Ջերմային էներգիա ընդդեմ ջերմաստիճանի
Ջերմային էներգիան և ջերմաստիճանը երկու հասկացություններ են, որոնք քննարկվում են ֆիզիկայում: Այս հասկացությունները լայնորեն կիրառվում և քննարկվում են թերմոդինամիկայի և ջերմության մեջ: Ջերմային էներգիա և ջերմաստիճան հասկացությունները շատ կարևոր դեր են խաղում այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են ջերմությունը և թերմոդինամիկան, մեքենաշինությունը, ֆիզիկական քիմիան, ֆիզիկան, աստղագիտությունը և մի շարք այլ ոլորտներ: Այս հոդվածում մենք պատրաստվում ենք քննարկել, թե ինչ են ջերմային էներգիան և ջերմաստիճանը, դրանց սահմանումները, ջերմային էներգիայի և ջերմաստիճանի կիրառությունները, ջերմային էներգիայի և ջերմաստիճանի չափերն ու միավորները և վերջապես ջերմային էներգիայի և ջերմաստիճանի նմանություններն ու տարբերությունները:
Ջերմային էներգիա
Ջերմային էներգիան, որն ավելի շատ հայտնի է որպես ջերմություն, էներգիայի ձև է: Այն չափվում է ջոուլներով։ Ջերմային էներգիան տվյալ համակարգի ներքին էներգիան է: Ջերմային էներգիան համակարգի ջերմաստիճանի պատճառն է: Բացարձակ զրոյից բարձր ջերմաստիճան ունեցող յուրաքանչյուր համակարգ ունի դրական ջերմային էներգիա: Ջերմային էներգիան առաջանում է համակարգի մոլեկուլների, ատոմների և էլեկտրոնների պատահական շարժումների պատճառով։ Ատոմներն իրենք չեն պարունակում ջերմային էներգիա, սակայն ունեն կինետիկ էներգիա։ Երբ այս ատոմները բախվում են միմյանց և համակարգի պատերին, նրանք ջերմային էներգիա են թողնում ֆոտոնների տեսքով: Նման համակարգի տաքացումը կբարձրացնի համակարգի ջերմային էներգիան։
Ջերմային էներգիան պատահական էներգիայի մի ձև է, որն ի վիճակի չէ աշխատանք կատարել, երբ դիտարկվում է ամբողջ համակարգը։ Ինչքան բարձր լինի համակարգի ջերմային էներգիան, ավելի բարձր կլինի համակարգի պատահականությունը: Ջերմային էներգիան կարող է վերածվել մեխանիկական էներգիայի՝ օգտագործելով ջերմային շարժիչ:Տեսականորեն ջերմային էներգիան չի կարող վերածվել մեխանիկական էներգիայի 100% արդյունավետությամբ։ Սա պայմանավորված է ջերմային շարժիչի ցիկլով պայմանավորված էնտրոպիայի համընդհանուր աճով:
Ջերմաստիճան
Ջերմաստիճանը համակարգի չափելի ջերմային հատկությունն է: Այն չափվում է Կելվինով, Ցելսիուսով կամ Ֆարենհայթով։ Ջերմաստիճանի չափման SI միավորը Քելվինն է։
Համակարգի ջերմային էներգիան համաչափ է համակարգի բացարձակ ջերմաստիճանին: Եթե համակարգը գտնվում է բացարձակ զրոյի վրա (զրոյական կելվին), ապա համակարգի ջերմային էներգիան նույնպես զրո է։ Այնուամենայնիվ, ավելի բարձր ջերմաստիճան ունեցող օբյեկտը կարող է ավելի քիչ ջերմային էներգիա կրել: Դա պայմանավորված է այն պատճառով, որ ջերմային էներգիան կախված է օբյեկտի զանգվածից, օբյեկտի ջերմային հզորությունից, ինչպես նաև օբյեկտի ջերմաստիճանից։
Ո՞րն է տարբերությունը ջերմաստիճանի և ջերմային էներգիայի միջև:
• Ջերմային էներգիան ուղղակիորեն չափելի մեծություն չէ, մինչդեռ ջերմաստիճանը չափելի մեծություն է:
• Օբյեկտի ջերմաստիճանը կարող է բացասական արժեքներ ընդունել՝ կախված ջերմաստիճանը չափելու միավորային համակարգից, սակայն համակարգի ջերմային էներգիան չի կարող բացասական լինել:
• Ջերմաստիճանը չափվում է Կելվինով, մինչդեռ ջերմային էներգիան չափվում է Ջոուլով:
• Օբյեկտը կարող է կորցնել կամ ստանալ ջերմային էներգիա վիճակի անցման ժամանակ՝ առանց համակարգի ջերմաստիճանը փոխելու:
