Kiel materialo je certa temperaturo povas havi ĉiujn siajn molekulojn je la sama energio

Materialo je certa temperaturo ne povas havi ĉiujn siajn partiklojn je la sama energio. En la baza difino de la vorto, “temperaturo” estas la meza hazarda movo (kinetika) energio de la partikloj de materialo. (Termodinamiko donas pli larĝan difinon al temperaturo, sed ĉi tie ni ne bezonas ĉi tiun difinon.) Ĉu vi rimarkis la vorton “iuj el la akvaj molekuloj en la likvaĵo disiĝas en la aeron kaj fariĝas akvovaporo” en la baza difino? Nur ĉar ni povas asigni ununuran nombron al la temperaturo de objekto, kiu estas en termika ekvilibro, ne signifas, ke ĉiu atomo de la materialo moviĝas kun la sama energio pro la naturo de averaĝado.. Se la meza alteco de ĉiuj en la ĉambro estas 5 piedoj 9 colojn, ĉi tio ne implicas ke ĉiuj en la ĉambro estas 5 piedoj 9 colojn alta. Iuj homoj estos 6 piedojn altaj dum aliaj estos 5 piedoj 6 colojn alta. La mezumo de aro de valoroj nur donas al ni ĝeneralan ideon pri la grupo kiel tuto kaj ne rakontas al ni pri iu ajn individuo en la grupo.. En la sama maniero, la atomoj en materialo ĉiuj moviĝas je malsamaj rapidoj kaj kun malsamaj energioj, eĉ kiam la materialo havas konstantan kaj unuforman temperaturon. Kelkaj el la atomoj moviĝas pli rapide ol la rapideco responda al la temperaturo de la materialo kaj kelkaj el la atomoj moviĝas pli malrapide.. Kelkaj el la atomoj moviĝas multe pli rapide ol tio, kio estas subkomprenata de la temperaturo.

Revenante al la ekzemplo de homoj en ĉambro, se vi havus kelkcent homojn en ĉambro, mezuris ĉies altecon, kaj punktskribis distribuadon de la nombro da homoj kontraŭ alteco, vi plej verŝajne trovus kurbon, kiu estas iom glata kaj formita kiel sonorilo. Multaj homoj havos altecon tre proksiman al la meza alteco kaj nur malmultaj homoj havos altecon tre malsama de la meza alteco.. La meza alteco do estas bona indiko de la proksimuma alteco de la plej multaj el la homoj en la ĉambro. Ju pli da homoj estas en la ĉambro, des pli glata kaj sonorila estos nia alteca distribuo. simile, la temperaturo de materialo rakontas al ni la proksimuman lokon de la glata distribuo de la atomaj kinetaj energioj.

Kial la atomoj de materialo moviĝas kun malsamaj energioj? Ĝi estas ĉar termika moviĝo estas hazarda moviĝo. Kiam hazardo estas implikita, multaj rezultoj rezultos malgraŭ subestaj leĝoj farantaj certajn rezultojn pli verŝajnaj. Ekzemple, se vi prenas du sesflankajn ĵetkubojn kaj rulu ilin, vi povus akiri ajnan numeron inter 2 kaj 12. La plej verŝajna rulo estas a 7 ĉar estas tiom da malsamaj manieroj kombini la nombrojn 1 tra 6 de unu ĵetkubo kun la nombroj 1 tra 6 de la alia mortas kaj finiĝas kun la tuta 7. Se vi ĵetus ĉi tiujn ĵetkubojn mil fojojn, vi ja trovus, ke vi ruliĝas la numeron 7 plej ofte. Sed vi ankoraŭ rulos ĉiujn aliajn eblajn nombrojn eventuale ĉar la ĵetado de ĵetkuboj estas hazarda procezo.

Kiam sistemo de partikloj havis la ŝancon ekloĝi en termika ekvilibro, la distribuo de ĝiaj partikloj’ energioj disvastiĝas sur tio, kion oni nomas a “termika distribuo”. En malglata senco, la temperaturo de sistemo reprezentas la centron de sia termika distribuo de partiklaj energioj. La ekzisto de larĝa termika distribuo de energioj havas signifajn implicojn. Se ni prenas la duonon de la partikloj en la sistemo kun la plej granda energio kaj forĵetas ilin; en esenco, dehakante la supran duonon de la termika distribuo; tiam la mezpunkto de la distribuo estos pli malalta. Tial, la temperaturo de la sistemo malpliiĝos. Ĉi tiu procezo estas konata kiel “vaporiĝa malvarmigo”. Ekzemple, la akvovaporo eliranta el via varma teo enhavas la pli varmajn partiklojn, tiel ke la akvo postlasita estas averaĝe pli malvarma.

Alia grava implico estas ke eĉ se la temperaturo de sistemo estas sub iu kritika sojlo, ankoraŭ estos kelkaj partikloj, kiuj estas sufiĉe energiaj por superi la sojlon. Ekzemple, en duonkonduktaĵo, la plej eksteraj elektronŝtatoj havas bazenergion kiu estas tro malalta por esti en la kondukta bendo. La kondukta bendo estas la stato en kiu elektronoj iĝas liberaj kaj povas formi elektrajn kurentojn. Malgraŭ la baza energio tro malalta, multaj eksteraj elektronoj en la duonkonduktaĵo ja havas sufiĉe da energio por salti en la konduktan bendon kaj formi elektran kurenton. Ju pli varmas duonkonduktaĵo, des pli disvastiĝas ĝia termika distribuo de eksteraj elektronoj, kaj ju pli da elektronoj estas en la kondukta bando por formi kurenton.

Kredito:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2014/09/09/how-a-material-at-a-certain-temperature-have-all-of-its-molecules-at-the-same-energy/