Hvis du nogensinde har undret dig over, hvordan temperatur og kinetisk energi hænger sammen, vil denne artikel hjælpe dig med at forstå det grundlæggende. Vi vil forklare, hvad temperatur og kinetisk energi er, hvordan de måles, og hvordan de påvirker hinanden.
Hvad er temperatur?
Temperatur er et mål for, hvor varmt eller koldt noget er. er. Mere specifikt er det et mål for den gennemsnitlige kinetiske energi af de partikler, der udgør et objekt. Kinetisk energi er bevægelsesenergien, og partikler er de bittesmå atomer eller molekyler, som alt er lavet af.
Forskellige objekter kan have forskellige temperaturer afhængigt af, hvor hurtigt deres partikler bevæger sig. For eksempel har en kop varm kaffe en højere temperatur end et glas isvand, fordi kaffepartiklerne bevæger sig hurtigere end vandpartiklerne.
Hvad er kinetisk energi?
Kinetisk energi energi er bevægelsens energi. Ethvert objekt, der bevæger sig, har kinetisk energi. For eksempel har en bil, der kører på vejen, kinetisk energi, fordi den bevæger sig. En bold kastet i luften har kinetisk energi, fordi den flyver. En person, der løber, har kinetisk energi, fordi de bevæger sig.
Mængden af kinetisk energi et objekt har, afhænger af to faktorer: dets masse og dets hastighed. Masse er mængden af stof et objekt har, og hastighed er hvor hurtigt det bevæger sig. Formlen for kinetisk energi er:
$$KE=\frac{1}{2}mv^2$$
hvor KE er kinetisk energi, m er masse og v er hastighed.
Jo mere masse et objekt har, jo mere kinetisk energi har det. For eksempel har en lastbil mere kinetisk energi end en cykel, fordi den har mere masse. Jo hurtigere et objekt bevæger sig, jo mere kinetisk energi har det. For eksempel har en kugle mere kinetisk energi end en fjer, fordi den bevæger sig hurtigere.
Hvordan hænger temperatur og kinetisk energi sammen?
Forholdet mellem temperatur og kinetisk energi er, at jo højere temperaturen, jo hurtigere bevæger partiklerne sig. Det betyder, at temperatur og kinetisk energi er direkte proportional med hinanden.
Dette forhold gælder for ethvert stof, uanset om det er fast, flydende eller gas. Forskellige stoffer har dog forskellige måder at flytte deres partikler på. For eksempel i et fast stof vibrerer partiklerne i faste positioner. I en væske glider partiklerne forbi hinanden. I en gas flyver partiklerne frit rundt.
Den eneste mulige bevægelse for atomer i en simpel monoatomisk gas, såsom helium eller neon, bevæger sig fra et sted til et andet i en lige linje, indtil de kolliderer med en anden atom eller molekyle. Så en gass gennemsnitlige kinetiske energi og temperatur er direkte proportionale. Formlen for dette forhold er:
$$KE=\frac{3}{2}kT$$
hvor KE er den gennemsnitlige kinetiske energi af gasmolekylerne, k er Boltzmann-konstanten (et lille tal, der relaterer energi og temperatur), og T er temperaturen.
Når temperaturen på en gas stiger, stiger gasmolekylernes hastighed. Når gasmolekylernes hastighed stiger, sker der flere kollisioner, og gasmolekylernes samlede kinetiske energi stiger også.
Konklusion
Temperatur og kinetisk energi hænger sammen med, at temperatur måler den gennemsnitlige kinetiske energi af de partikler, der udgør et objekt. Jo højere temperatur, jo hurtigere bevæger partiklerne sig, og omvendt. Dette forhold gælder for ethvert stof, men det er mest ligetil for gasser.