Hőmérséklet és hő — Mit mér a hőmérséklet?

Mit mér a hőmérséklet?

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.

Hőegyensúly és nulladik főtétel

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.

Fajhő és hőkapacitás

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.

Fázisváltozás

Hővezetéskor mikroszkopikus kölcsönhatások adják tovább az energiát anyagáramlás nélkül. Konvekcióban az áramló folyadék vagy gáz is szállít energiát. Hősugárzás elektromágneses hullámokkal vákuumban is történhet. Egy valós helyzetben — például egy forró csésze ital hűlésénél — mindhárom mechanizmus egyszerre jelen lehet.

Mit mér a hőmérséklet?

A Celsius- és Kelvin-skála fokmérete azonos, ezért egy 10 K hőmérséklet-különbség számszerűen 10 °C különbségnek felel meg. Az abszolút értékek nullpontja azonban eltér: T(K)=t(°C)+273,15. Arányossági törvényekben, például az ideális gáz egyenletében, abszolút hőmérsékletet kell használni; 20 °C nem kétszer olyan meleg termodinamikailag, mint 10 °C.