Температура: Разлика между версии

Статистическата механика осигурява микроскопично тълкуване на температурата, въз основа на макроскопични системи, състоящи се от много частици, като молекули и йони от различни видове. Тя обяснява макроскопичните явления от гледна точка на механиката за молекулите и йоните, и дава статистически оценки на съвместните им съединения.

На молекулярно ниво, температурата е резултат от движението на частиците, които изграждат материала. Движещите се частици носят [[кинетична енергия]]. Температурата се покачва, в следствие на това движение и нарастване на кинетичната енергия. Движението може да бъде транслационно движение на частиците, или енергията на частиците се дължи на молекулни вибрации или възбуждане на електрона[[електрон]]а на енергийно ниво. Въпреки че се изисква много специализирано лабораторно оборудване за директното засичане транслационните термични движения, термичните сблъсъци на атоми или молекули с малките частицитечастици, суспендирани в течност създават [[брауново движение|Брауновото движение]], което може да се види с обикновен [[микроскоп]]. Термичните движения на атомите са много бързи и с температури близки до абсолютната. Например, когато учените в NIST постигат рекорд за определяне на ниска температура от 700 НК (1 NK = 10-9 K) през 1994 г., те са използвали лазерно оборудване за да се създаде оптична решетка с адиабатно хладни цезиеви атоми. След това те изключват лазерите и измерват директно атомната скорост от седем милиметра в секунда, за да се изчисли температурата им.

Молекули, като [[кислород]] (O²), имат повече [[степени на свобода]] отколкото единичните сферични атоми: те се подлагат на ротационните и вибрационните движения, както и на преводи. Топлината води до увеличаване на температурата а това се дължи на увеличение на средната транслационна енергия на молекулите. Така молекулният газ ще изисква повече енергия за да увеличи температурата си с определена стойност, т.е., ще има по-голям топлинен капацитет от моноатомен газ.

Процесът на охлаждане включва отделянето на топлинна енергия от системата. Когато няма повече енергия която да се отдели, системата е в абсолютната нула, което не може да бъде постигнатапостигнато експериментално. Абсолютната нула е нулевата точка на термодинамичната температурна скала, също наричана абсолютна температура. Ако беше възможно да се охлади система до абсолютната нула. движението на частиците съставляващи я ще застинат и те ще бъдат в пълен покой . Под микроскоп в описанието на квантовата механика, обаче, материята все още има нулевата точка на енергия дори и при абсолютната нула, защото е на принципа на неопределеността.