はじめに
定量的に言えば、温度は何かがどれだけ暑いか寒いかを表します。それは、すべての物質に存在する熱エネルギーの現れであり、ある物体がより冷たいまたはより熱い別の物体と接触すると、熱、エネルギーの流れの発生の原因となります。熱と温度は 2 つの異なる用語であり、混同しないでください。
温度を測定するために温度計が使用されます。温度計は、さまざまな基準点と温度測定物質を使用して、歴史的に温度を定義してきたさまざまな温度スケールで校正されています。摂氏スケール (以前は摂氏として知られていました)( °C)、華氏スケール ( °F)、およびケルビンスケール (K と表記) が最も一般的なスケールです。ケルビン スケール (K) は、国際単位系 (SI) の慣習に基づいて、科学的な目的で最も重要に使用されます。
理論上の最低温度は絶対零度であり、この温度では物体から追加の熱エネルギーを取り出すことができません。温度は、物理学、化学、地球科学、地理学などを含む自然科学のすべての分野だけでなく、さまざまな日常活動においても重要です。
熱力学における熱
熱は、通常の会話での使用法とは異なる、熱力学における非常に明確な意味を持っています。熱は科学者によって、異なる温度で接触する 2 つのシステム間の熱エネルギーの移動として定義されます。熱はジュールで測定され、記号 q または Q で表されます。
熱は、エネルギーを伝達できるプロセスのコンテキストで定義されるため、プロセス量と呼ばれることがよくあります。一杯のコーヒーに含まれる熱について話しているわけではありませんが、熱いコーヒーから手に伝わる熱について話すことができます。熱は広範な プロパティであるため、システムへの熱伝達によって引き起こされる温度変化は、システム内の分子の数に比例します。
熱と温度の関係
熱と温度という用語は 2 つの異なる概念ですが、互いに密接に関連しています。それらは通常、さまざまな単位で測定されます。温度は摂氏（°C）またはケルビン（K）で測定されますが、熱はジュール（J）で測定されます。ホット コーヒー カップ内の水分子は、アイス ティー カップ内の水分子よりも平均運動エネルギーが大きく、より速い速度で移動していることを意味します。温度もまた強い特徴であり、物質がいくらあっても温度は変化しないことを意味します。これが、科学者が融点を使用して純粋な物質を特定する理由です。これは、サンプルの質量とは無関係な物質の特徴である融解温度を差し引いたものです。
原子レベルでは、各オブジェクトの分子は絶えず動き、互いに衝突しています。分子が衝突するたびに、運動エネルギーが交換されることがあります。 2 つのシステムが衝突すると、熱は分子の衝突によって高温のシステムから低温のシステムに伝達されます。 2 つの物体が同じ温度になるまで、熱エネルギーはその方向に流れます。熱平衡は、接触している 2 つのシステムが同じ温度にあるときに発生します。
熱力学のゼロ法則
熱平衡は、隔離されたシステム内の熱力学のゼロ次法則によって定義されます。熱平衡状態にある 2 つの物体が接触している場合、ゼロの法則は、それらの間に正味の熱伝達がないことを示しているため、それらは同じ温度になります。ゼロ次法則は、次のように述べることができます:2 つのオブジェクトが両方とも独立して第 3 のオブジェクトと熱平衡状態にある場合、それらは互いに熱平衡状態にあります。
物体の温度を決定するためにゼロ次法則を使用することがあります。私たちは温度計を使うたびに、熱力学のゼロ法則を採用しています。ウォーターバスの温度を決定しようとしていると仮定します。通常、読み取り値が正しいことを確認するために、温度測定値が一定になるまで待ちます。温度計と水の温度が等しくなるのを待っています。温度計のバルブと水浴の温度は、熱平衡で同じでなければならず、一方の物体から他方の物体への正味の熱伝達があってはなりません。
熱容量
エネルギーが体との間で熱としてのみ伝達されると、体の状態が変化します。周囲の状況や身体と身体を隔てる障壁によって、身体のさまざまな変化が可能です。化学反応、圧力上昇、温度上昇、相変化など、さまざまな変化が起こります。熱容量は、特定の条件下での各タイプの変化の変化の大きさに対する熱伝達量の比率です。
体の温度が上昇し、その変化が相変化や化学変化のない一定の体積での温度の上昇である場合、その圧力が上昇します。
結論
熱と温度の違いについて説明しました。これらの原則は両方とも、科学において非常に重要です。体内の粒子の総数は、熱エネルギーによって完全に表されます。一方、温度は、材料の粒子の平均エネルギーの尺度にすぎません。
人間の存在は多くのエネルギーを必要とし、熱はその素晴らしい供給源です。気温が上がれば大変だし、下がればもっと大変。温度によって、人間にとって適切な熱のレベルが決まります。
その結果、暴露を除いて、熱は生存の明確な全体像を提供しません。熱は体の質量に比例し、温度は分子の運動エネルギーに比例します。
