В чем основное различие между теплотой и температурой?

Ваше заявление:

Температуру обычно рассматривают как калиброванное представление тепла.

в лучшем случае лишь частично верно. Если удельная теплоемкость вашей системы$C(T)$затем тепло, поступающее в вашу систему при переходе от температуры$T_1$к$T_2$(при условии, что мы можем игнорировать работу, проделанную системой или системой):

Если удельная теплоемкость$C$не зависит от температуры, то верно, что вы получаете:

и в этом случае вы можете рассматривать температуру как «откалиброванное представление тепла». Но это частный случай и вообще$C(T)$является функцией температуры.

Пока мы держимся подальше от фазового перехода, мы ожидаем$C(T)$быть гладкой функцией$T$так что нет никаких проблем с интегрированием, чтобы связать изменение тепла с изменением температуры. Однако при фазовом переходе первого рода, таком как плавление или кипение, удельная теплоемкость становится сингулярной, и мы не можем просто интегрировать через фазовый переход. Вместо этого, если у нас есть фазовый переход между$T_1$и$T_2$мы должны сделать что-то вроде:

Где$L$это скрытая теплота. Вы можете думать об этом как$C(T)$становится дельта-функцией при$T_{phase}$, и мы можем интегрировать дельта-функции, чтобы получить конечное значение, которое в данном случае является скрытой теплотой.

Не существует термодинамической переменной состояния, называемой «тепло». Единственный способ, которым имеет смысл говорить о «тепле», — это дифференциальный способ,$\delta Q$, бесконечно малая теплота, добавляемая или отводимая из системы в ходе какого-либо процесса. Это, оказывается, не точный дифференциал, а значит, интеграл по$\delta Q$от некоторой начальной до некоторой конечной точки состояния зависит от пройденного пути, а не только от конечных точек (именно поэтому не существует функции состояния «тепло»). Однако неточные дифференциалы можно превратить в точные дифференциалы путем интегрирования множителей, а интегрирующий множитель, который делает дифференциал теплоты точным, - это обратная температура:$\frac{1}{T}\delta Q$точно. На самом деле это дифференциал энтропии,$dS$.

Сомневаюсь, что это то, что вы хотели услышать. Но с другой стороны, понятие тепла часто настолько путают, что я счел необходимым разъяснить некоторые педантичные факты.

Если я немного переформулирую ваш вопрос и интерпретирую его как "какая разница между энергией и температурой", то я могу сказать немного больше. Если у вас есть две системы, соприкасающиеся таким образом, что они могут обмениваться энергией, то в конечном итоге они достигнут одной и той же температуры. Однако это не означает, что они будут иметь одинаковую энергию, потому что одна из двух систем может быть намного больше другой.

В известной аналогии, восходящей к Фейнману, подумайте о процессе вытирания себя полотенцем, когда вы мокрые. Полотенце впитывает воду от вас и становится более влажным, в то время как вы сушитесь. Но если полотенце уже изрядно намокнет, вы не сможете им полностью вытереться, так как воды от вас на полотенце будет попадать столько же, сколько с полотенца на вас. В этой ситуации «равновесия» «влажность» вас и полотенца находится в равновесии, но это не означает, что количество воды на полотенце такое же, как количество воды на вас. Теперь подумайте «вода» = «энергия» и «влажность» = «температура».

Из действительно потрясающей книги под названием «100 советов, как взломать ИИТ» Вивека Пандея и Параса Ароры.

Температура в некотором роде показывает готовность объекта отдавать свою тепловую энергию другим объектам.В некотором роде это похоже на болтливость. Некоторые люди не могут хранить секреты, которые они знают. Поэтому они постоянно разговаривают с другими людьми. Сколько человек говорит, на самом деле не измеряет, сколько он знает. Он просто измеряет дополнительное количество информации, которую они не могут хранить при себе и должны отдать другим. Точно так же температура на самом деле не измеряет энергию или тепло внутри объекта. Он измеряет, сколько тепла готово отдать. Таким образом, два объекта, нагретых с одинаковой интенсивностью в течение одного и того же промежутка времени, не будут иметь одинаковую температуру. Один сможет удержать меньше и, следовательно, будет иметь более высокую температуру; другой может поглощать больше и иметь более низкую температуру.

Жара похожа на волнение. Так, частицы объекта сильнее возбуждаются при нагревании. В своем возбуждении они хотят прыгать, прыгать и танцевать. Если им не разрешают показывать свое волнение, они испытывают стресс. Если мы позволим им создать больше пространства между собой, их уровень стресса снизится, и они начнут занимать это дополнительное пространство. Пространство, которое создается между частицами в объекте, называется объемом. Напряжение, возникающее между частицами в объекте, называется давлением. Количество танцев и прыжков, которые совершают частицы, и есть температура.

Температура — это физическая величина, которая измеряет теплоту или холодность тела, а теплота — это форма энергии, вызывающая ощущение тепла.