动能和热力学温度

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动能和热力学温度之间的区别

动能 vs. 热力学温度

动能是物质运动时所得到的能量。它通常被定义成使某物体从静止状态至运动状态所做的功。由于运动是相对的，动能也是相对于某参照系而言。同一物体在不同的参照系会有不同的速率，也就是有不同的动能。动能的国际单位是焦耳（J），以基本单位表示是千克米平方每秒平方（kg·m2·s-2）。一个物体的动能只有在速率改变时才会改变。. 热力学温度是温度的绝对测量量，是热力学的主要参数之一。 热力学温度由热力学第二定律定义，理论最低温度为零点。在称为绝对零度该点上，物质的粒子构成具有最小运动。在量子力学的描述中，绝对零度下的物质处于其基态，该状态下其能量最低。热力学温度因此也常被称为绝对温度。 国际单位制指定热力学温标为热力学温度的计量标度，并选择水的三相点273.16K作为基点。历史上一直在使用其他标准。使用华氏度作为单位间隔的朗肯温标，在美国的某些工程领域仍然用作英制工程单位的一部分。ITS-90给出了一个以非常高的精确度估计热力学温度的实用方法。 大体上，体静止时的温度是一种计量物质的粒子构成如分子，原子，亚原子粒子的平动、振动和转动的能量的方法。所有的这些运动的动能和粒子的势能，有时还包括某些其他类型的等效粒子能量构成物体的总内能。在物体不受外力或外力对其不做功的条件下，内能可以被不严格地称作热能。内能可以以多种方式存储于一种物质内，每种构成一个“自由度”。每个自由度有相同的能量平均值k_B T/2（k_B为玻尔兹曼常数），除非其处于量子体系。内部自由度（转动，振动等）适用于室温下的量子体系，平动自由度适用于经典体系，除了在极低的温度（开尔文的分数）下。大多数情况下，热力学温度由粒子的平均平动动能确定。 Category:温度 Category:态函数 Category:国际单位制基本量.

能量

在物理學中，能量（古希臘語中 ἐνέργεια energeia 意指「活動、操作」）是一個間接觀察到的物理量。它往往被視為某一個物理系統對其他的物理系統做功的能力。由於功被定義為力作用一段距離，因此能量總是等同於沿著一定的長度阻擋某作用力的能力。 一個物體所含的總能量奠基於其質量，能量如同質量一般，不會無中生有或無故消失。能量就像質量一樣，是一個純量。在國際單位制（SI）中，能量的單位是焦耳，但是在有些領域中會習慣使用其他單位如千瓦·時和千卡，這些也是功的單位。 A系統可以藉由簡單的物質轉移將能量傳輸到B系統（因為物質的質量等效於能量）。然而，如果能量不是藉由物質轉移而傳輸能量，而是由其他方法轉移能量，將會使B系統產生變化，因為A系統對B系統作了功。這功表現的效果如同於一個力沿一定的距離作用在接收能量的系統裡。舉例來說，A系統可以藉由轉移（輻射）電磁能量到B系統，而這會在吸收輻射能量的粒子上產生力。同樣的，一個系統可能藉由碰撞轉移能量，而這種情況下被碰撞的物體會在一段距離內受力並獲得運動的能量，稱為動能。熱可以藉由輻射能轉移，或者直接藉由系統間粒子的碰撞而以微觀粒子之動能的形式傳遞。 能量可以不表現為物質、動能或是電磁能的方式儲存在一個系統中。當粒子在與其有交互作用的力場中受外力移動一段距離，此粒子移動到這個場的新位置所需的能量便如此的被儲存了。當然粒子必須藉由外力才能保持在新位置上，否則其所處在的場會藉由釋放儲存能量的方式，讓粒子回到原來的狀態。這種藉由粒子在力場中改變位置而儲存的能量就稱為位能。一個簡單的例子就是在重力場中往上提升一個物體到某一高度所需要做的功就是位能。 任何形式的能量可以轉換成另一種形式。舉例來說，當物體在力場中，因力場作用而移動時，位能可以轉化成動能。當能量是屬於非熱能的形式時，它轉化成其他種類能量的效率可以很高甚至達百分之百，如沿光滑斜面下滑的物體，或者新物質粒子的產生。然而如果以熱能的形式存在，則在轉換成另一種型態時，就如同熱力學第二定律所描述的，總會有轉換效率的限制。 在所有能量轉換的過程中，總能量保持不變，原因在於總系統的能量是在各系統間做轉移，當某個系統損失能量，必定會有另一個系統得到這損失的能量，導致失去和獲得達成平衡，所以總能量不改變。這個能量守恆定律，是十九世紀初時提出，並應用於任何一個孤立系統。(其後雖有質能轉換方程式的發現，但根據該方程式，亦可以把質量視為能量的另一存在形式，所以此定律可說依舊成立)根據諾特定理，能量守恆是由於物理定律不會隨時間改變而得到的自然結果。 雖然一個系統的總能量，不會隨著時間改變，但其能量的值，可能會因為參考系而有所不同。例如一個坐在飛機裡的乘客，相對於飛機其動能為零；但是相對於地球來說，動能卻不為零。.

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