Da li su temperatura i toplota ista stvar?

Toplota je topao vazduh.

Toplota je zagrevajuća tečnost ili čvrsta materija.

…kada dodirneš, oseća se vruće – ako nešto ima toplotu u sebi.

Ovako su učenici uzrasta od 12 do 16 godina u studiji iz 1985. odgovarali na pitanje „šta je toplota“. Međutim, radi se o pojmu koji ne samo deca, već i pojedini odrasli, lako mešaju sa pojmom temperature. Srećom, učenje je celoživotni proces, zbog čega smo vam danas pripremili jednu brzu i „lako svarljivu“ lekciju iz fizike.

Prilagođeno za početnike: Bi-Bi-Si navodi da se „temperatura objekta odnosi na to koliko je vruć ili hladan“. Nešto (malo) komplikovanije: Temperatura je prosečna kinetička energija atoma/molekula koji se – manjom ili većom brzinom – kreću unutar supstance, objekta ili tela. Što se molekuli brže kreću veća je kinetička energija, a samim tim je viša i temperatura. U Srbiji je uglavnom izražavamo u stepenima Celzijusa (°C), a druge merne jedinice koje se najčešće koriste u iste svrhe su Kelvini (K) i Farenhajti (°F). S druge strane, toplota se odnosi na ukupnu kinetičku energiju ovih čestica objekta i izražava se u džulima (J).

Ukoliko ste bolesni i hvata vas jeza, najverovatnije imate temperaturu višu od prosečne, iliti uobičajene. U tim situacijama meni najviše prija da na vruće čelo stavim krpu ili drugu tkaninu gotovo potpuno natopljenu hladnom vodom. Redovno me iznervira to što ona (prema subjektivnom osećaju) u deliću sekunde postane mlaka. Ipak, na ovom primeru uočavamo prikaz prenosa toplote sa jednog tela na drugo, jer moje čelo u tom trenutku ima višu temperaturu od hladne krpe.

Fizika kaže da što se više toplotne energije prenosi na objekat, to je veće povećanje njegove temperature (sem kada se energija troši na promenu agregatnog stanja, a ne na povećanje brzine čestica). Usled toga, moja obloga neće dugo ostati hladna. A do kad traje ovaj prenos toplotne energije? Ukratko: dok oba objekta/tela ne dođu do termičke ravnoteže (engl. thermal equilibrium). Kako se obrazlaže na veb-sajtu agencije NASA, kada su dva objekta u termičkoj ravnoteži, kaže se da imaju istu temperaturu. U kontekstu prethodnog primera, do termičke ravnoteže će doći kada obloga dostigne temperaturu mog tela, nakon čega će se prenos toplote zaustaviti. Istovremeno dok ležim i držim krpu na čelu, moj vruć čaj će se postepeno hladiti i takođe težiti ka termičkoj ravnoteži, odnosno da se, prenosom toplote, njegova temperatura izjednači sa temperaturom okruženja (sobe).

Brza rekapitulacija: Temperatura je prosečna kinetička energija čestica koje se – manjom ili većom brzinom – kreću unutar supstance, objekta ili tela. Toplota se odnosi na ukupnu kinetičku energiju čestica objekta.

Ukoliko moja šolja čaja (po mogućstvu od nane i sa malo meda) ima temperaturu od 50 stepeni celzijusa, a Tihi okean temperaturu od 17 stepeni celzijusa, da li moj čaj ima veću toplotu (odnosno toplotnu energiju) od Tihog okeana? Daću vam tri skromne sekunde da razmislite. Jedan… Dva… Tri. Odgovor je odričan i nije isuviše komplikovan. Iako šolja čaja ima de fakto veću temperaturu, okean u sebi sadrži nemerljivo više čestica (molekula). A kako toplota podrazumeva ukupnu kinetičku energiju svih čestica, toplotna energija veća je tamo gde ih ima više – u ovom slučaju u Tihom okeanu.

Teodora Koledin, FakeNews Tragač