Den termiske energien er den kinetiske energien til mikroskopisk omrøring av et objekt, noe som skyldes en urolig omrøring av dets molekyler og dets atomer . Termisk energi er en del av kroppens indre energi . Overføringene av termisk energi mellom kroppene kalles termiske overføringer og spiller en viktig rolle i termodynamikken . De oppnår likevekt når kroppstemperaturen er lik.
Termisk energi har en tendens til å diffundere jevnt i rommet . Denne naturlige likevektsmekanismen er en av mekanismene som er angitt i termodynamikkens nullprinsipp , som også inkluderer mekanisk likevekt (trykk balanserer hverandre) og kjemisk likevekt (væskeblanding).
Fordelingsmekanismene for termisk energi er:
Når to legemer kommer i kontakt, skjer det en utveksling av termisk energi . Poenget med likevekt er nådd, når begge organer har nådd samme temperatur . Begrepet likevekt er transitivt : hvis en kropp A er i likevekt med B, og denne kroppen B er i likevekt med en kropp C, så er også A og C i likevekt; A, B og C har samme temperatur. På begynnelsen av XX th århundre, ble det ansett at denne loven, som synes å være sunn fornuft, fortjente å bli formulert som termodynamikkens nullte lov .
Selv om det er vanskelig å definere formelt, er temperatur et begrep som brukes i hverdagen fordi det er lett å observere. For å måle kroppstemperaturen er det tilstrekkelig å sette den i kontakt med et termometer (for eksempel et alkoholtermometer) og å lese gradering ved termisk likevekt.
Faktisk er intern energi og temperatur i et system relatert i statistisk fysikk med equipartitionssetningen :
med: antall partikler i systemet, antall frihetsgrader for hver partikkel, den termodynamiske temperatur (eller absolutt temperatur ) av det hele, og den Boltzmanns konstant .
Mer vanlig er den spesifikke varmekapasiteten til et legeme koeffisienten som gjør det mulig å uttrykke den mengden termisk energi som er nødvendig for å øke temperaturen på ett kilo av dette legemet med en grad Celsius . Det avhenger vanligvis av kroppens sammensetning og temperaturen. Så,
,der er mengden av varmeenergi som overføres, til massen av legemet, dets spesifikke varmekapasitet og temperaturvariasjonen mellom den innledende og avsluttende temperatur i kroppen.
I det internasjonale systemet for enheter uttrykkes kroppsmasse i kilogram , temperaturendring uttrykkes i Kelvin (K) (en endring på 1 K tilsvarer en endring på 1 ° C ), og varmekapasitetsmassen uttrykkes deretter i joule per kilogram og per kelvin (J / (kg⋅K)).
Ved å tilveiebringe termisk energi til et legeme, er det mulig å endre tilstanden , ved å for eksempel overføre fast tilstand til flytende tilstand .
Under en gitt trykkbetingelse skjer disse tilstandsendringene alltid ved samme temperatur for en kropp av en gitt sammensetning. For eksempel forblir smeltende is på 0 ° C til den er helt flytende. Det er denne egenskapen som har blitt brukt, sammen med hensyn til termodynamisk opprinnelse , for å definere Celsius temperaturskala , basert på endringer i tilstanden til vannet .
Begrepene varme og temperatur forveksles noen ganger. Det anses feilaktig å være varmt når temperaturen er høy , men de er to separate konsepter. Imidlertid er de begge relatert til termisk energi, som blant annet avhenger av temperaturen den lager, mens varme representerer en overføring av termisk energi mellom to miljøer.
For en gitt mengde materiale uten endring av tilstand og termisk isolert med det ytre miljøet:
I sin natur, som en refleksjon av aktiviteten på molekylært nivå, er termisk energi dypt kvantum . Spesielt er dens evne til å transformere til lysenergi ved stråling av den svarte kroppen et direkte vitnesbyrd om endringene i tilstanden til molekylene og atomer som komponerer objektet. Det er et fenomen som kan observeres daglig, i glød fra en vedpeis eller lyset fra en elektrisk pære med glødetråd.
Den nøyaktige studien av svart kroppsstråling og lovene som bestemmer naturen til det sendte lyset har ført til paradokser når de er ferdig med ligningene til Newtonian mekanikk . Det var mens han prøvde å løse dette paradokset, at Max Planck introduserte ideen om at lys ikke ble sendt ut kontinuerlig, men i pakker. Denne hypotesen har vist seg å være vellykket og er en av grunnlaget for kvantemekanikken .
Denne egenskapen til materie for å utstråle termisk energi har betydelig innflytelse på miljøet vårt. Det er gjennom dette fenomenet at solen utstråler en del av sin energi til jorden og gir den en energikilde som er viktig for livets eksistensbetingelser. I tillegg har noen levende organismer utviklet sanseorganer som oppdager lys , for eksempel øynene, som gjør at de kan få informasjon fra omgivelsene. De bølgelengder av lys som er synlig for mennesker, for eksempel, er rundt den maksimale energi bølgelengde som emitteres av solens svart legeme stråling, noe som er 500 nm .