Temperatura vs energia cinetica
[OP:] Ho letto in molti punti che la temperatura è l'energia cinetica media delle particelle presenti in un oggetto.
La temperatura ha a che fare con l'energia cinetica media delle particelle, ma dire che i due concetti sono gli stessi non è corretto. Ciò che è corretto è che se le particelle in due campioni di gas mono-atomici hanno la stessa energia cinetica media, avranno la stessa temperatura. Per i campioni che non sono gas mono-atomici, vedere Quali sono i gradi di libertà che definiscono la temperatura di un solido ionico (come l'azoturo di sodio)?.
[OP:] Semplicemente non capisco intuitivamente come l'energia cinetica sia collegata alla temperatura.
Se hai un gas in un contenitore (come l'aria in una stanza), le molecole di gas entrerà in collisione con le pareti. Se le pareti sono più fredde del gas (come il vetro di una finestra fredda in inverno), queste collisioni rallenteranno mediamente le particelle di gas, diminuendo la temperatura del gas. Se le pareti sono più calde del gas (come il vetro di una finestra in estate), queste collisioni accelereranno mediamente le particelle di gas, aumentando la temperatura del gas. Poiché l'energia (e la quantità di moto per le collisioni elastiche) viene conservata, i cambiamenti nella temperatura del gas si rifletteranno in cambiamenti opposti nella temperatura delle pareti (l'entità del cambiamento non sarà la stessa, dipende dalle capacità termiche).
Calore vs temperatura
[OP:] E allora come è collegato il calore con la temperatura?
Il calore è il trasferimento di energia termica. Se non succede nient'altro, il calore trasferito dal campione A al campione B andrà di pari passo con un calo della temperatura di A e un aumento della temperatura di B. Vedi anche: https://chemistry.stackexchange.com/a / 112057
Definizione di temperatura
[OP:] Allora cos'è esattamente la temperatura? Tutte le descrizioni fornite online sono molto confuse.
In termini più semplici, è ciò che si misura dopo aver messo un termometro a contatto termico con il campione. La parte sensibile del termometro (bulbo di mercurio o alcool, termocoppia, ecc.) Deve raggiungere la stessa temperatura del campione. Il campione dovrebbe essere molto più grande del sensore in modo che portandoli a contatto non cambi in modo significativo la temperatura del campione. La temperatura misurata dal termometro è uguale alla temperatura del campione perché sono in equilibrio termico (lo scambio termico è zero), e il termometro ha alcune proprietà che cambiano con la temperatura (come il volume di alcol) per percepirne temperatura. Vedi anche: Misura della temperatura
La definizione quantitativa della temperatura è data nella definizione ufficiale della sua unità SI Kelvin:
Il kelvin, simbolo $ K $ , è l'unità SI della temperatura termodinamica. È definito assumendo il valore numerico fisso della costante di Boltzmann k come $ \ pu {1.380649e − 23} $ quando espresso nell'unità $ \ pu {JK − 1} $ , che è uguale a $ \ pu {kg m2 s − 2 K − 1} $ span >, dove il chilogrammo, il metro e il secondo sono definiti in termini di $ h $ , $ c $ e $ Δν_ {Cs} $ .
Questa definizione richiede molta chimica fisica per essere compresa. Tuttavia, a volte è formulato come:
Un kelvin è uguale a un cambiamento nella temperatura termodinamica $ T $ che si traduce in un cambio di energia termica $ kT $ da $ \ pu {1.380 649e − 23 J} $ .
Quindi, se l'energia termica (media per particella, non indicata sopra) aumenta, la temperatura sale.