![cover image](https://wikiwandv2-19431.kxcdn.com/_next/image?url=https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Hot_metalwork.jpg/640px-Hot_metalwork.jpg&w=640&q=50)
Lämpöenergia
tietyn lämpötilan energia / From Wikipedia, the free encyclopedia
Lämpöenergia eli terminen energia merkitsee termodynamiikassa sitä sisäenergiaa, joka systeemiin sisältyy sen vuoksi, että se on tietyssä lämpötilassa.[1] Se on ainehiukkasten satunnaiseen, epäjärjestyneeseen liikkeeseen eli lämpöliikkeeseen liittyvää energiaa, jota voidaan vain rajoitetusti käyttää esimerkiksi mekaanisen työn tekemiseen.[2] Systeemin vapaiden hiukkasten etenemisliikkeen keskimääräistä liike-energiaa termodynaamisessa tasapainossa, mitattuna systeemin massakeskipisteen koordinaatistossa, voidaan myös sanoa lämpöenergiaksi hiukkasta kohti.[3]
![Thumb image](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Hot_metalwork.jpg/640px-Hot_metalwork.jpg)
Mikroskooppisesti lämpöenergiaan voi sisältyä sekä hiukkasten kuten atomien, molekyylien tai elektronien liike-energia että niiden potentiaalienergia. Se saa alkunsa suuren hiukkasjoukon satunnaisesta, epäsäännöllisestä liikkeestä. Yksiatomisessa ideaalikaasussa lämpöenergia on kokonaan liike-energiaa. Muissa aineissa, joissa osa lämpöenergiasta on varastoitunut atomien värähdysliikkeen energiana tai joissa hiukkaset, joiden välillä vallitsee vetovoimia, ovat etääntyneet toisistaan, lämpöenergia jakautuu siis tasaisesti hiukkasten kaikkien vapausasteiden kesken. Tällöin osa siitä on potentiaali-, osa liike-energiaa. Näistä vapausasteista osa voi liittyä kaasumolekyylien etenemisliikkeeseen, osa niiden pyörimisliikkeeseen, värähtelyyn ja niitä vastaaviin potentiaalienergioihin. Kvanttimekaanisista syistä jotkin näistä vapausasteista ovat käytettävissä vain, jos energiaa on riittävästi, mikä riippuu lämpötilasta. Tästä syystä useiden aineiden ominaislämpökapasiteetti pienenee matalissa lämpötiloissa.[4]
Makroskooppisesti systeemin lämpöenergia tietyssä lämpötilassa on verrannollinen sen lämpökapasiteettiin. Koska lämpökapasiteetti kuitenkin riippuu siitä, pidetäänkö tilavuus vai paine vakiona ja tapahtuuko olomuodon muutoksia, lämpökapasiteettia ei voida käyttää lämpöenergian määrittämiseen paitsi jos se tehdään sillä tavoin, että vain systeemin sisäenergia muuttuu sen vastaanottaessa tai luovuttaessa lämpöä eikä mekaanista työtä tehdä. Tavallisimmin tämä edellyttää, että käytetään vakiotilavuudessa mitattua lämpökapasiteettia, sillä tilavuuden pysyessä vakiona ei tehdä työtä. Systeemin lämpökapasiteettiin ei myöskään tule laskea mukaan missään kemiallisessa reaktiossa sitoutunutta tai vapautunutta lämpöä.