Ero sivun ”Lämpöenergia” versioiden välillä

21 merkkiä poistettu ,  4 vuotta sitten
ei muokkausyhteenvetoa
(paska)
[[Kuva:Hot metalwork.jpg|250px|thumb|right|Kuuma metalliesine säteilee näkyvää valoa. Lämpöenergia on periaatteessa se määrä lämpöä, joka tarvittaisiin lämmittämään metalli siihen lämpötilaan, jossa se on, mutta se ei ole yksikäsitteisesti määritelty, sillä on monia keinoja saada kappale tiettyyn lämpötilaan ja niihin saatetaan tarvita eri määrä [[lämpö]]ä. Toisin kuin [[sisäenergia]], lämpöenergia ei näin ollen ole tilanfunktio.]]
'''Lämpöenergia''' eli paska '''terminen energia''' merkitsee [[termodynamiikka|termo­dynamiikassa]] sitä [[sisäenergia]]a, joka systeemiin sisältyy sen vuoksi, koska se on tietyssä [[lämpötila]]ssa.<ref name=eb>{{verkkoviite | Osoite = http://www.britannica.com/eb/article-9072068/thermal-energy | Nimeke = Thermal energy | Julkaisija = Encyclopedia Britannica | Viitattu = 26.2.2015}}</ref> Se on ainehiukkasten satunnaiseen, epäjärjestyneeseen liikkeeseen eli [[lämpöliike|lämpöliikkeeseen]] liittyvää energiaa, jota voidaan vain rajoitetusti käyttää esimerkiksi mekaanisen [[työ (fysiikka)|työn]] tekemiseen.<ref>{{kirjaviite | Tekijä = Jouko Arponen, Juho Honkanen | Nimeke = Statistinen fysiikka | Sivu = 14 | Luku = Termodynamiikan perusteet | Julkaisija = Limes ry | Vuosi = 2000 | Tunniste = ISBN 951-745-189-X}}</ref> Systeemin vapaiden hiukkasten etenemisliikkeen keskimääräistä liike-energiaa termodynaamisessa tasapainossa, mitattuna systeemin massakeskipisteen koordinaatistossa, voidaan myös sanoa lämpöenergiaksi hiukkasta kohti.<ref name=hyperphysics>{{verkkoviite | Osoite = http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/kinetic/eqpar.html#c2 | Nimeke = Thermal energy | Julkaisija = Hyperphysics | Viitattu = 26.2.2015}}</ref>
 
Mikroskooppisesti lämpöenergiaan voi sisältyä sekä hiukkasten kuten [[atomi]]en, [[molekyyli]]en tai [[elektroni]]en [[liike-energia]] että niiden [[potentiaalienergia]]. Se saa alkunsa suuren hiukkas­joukon satunnaisesta, epä­säännöllisestä liikkeessä. Yksiatomisessa [[ideaalikaasu]]ssa lämpöenergia on kokonaan liike-energiaa. Muissa aineissa, joissa osa lämpö­energiasta on varastoitunut atomien värähdysliikkeen energiana tai joissa hiukkaset, joiden välillä vallitsee vetovoimia, ovat etääntyneet toisiinsa, lämpöenergia jakautuu jakautuu siis tasaisesti hiukkasten kaikkien [[vapausaste]]iden kesken, jolloin osa siitä on potentiaali-, osa liike-energiaa. Näistä vapausasteista osa voi liittyä kaasumolekyylien etenemis­liikkeeseen, osa niiden pyörimis­liikkeeseen, värähtelyyn ja niitä vastaaviin potentiaali­energioihin. [[Kvanttimekaniikka|Kvantti­mekaanisista]] syistä jotkin näistä vapaus­asteista ovat käytettävissä vain, jos energiaa on riittävästi, mikä riippuu lämpötilasta. Tästä syystä useiden aineiden [[ominaislämpökapasiteetti]] pienenee matalissa lämpötiloissa.<ref name=KurkiSuonio>{{kirjaviite | Tekijä = Kaarle Kurki-Suonio | Nimeke = Aaltoliikkeestä dualismiin, 3. painos | Sivut = 235–237 | Julkaisija = Limes ry | Vuosi = 1994 | Tunniste = ISBN 951-745-162-8}}</ref>
== Lämpöenergia ja lämpö ==
 
[[Lämpö]], sanan täsmällisessä fysikaalisessa merkityksessä, on vain paska prosesseihin liittyvä käsite. Sillä tarkoitetaan lämpötilaeron vuoksi paikasta tai aineesta toiseen ''siirtyvää'' energiaa.<ref name=speyer>{{kirjaviite | Tekijä = Robert F. Speyer | Nimeke = Thermal Analysis of Materials | Sivu = 2 Julkaisija = Robert F. Speyer | Vuosi = 2012 | Tunniste = ISBN 0-8247-8963-6}}</ref><ref name=leland>{{verkkoviite | Osoite = http://www.uic.edu/labs/trl/1.OnlineMaterials/BasicPrinciplesByTWLeland.pdf | Nimeke = Basic Principles of Classical and Stasistical Thermodynamics | Kirjoittaja = Thomas W. Leland, Jr. | Viitattu = 26.2.2015}}</ref> Tämän vuoksi ilmaisuja "lämpö" ja "lämmön siirtyminen" voidaan teknisinä termeinä käyttää toistensa synonyymeinä, sillä lämpö käsitetään aina siirtyväksi. Siirtyvän lämmön määrää kuvaava suure on [[lämpömäärä]]. Kun lämpönä siirtynyt energia ei enää siirry systeemistä toiseen vaan siitä on tullut staattista, sitä ei enää sanota lämmöksi vaan siitä käytetään muita nimityksiä kuten lämpöenergia tai latentti energia.<ref name="Incrop">{{kirjaviite | Tekijä = Franm P. Incorporeal, David P. De Witt | Nimeke = Fundamentals of Heat and Mass Transfer | Julkaisija = John Wiley & SOns | Vuosi = 1990 | Sivu = 2, 14 | Tunniste = ISBN 0-471-51729-1}}</ref> Lämpö ei siis ole aineen staattinen ominaisuus. Aine ei sisällä lämpöä vaan termistä energiaa eli lämpöenergiaa, ja lämpöenergiakin voi muuttua muiksi [[energia]]n muodoiksi tai päinvastoin, joten sen voidaan katsoa säilyvän vain, kun tällaiset energian muodon­muutokset ovat vähäisiä. [[Lämpöteho]] on lämpönä paikasta toiseen siirtyvä energia aikayksikköä kohti.
 
[[Termodynamiikan nollas pääsääntö|Termodynamiikan nollannen pääsäännön]] mukaan lämpö siirtyy toisesta keskenään kosketuksessa olevista systeemeistä toiseen vain, jos niillä on eri lämpötila. Tällöin energia siirtyy lämpönä kuumemmasta kylmempään, jolloin kuumemman systeemin lämpöenergia vähenee, kylmemmän lämpöenergia kasvaa. Siirtyvä energia voi ilmetä myös työnä, jolla esimerkiksi puristetaan systeemiä pienempään tilavuuteen. Lämpö­voima­koneet käyttävätkin tätä energian siirtymistä mekaanisen työn tekemiseen. Kun kaksi systeemiä ovat saavuttaneet [[termodynaaminen tasapaino|termo­dynaamisen tasa­painon]], niillä on sama lämpötila, jolloin lämpöenergian siirtyminen systeemistä toiseen lakkaa.
== Lämpöenergia makroskooppiselta ja mikroskoopiselta kannalta ==
 
Lämpöenergia on se osa systeemin termo­dynaamisesta tai sisäisestä paskasta energiasta, joka saa aikaan systeemin lämoötilan.<ref name=eb /><ref name=speyer /> Systeemin lämpöenergia on verrannollinen sen kokoon ja on sen vuoksi [[ekstensiivisuure]]. Se ei ole systeemin [[tilan funktio]], ellei systeemiä ole rakennettu siten, että kaikki sen sisä­energian muutokset johtuvat lämpö­energian muutoksista lämmön siirtyessä, ei työn vaikutuksesta. Muussa tapauksessa lämpö­energia riippuu siitä, millä tavoin systeemi on saavuttanut lämpötilansa.
 
Makros­kooppisessa termo­dynaamisessa kuvauksessa systeemin lämpö­energia riippuu siitä [[lämpökapasiteetti|lämpö­kapasiteetista]], joka sillä on vakio­tilavuudessa, ''C<sub>V</sub>''. Jos lämpö­kapasiteetti olisi lämpötilasta riippumaton, systeemin lämpö­energia voitaisiin esittää muodossa
Rekisteröitymätön käyttäjä