Isı ve Sıcaklık

Uzun süredir aynı odada duran metal kaşık ile tahta kaşık aynı sıcaklıkta olabilir. Metal elinden enerjiyi daha hızlı aldığı için daha soğuk hissedilir. Dokunma duyun yalnız cismin sıcaklığına değil, enerji aktarımının hızına da tepki verir. Sıcaklığı karşılaştırmak için bu yüzden ölçüm aracına ihtiyaç duyarız.

Sıcaklık, maddenin taneciklerinin ortalama hareket enerjisiyle ilişkili bir durum büyüklüğüdür. Bir kaptaki suyun miktarı iki katına çıkarıldığında sıcaklığı kendiliğinden iki katına çıkmaz. Sıcaklık, bütün taneciklerin enerjilerinin toplamı değildir.

İç enerji, taneciklerin mikroskobik hareket ve etkileşim enerjilerinin toplamıyla ilişkilidir; madde miktarı, türü, sıcaklığı ve hâli etkili olabilir. Aynı sıcaklıktaki iki farklı miktar suyun iç enerjilerinin eşit olması gerekmez.

Isı, sıcaklık farkı nedeniyle aktarılan enerjidir. “Cismin içinde ısı depolanır” yerine iç enerjisinden söz ederiz. Isı ve iç enerji joule ile ifade edilir; kalori de enerji birimidir ve yaklaşık $\displaystyle 1\,\mathrm{cal}=4{,}18\,\mathrm J$ olur. Sıcaklığı termometreyle ölçeriz; ısı alışverişini kalorimetre düzeneğindeki değişimlerden belirleriz.

Celsius ve Fahrenheit ölçeklerinin sıfırları ve derece aralıkları farklıdır. $\displaystyle T_K=T_C+273{,}15$ ve $\displaystyle T_F=1{,}8T_C+32$ ilişkileri kullanılır. Böylece 20 °C, 293,15 K ve 68 °F aynı sıcaklığı anlatır. Okul sorularında açıkça yaklaşık değer kullanılıyorsa 273 alınabilir.

Sıcaklık farkında sabit ek kaybolur: 10 °C’lik artış 10 K’lik, 18 °F’lik artıştır. 0 °C enerjinin veya tanecik hareketinin yok olması demek değildir; Celsius ölçeğinin seçilmiş bir noktasıdır. Kelvin ölçeğinin başlangıcı mutlak sıfırla ilişkilidir; sıcaklık birimi K yazılır.