In veel uitdrukkingen in de thermodynamica is de belangrijke hoeveelheid ΔT
(de verandering in temperatuur) in tegenstelling tot de absolute temperatuur zelf. Omdat de graad Celsius dezelfde grootte heeft als een toename op de schaal van Kelvin, ΔT <sub>K
\u003d ΔT C
, wat betekent dat deze eenheden in die gevallen uitwisselbaar kunnen worden gebruikt . Wanneer echter een absolute temperatuur vereist is, moet deze in Kelvin zijn.


Warmteoverdracht</sub>

Wanneer twee objecten met verschillende temperaturen met elkaar in contact staan, zal warmteoverdracht plaatsvinden, met warmte die van het object bij de hogere temperatuur naar het object bij de lagere temperatuur stroomt totdat het thermische evenwicht is bereikt.

Deze overdracht vindt plaats door botsingen tussen de hogere-energiemoleculen in het hete object met de lagere energie moleculen in het koelere object, waarbij energie in het proces op hen wordt overgedragen totdat voldoende willekeurige botsingen tussen moleculen in de materialen hebben plaatsgevonden dat de energie gelijkmatig over de objecten of stoffen wordt verdeeld. Als resultaat wordt een nieuwe eindtemperatuur bereikt, die ligt tussen de oorspronkelijke temperaturen van de warme en de koele objecten.

Een andere manier om hieraan te denken is dat de totale energie in beide stoffen uiteindelijk gelijk verdeeld wordt tussen de stoffen.

De uiteindelijke temperatuur van twee objecten bij verschillende begintemperaturen zodra ze een thermisch evenwicht bereiken, kan worden gevonden met behulp van de relatie tussen warmte-energie Q
, specifieke warmtecapaciteit c
, massa m
en de temperatuurverandering gegeven door de volgende vergelijking:
Q \u003d mc \\ Delta T

Voorbeeld: Stel dat 0,1 kg koperen centen ( c _{c
\u003d 390 J /kgK) bij 50 graden Celsius worden bij 20 graden Celsius in 0,1 kg water ( c w
\u003d 4.186 J /kgK) gedruppeld. Wat zal de uiteindelijke temperatuur zijn als het thermische evenwicht is bereikt?}

Oplossing: Overweeg dat de warmte die aan de centen wordt toegevoegd, gelijk is aan de warmte die uit de centen is verwijderd. Dus als het water warmte absorbeert Q _{w
waar:
Q_w \u003d m_wc_w \\ Delta T_w}

Dan voor de koperen centen:
Q_c \u003d -Q_w \u003d m_cc_c \\ Delta T_c

Hiermee kunt u de relatie schrijven:
m_cc_c \\ Delta T_c \u003d -m_wc_w \\ Delta T_w

Vervolgens kunt u gebruikmaken van het feit dat zowel de koperen centen als het water dezelfde eindtemperatuur moeten hebben, < em> T _{f
, zodat:
\\ Delta T_c \u003d T_f-T_ {ic} \\\\\\ Delta T_w \u003d T_f-T_ {iw}}

Deze ΔT
uitdrukkingen in de vorige vergelijking, kunt u vervolgens oplossen voor T _{f
. Een kleine algebra geeft het volgende resultaat:
T_f \u003d \\ frac {m_cc_c T_ {ic} + m_wc_w T_ {iw}} {m_cc_c + m_wc_w}}

Aansluiten van de waarden geeft dan:

Opmerking : Als u verrast bent dat de waarde zo dicht bij de begintemperatuur van het water ligt, moet u rekening houden met de significante verschillen tussen de specifieke warmte van water en de specifieke warmte van koper. Het kost veel meer energie om een temperatuurverandering in water te veroorzaken dan om een temperatuurverandering in koper te veroorzaken.
Hoe thermometers werken

Ouderwetse glazen bol kwikthermometers meten de temperatuur door gebruik te maken van de thermische expansie-eigenschappen van kwik. Kwik zet uit als het warm is en trekt samen als het koel is (en in veel grotere mate dan de glazen thermometer die het bevat.) Dus terwijl het kwik uitzet, stijgt het in de glazen buis, waardoor metingen mogelijk zijn.

Veerthermometers - degenen die meestal een cirkelvormig gezicht hebben met een metalen wijzer - werken ook af van het principe van thermische uitzetting. Ze bevatten een stuk opgerold metaal dat uitzet en afkoelt op basis van temperatuur, waardoor de aanwijzer beweegt.

Digitale thermometers maken gebruik van warmtegevoelige vloeibare kristallen om digitale temperatuurdisplays te activeren. Relatie tussen temperatuur en Interne energie

Terwijl temperatuur een maat is voor de gemiddelde kinetische energie per molecuul, is interne energie het totaal van alle kinetische en potentiële energieën van de moleculen. Voor een ideaal gas, waar potentiële energie van de deeltjes als gevolg van interacties verwaarloosbaar is, wordt de totale interne energie E
gegeven door de formule:
E \u003d \\ frac {3} {2} nRT

Waar n
het aantal mol is en R
de universele gasconstante \u003d 8.3145 J /molK.

Het is niet verwonderlijk dat naarmate de temperatuur stijgt, de thermische energie toeneemt. Deze relatie maakt ook duidelijk waarom de Kelvin-schaal belangrijk is. De interne energie moet elke waarde 0 of groter zijn. Het zou nooit logisch zijn als het negatief zou zijn. Het niet gebruiken van de Kelvin-schaal zou de interne energievergelijking gecompliceerd maken en een constante vereisen om deze te corrigeren. De interne energie wordt 0 bij absolute 0 K.