Thermische Energie ist ein Begriff, der in verschiedener Weise für makroskopische und mikroskopische Energieformen verwendet wird, die sich auf die ungeordnete Bewegung der Teilchen (einschließlich der Photonen) in makroskopischer Materie oder in anderen Vielteilchensystemen beziehen. Der umgangssprachlich ebenfalls verwendete Ausdruck „Wärmeenergie“ ist physikalisch ebenfalls nicht eindeutig.
Zu den möglichen makroskopischen Formen der thermischen Energie gehören: Innere Energie Enthalpie
Zu den mikroskopischen Formen der thermischen Energie gehören die mittlere Energie eines Teilchens pro Freiheitsgrad (also für Translation in eine Richtung etc., wobei die thermodynamische Temperatur („absolute Temperatur“) und die Boltzmann-Konstante ist), die typische Größe des zufälligen Energieaustauschs zwischen den Teilchen, , die auch in der Boltzmann-Verteilung den Energiemaßstab vorgibt. Bei Raumtemperatur (T = 293 K) beträgt ungefähr 25 meV.
Zusammenhang mit der Temperatur Umgangssprachlich wird die thermische Energie etwas ungenau als Wärme oder Wärmeenergie bezeichnet oder auch mit der Temperatur verwechselt. Wärme ist jedoch keine Zustandsgröße, sondern nur eine Prozessgröße.
Tatsächlich ist in einem idealen Gas die (makroskopische) thermische Energie proportional zur thermodynamischen Temperatur:
Falls mit der thermischen Energie die innere Energie gemeint ist:
Falls die Enthalpie gemeint ist:
mit der Anzahl der Freiheitsgrade der Teilchenzahl der Boltzmann-Konstante bzw. alternativ mit der Stoffmenge der Gaskonstante bzw. alternativ mit der spezifischen Wärmekapazität bei konstantem Volumen bzw. bei konstantem Druck . Diese sind für ideale Gase unabhängig von der Temperatur. der Masse der molaren Masse .
Im allgemeinen Fall ist die spezifische Wärmekapazität jedoch eine Funktion der Temperatur , sodass die thermische Energie nicht in proportionaler Weise von der Temperatur abhängt:
Die thermische Energie eines Körpers kann sich auch ändern, ohne dass es zu einer Temperaturänderung kommt. Dies geschieht bei einem Phasenübergang, zum Beispiel beim Schmelzen. Hat Eis eine Temperatur von 0 °C, so muss die innere Energie erhöht werden, um es zu schmelzen. Dazu muss eine bestimmte Wärmemenge oder das Äquivalent als dissipative Arbeit zugeführt werden (bei konstantem Druck: die Schmelzenthalpie). Die Temperatur steigt während des Schmelzvorganges jedoch nicht an, da die gesamte zugeführte Wärme für den Phasenübergang vom Feststoff zur Flüssigkeit benötigt wird.
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Kategorie:Thermodynamik Kategorie:Energieform