热和温度有什么区别？

热和温度的区别 — 热在系统中是如何传播的：从煤气火上加热的锅中传热的三种方式。通过金属锅的热传导、沸水中圆周运动可见的对流、以及容器热壁向环境辐射热的热辐射。
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科学摘要

这篇文章阐明了热力学中热与温度的根本区别。温度是一个强度量，测量分子的平均运动，与粒子的平均动能成正比（E = 3/2 kT）。热是一个广延量，是在不同温度的系统之间传递的能量，以焦耳或卡路里为单位。文章描述了三种传递方式：传导（傅里叶定律：Q = -k A dT/dx）、对流（牛顿定律：Q = h A (T₁-T₂)）和辐射（斯特藩-玻尔兹曼定律：Q = σ A (T₁⁴-T₂⁴)）。

热和温度有什么区别？

温度测量的是物体中分子的平均运动：分子运动越剧烈，温度越高。这是一个强度性质，不依赖于物质的数量。热是两个不同温度的物体之间传递的能量，总是从高温物体传向低温物体。这是一个广延性质，依赖于物质的数量。一个很好的例子：一杯热咖啡温度很高，但让你感到温暖的是它的热（传递到你手中的能量）。

热与温度的区别

热和温度是热力学中两个不同但密切相关的概念。

温度：分子运动的测量

温度是物体分子运动的测量，而热是两个不同温度物体之间传递的一种能量形式。

因此，温度是一个强度量，仅取决于物体的热力学状态，而热是一个广延量，取决于物质的数量和温度的变化。

平均热运动 vs. 传递的能量

换句话说，温度测量的是物体中分子的平均热运动，而热测量的是两个不同温度物体之间传递的能量的数量。

什么是温度？

温度是一个物理量，测量物体或系统的分子运动。
这种热运动对应于分子的随机运动，与物体或系统的温度直接相关。更简单地说，这个量可以用摄氏度（°C）或开尔文（K）用温度计测量。

粒子的平均动能

物体热运动温度的方程对应于粒子的平均动能。
E = ½m v² 其中 E 是粒子的平均动能，m 是其质量，v 是其平均速度。

粒子速度与温度

根据气体分子运动论，下面的方程式表明气体中粒子的速度随温度升高而增加。
v = sqrt((3 * k * T) / m) 其中 T 是气体的温度，k 是玻尔兹曼常数（1.38 x 10^-23 焦耳/开尔文），m 是粒子的质量。

动能与温度的比例关系

下面的方程式表明气体中粒子的平均动能与绝对温度 T 成正比。因此，热运动温度与系统的温度直接相关。
E = (3/2) * k * T 其中 E 是动能，T 是气体的温度，k 是玻尔兹曼常数。

什么是热？

热是一种由于温度差从一个系统传递到另一个系统的能量形式。
热以焦耳（J）或卡路里（cal）为单位，1 卡路里约等于 4.184 焦耳。热通过传导（直接接触）、对流（通过流体运动接触）或辐射（以电磁波形式传递热）传递。

通过传导传递：傅里叶定律

例如，通过厚度为 L 的平板的传导传热，傅里叶定律给出了通过平板单位时间传递的热量 Q：
Q = -k * A * (dT/dx) 其中 k 是平板的热导率，A 是其表面积，dT/dx 是平板上的温度梯度，负号表示热从高温区域传向低温区域。

通过对流传递：牛顿定律

对于两种流体之间的对流传热，牛顿的局部传热方程给出了单位时间和单位面积传递的热量 Q：
Q = h * A * (T1 - T2) 其中 h 是传热系数，A 是流体之间的接触面积，T1 和 T2 是两种流体的温度，负号被省略，因为热从 T1（较热的流体）传向 T2（较冷的流体）。

通过辐射传递：斯特藩-玻尔兹曼定律

对于两个物体之间的辐射传热，斯特藩-玻尔兹曼定律给出了温度为 T1 的黑体单位面积发射的热量 Q 和温度为 T2 的另一个黑体单位面积接收的热量 Q：
Q = σ * A * (T1^4 - T2^4) 其中 σ 是斯特藩-玻尔兹曼常数（σ = 5.670374419 x 10^-8 W m^-2 K^-4），A 是两个物体的表面积。
该定律假设物体是完美的黑体，即它们吸收所有到达的辐射，并发射遵循普朗克定律的辐射，该定律描述了热物体发射的电磁辐射的光谱。

注：
这些方程式在实践中并不总是适用的，因为传热条件可能复杂，并且通常依赖于许多参数，例如物体的几何形状、材料的热性能、流体的流动速度等。