热能

热能的转移

高温物体若与低温物体接触，就有热量从高温物体流向低温物体，使得高温物体降温，内能减少，而低温物体升温， 内能增加，因此所谓热的传递即是热能的转移。

热功当量

1.功与能量的单位是焦耳，热量的单位是卡。 PS:1卡就是让1公克的水从14.5 °C 升至15.5°C所需的热量。 2.英国人焦耳在1837~1847年间，以一连串的实验证实了热量与功之间可以互相转换，并定出了它们单位之间换算的 比值。

定义式

热水中一个粒子的热能是：

U t h e r m a l = f ⋅ ⋅ --> 1 2 k T . {\displaystyle U_{thermal}=f\cdot {\frac {1}{2}}kT.}

其中f是指自由度，T指温度，K为波尔兹曼常数。例如，在理想气体中的一个粒子有三个自由度，因此，

U t h e r m a l , m o n a t o m i c = 3 2 k T . {\displaystyle U_{thermal,monatomic}={\frac {3}{2}}kT.}

总热能为在系统中所有粒子的热能总和。因此，对于一个有N个粒子的系统，

U t h e r m a l = N ⋅ ⋅ --> f ⋅ ⋅ --> 1 2 k T . {\displaystyle U_{thermal}=N\cdot f\cdot {\frac {1}{2}}kT.}

请注意，Uthermal只是总系统能量的一部分，一些能量不随温度而改变，如势能、键能或不变质量（E=mc）。

与热量和内部能量的关系

热能是自发地从较热的系统或身体传递的能量。热能是转移的能量，而不是系统的财产;它不是在系统的边界内“包含”。另一方面，内在能量是系统的财产。在理想的气体中，内部能量是气体粒子的动能的统计学平均值，作为动力动是动力源，也是跨越系统边界的热量传递的影响。在这个意义上，理想气体的内部能量可以被认为是“热能”。然而，在这种情况下，热能和内部能量是相同的。

比理想气体（如真实气体）更复杂的系统可能会发生相变。相变可以改变系统的内部能量而不改变其温度。因此，热能不能仅由温度来定义。热能也不能通过内部能量和系统内外的净热传递之间的差异来定义，因为它很容易构建系统开始和结束于完全相同状态的热力循环，但是有一个净循环过程中进出热量。这些循环可以在相当小的发电机上引起，从而产生转子以旋转和发电。这被称为发电。

由于这些原因，系统的热能概念不明确，不用于热力学。

历史背景

詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule）在1847年题为“物质，生命力和热力”的演讲中，描述了与热能和热量密切相关的各种术语。他将“潜热”和“明热”这两个术语分别定义为各种不同的物理现象，即分别是潜在和动能。他将潜在能量描述为在给定的颗粒构型（即潜在能量的形式）中的相互作用的能量，以及由于热能而由温度计测量的能量影响温度的显热，他称之为活力。

参考文献

参见条目

焓

熵

热传递

热力学

海水温差发电

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