังงานความร้อนเป็นพลังงานภายในสำหรับระบบที่กำหนด พลังงานความร้อนเป็นสาเหตุของอุณหภูมิของระบบ ทุกระบบที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์จะมีพลังงานความร้อนเป็นบวก พลังงานความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุล อะตอม และอิเล็กตรอนของระบบ อะตอมเองไม่มีพลังงานความร้อน แต่มีพลังงานจลน์ เมื่ออะตอมเหล่านี้ชนกันและกับผนังของระบบ พวกมันจะปล่อยพลังงานความร้อนออกมาเป็นโฟตอน การทำความร้อนระบบดังกล่าวจะเพิ่มพลังงานความร้อนของระบบ
พลังงานความร้อนเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานสุ่มซึ่งไม่สามารถทำงานได้เมื่อพิจารณาทั้งระบบ พลังงานความร้อนของระบบที่สูงขึ้นจะเป็นความสุ่มของระบบ พลังงานความร้อนสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานกลโดยใช้เครื่องยนต์ความร้อนตามทฤษฎีแล้ว พลังงานความร้อนไม่สามารถแปลงเป็นพลังงานกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ 100% นี่เป็นเพราะการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีสากลอันเนื่องมาจากวัฏจักรของเครื่องยนต์ความร้อน
อุณหภูมิ
อุณหภูมิคือคุณสมบัติทางความร้อนที่วัดได้ของระบบ มีหน่วยวัดเป็นเคลวิน เซลเซียส หรือฟาเรนไฮต์ หน่วย SI สำหรับการวัดอุณหภูมิคือเคลวิน
พลังงานความร้อนของระบบเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ของระบบ หากระบบอยู่ที่ศูนย์สัมบูรณ์ (ศูนย์เคลวิน) พลังงานความร้อนของระบบจะเป็นศูนย์ด้วย อย่างไรก็ตาม วัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่าสามารถบรรทุกพลังงานความร้อนได้น้อยกว่า นี่เป็นเพราะเหตุผลที่พลังงานความร้อนขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ ความจุความร้อนของวัตถุ ตลอดจนอุณหภูมิของวัตถุ
อุณหภูมิและพลังงานความร้อนต่างกันอย่างไร
• พลังงานความร้อนไม่ใช่ปริมาณที่วัดได้โดยตรง ในขณะที่อุณหภูมิเป็นปริมาณที่วัดได้
• อุณหภูมิของวัตถุสามารถรับค่าลบได้ขึ้นอยู่กับระบบหน่วยที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิ แต่พลังงานความร้อนของระบบไม่สามารถเป็นลบได้
• อุณหภูมิวัดเป็นเคลวินในขณะที่วัดพลังงานความร้อนเป็นจูล
• วัตถุอาจสูญเสียหรือได้รับพลังงานความร้อนในการเปลี่ยนสถานะโดยไม่ทำให้อุณหภูมิของระบบเปลี่ยนแปลง