熱エネルギーとは、系を構成する粒子の運動によって生じる内部エネルギーのことです。原子や分子は常に動き、振動し、衝突しています。動きが速ければ速いほど、系が持つ熱エネルギーは大きくなります。温度は、これらの粒子の平均運動エネルギーを表す指標です。

熱と熱エネルギーは同じではありません。熱とは、より温度の高い物体からより温度の低い物体へ熱エネルギーが移動する現象です。コーヒーカップには熱エネルギーがあります。カップを持つと、熱が手に伝わります。コーヒーは冷え、手は温まり、温度が均一になると熱の伝達は止まります。

熱エネルギーはエンジンの動力源であり、家庭の暖房や気候の調節にも関わっています。発電所は熱を電気に変換し、ヒートポンプは熱をある場所から別の場所へ移動させます。断熱材は熱の放出を遅らせます。熱エネルギーを理解することは、建物の効率化、工業プロセス、そして気候科学にとって不可欠です。

主要概念

• 温度と熱の関係
• 比熱容量
• 伝導、対流、放射
• 熱膨張
• 潜熱