Hőmérséklet és hő

Mit mér a hőmérséklet?

A hőmérséklet egy rendszer termikus állapotát jellemző állapotjelző, a hő pedig energiaátadás, amely hőmérséklet-különbség miatt történik. Egy test tehát nem „hőt tartalmaz” ugyanabban az értelemben, ahogy belső energiája van; hőről a rendszerhatáron átlépő energiaként beszélünk.

Egyszerű ideális gázban az abszolút hőmérséklet közvetlenül kapcsolódik a részecskék átlagos transzlációs kinetikus energiájához. Összetettebb anyagokban forgási, rezgési és kölcsönhatási energiák is szerepet kapnak, ezért nem pontos azt mondani, hogy a hőmérséklet „az összes részecske átlagos energiája”. A termodinamika általánosabban az egyensúly és az energiaeloszlás felől definiálja.

Ha A és B külön-külön termikus egyensúlyban van C rendszerrel, akkor egymással is termikus egyensúlyban vannak. Ez teszi értelmessé a hőmérsékletet mint összehasonlítható mennyiséget és a hőmérőt mint mérőeszközt. Két érintkező, különböző hőmérsékletű test között nettó energiaátadás indul, amíg el nem érik a közös egyensúlyt.

Fázisváltozás nélküli tartományban sok esetben Q≈mcΔT. A c fajhő azt mutatja, mennyi energia kell egységnyi tömeg hőmérsékletének egy fokkal való megváltoztatásához. Nagy fajhőjű anyag hőmérséklete ugyanakkora bevitt energia mellett kevésbé változik. A hőkapacitás C=mc az egész testre vonatkozó mennyiség.

Olvadás vagy forrás közben tiszta anyag egyensúlyi nyomáson úgy vehet fel energiát, hogy közben a hőmérséklete lényegében állandó marad. Ekkor az energia a részecskék közötti szerkezet és kölcsönhatások megváltoztatására fordul. Az egyszerű modell Q=mL látens hővel írja le ezt. Ezért hibás minden felvett energiát automatikusan ΔT-hez kötni.