Ist Wärmeenergie kinetische Energie?

5 Antworten

Wärmeenergie („innere Energie“) steckt in den Molekülen, und zwar in ver­schie­de­nen Formen: Als Trans­lation (kinetische  Energie), Rotation (auch eine Art kinetische Energie) und Schwingung (da gibt es sowohl kineti­sche als auch poten­tielle Energie).

Das gilt primär für Gase. In Flüssig­keiten sind Translation und Rotation ziemlich unter­drückt, in Festkörpern praktisch völlig ausgeschaltet.

Jedes Molekül kann in drei Richtungen dahin­fliegen und sich in drei Richtungen drehen (nur, wenn es nicht linear ist). Die Mög­lich­kei­ten zu schwingen nehmen dagegen mit der Molekül­größe zu. Makro­moleküle wie Proteine haben deshalb praktisch ihre ganze innere Energie in den Schwingungen.

Das würde nur Sinn ergeben. wenn die Wärmeenergie eine Form der kinetischen Energie ist`?

Der Satz leuchtet mir nicht ein. Wärmeenergie wirkt der Assoziation entgegen, egal wie sie im Molekül genau realisiert ist. Für die Gleichgewichtskonstante der Assoziation gilt K=k·exp(ΔG/(RT)), wobei ΔG die freie Enthalpie der Bindung ist (also Energie- und Entropie­komponen­ten hat).

Du hast im Prinzip recht und welchen Begriff man verwendet, hängt von der Ebene ab, die man betrachtet.

Betrachtet man die mikroskopische Ebene, also einzelne Teilchen, ist der Begriff "Kinetische Energie des Teilchens" korrekt.

Betrachtet man die makroskopische Ebene, also eine größere Stoffmenge, gilt das Gesetz der großen Zahl von Boltzmann. Dieses Gesetz sagt aus, dass sich bei genügend vorhandenen Teilchen die unterschiedlichen kinetischen Energien einzelner Teilchen gegenseitig ausgleichen, sodass man auf der makroskopischen Ebene den Durchschnitt der kinetischen Energie aller Teilchen misst.

Diese Messung des Durchschnittes der kinetischen und potentiellen Energie aller Teilchen wird korrekt innere Energie genannt. Der Begriff "Wärmeenergie" ist in der orthodoxen Thermodynamik verpönt.

Aus H.-D. Baehr "Thermodynamik", Seite 62 (das verbindliche Standardwerk schlechthin):
"Wenn Wärme und Arbeit die Sytemgrenze überschritten haben, besteht keine Veranlassung mehr, von Wärme oder Arbeit zu spreche: Wärme und Arbeit sind zur inneren Energie des Systems geworden. Es ist falsch, vom Wärme- oder Arbeitsinhalt eines Systems zu sprechen. Wärmezufuhr oder das Verrichten von Arbeit sind Verfahren, die innere Energie eines Systems zu ändern. Es ist unmöglich, die innere Energie in einen mechanischen (Arbeits-) und einen thermischen (Wärme-) Anteil aufzuspalten."

Die Bewegungen finden in der molekularen Ebene statt. Hier bewegen sich die Moleküle unabhängig ihrer Nachbarmoleküle. Je nach Bewegungsstärke ändert sich dann der Aggregatzustand die wir wahrnehmen.

Übrigens, Licht hat eine Wellenlänge. Je nach Farbe ist ihre Wellenlänge unterschiedlich. Je kürzer die Wellen werden, desto eher kommt man ins rote Bereich, dann kommt dass nicht sichtbare Infrarot. Und wenn wir die Wellen noch weiter kürzen kommem wir zur Wärmestrahlung. Also auch das hat eine elektromagnetische Welle und enthält Energie - das ist dann aber weniger 'kinetisch'. Ihre Wechselwirkung mit anderen Molekülen wandern ihre Energie in die Kinetische um.

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