热能
rè néng
热能是物质内所有运动粒子的总动能，取决于温度、质量和材料种类。
Definition
热能是某物内部因微小粒子晃动、碰撞而产生的能量；粒子运动得越快，物体拥有的热能就越多。它是一种物质中全部原子和分子的总动能，取决于三个因素：温度（粒子的平均能量）、粒子数目（质量）和材料种类，因此一个低温的大物体所含的热能，可能比一个高温的小物体还要多。在微观层面上，它是与粒子无规则运动（包括平动、转动和振动模式）相关联的内能；对理想单原子气体而言，$U = \tfrac{3}{2}NkT$，与绝对温度成正比。改变一种物质温度所需的能量为 $Q = mc\,\Delta T$，其中 $c$ 是比热容。热能是摩擦和电阻等耗散过程的最终归宿。
Example
一杯热可可比同一个杯子里的冷牛奶拥有更多的热能，因为它的粒子运动得更快。一浴缸 $40^\circ\text{C}$ 的温水所含的热能，远多于一杯 $100^\circ\text{C}$ 的沸茶，因为浴缸里的水分子数量多出几千倍。把 $2\ \text{kg}$ 的水从 $20^\circ\text{C}$ 加热到 $80^\circ\text{C}$，需要 $Q = 2 \times 4186 \times 60 \approx 502{,}000\ \text{J}$。同样多的能量可以使 $2\ \text{kg}$ 的铜（$c = 385\ \text{J/(kg}\cdot^\circ\text{C)}$）升温 $652^\circ\text{C}$，这正是水能成为如此有效的冷却剂的原因。
Key Insight
即使是冰也有热能；它的粒子运动得很慢，但仍在运动，只有在绝对零度时它们才会几乎停下来。温度和热能并不是一回事：一颗仙女棒的火花温度可达数千度，但它所携带的热能却少得根本不会烫伤你。水的高比热容正是沿海城市气候温和、身体靠出汗散热的原因。每升高一度储存大量能量，使水成为一种天然的热缓冲器。