Thermische Energie

Energie, die in der ungeordneten Bewegung der Atome oder Moleküle eines Stoffes gespeichert ist

Thermische Energie (auch Wärmeenergie, jedoch nicht zu verwechseln mit Wärme) ist ein Sammelname für makroskopische und mikroskopische Energieformen, die sich auf die ungeordnete Bewegung der Teilchen (einschließlich Photonen) in makroskopischer Materie oder in anderen Vielteilchensystems beziehen. Zu den makroskopische Energieformen gehören innere Energie, Wärme, Enthalpie.[1] Zu den mikroskopischen Energieformen gehört die mittlere Energie eines Teilchens pro Freiheitsgrad (also für Translation in eine Richtung etc., wobei die absolute Temperatur und die Boltzmann-Konstante ist), oder die Größe des typischen zufälligen Energieaustauschs zwischen den Teilchen, , die auch in der Boltzmann-Verteilung den Energiemaßstab vorgibt.

Zusammenhang mit der Temperatur

Umgangssprachlich wird die thermische Energie etwas ungenau als „Wärme“ oder „Wärmeenergie“ bezeichnet oder auch mit der Temperatur verwechselt.

Tatsächlich ist in einem idealen Gas die (makroskopische) thermische Energie gleich der inneren Energie und daher proportional zur absoluten Temperatur.

 

mit der Anzahl der Freiheitsgrade  , der Teilchenzahl   und der Boltzmann-Konstante   bzw. alternativ mit der Stoffmenge   und der Gaskonstante  . Die spezifische Wärmekapazität   ist für ideale Gase unabhängig von der Temperatur.

Im allgemeinen Fall ist sie jedoch eine Funktion der Temperatur  , sodass die thermische Energie nicht in einfacher proportionaler Weise von der Temperatur abhängt  .

Bei einem Phasenübergang kann sich sogar die thermische Energie eines Körpers ändern, ohne dass es zu einer Temperaturänderung kommt. Ein Beispiel, das die Zusammenhänge zwischen Wärme und Temperatur verdeutlicht, ist ein Schmelzvorgang. Hat Eis eine Temperatur von 0 °C, muss, um es zu schmelzen, seine thermische Energie erhöht werden. Dazu muss Wärme zugeführt werden. Die Temperatur steigt während des Schmelzvorganges jedoch nicht an, da die gesamte zugeführte Wärme für den Phasenübergang vom Feststoff zur Flüssigkeit benötigt wird (Schmelzwärme).

Weblinks

Wiktionary: Wärmeenergie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. E. Doering, H. Schedwill, M. Dehli: Grundlagen der Technischen Thermodynamik. 8. Auflage. SpringerVieweg, Wiesbaden 2016, ISBN 978-3-658-15147-8, S. 9, doi:10.1007/978-3-658-15148-5.