Hő, hőmennyiség, hőenergia, hőmérséklet, “hőtartalom”

A hő fogalma a hétköznapi életben is zavaros, nem csoda, hogy a fizikatörténetben is hosszú, kanyargós út vezetett a mai letisztult(abb) fogalmakhoz. A termodinamika (hőtan) szó eredete: a görög θερμός (ejtsd: thermósz) annyit jelent: meleg. Ma a hőszigetelő tartályokat hívjuk termosznak (melegen illetve hidegen tart).

Az emberi kéz “érzi a hőt”, de nagyon ellentmondásos műszernek bizonyul. Két közismert példa erre:

A hideg csapvíz télen-nyáron elég nagy pontossággal azonos hőmérsékletű. Mégis a nyári kánikulában hidegnek érezzük, télen viszont ugyanez a hideg csapvíz az átfagyott kezünk számára langymelegnek tűnik.
Egy szobában a régóta bent lévő bútorok már mind átvették a szoba hőmérsékletét. Mégis, ha kezünkkel megfogunk egy fém vagy egy fa bútorrészt, akkor a fémet hidegebbnek érezzük, mint a fát. Ugyanígy a kerámia járólapot is hidegebbnek érezzük, mint a laminált padlót, pedig a hőmérsékletük azonos. A műmárványt (márvány mintázatúra festett vakolatot) is azzal lehet “lebuktatni”, hogy megfogva melegebbnek érezzük, mint a drága márványt.

A hőmérséklet igazi fizikai fogalom. A fizikában alapvető célkitűzés, hogy ne ködös, megfoghatatlan fogalmakkal operáljunk, hanem mérhető mennyiségekkel, melyek mérőműszerei (szabványosított eljárások segítségével) reprodukálhatóak a világ bármely pontján. Egy test hőmérséklet az, amit a szabványosított hőmérő mér rajta. Akinek ez a definíció semmitmondónak tűnik, annak gondolkodása távol áll a természettudományok praktikus szemléletétől, ő inkább filozofikusabb hajlamú, ami természetesen nem baj. A hőmérséklet a testek egy tulajdonsága, állapotjelzője. Méghozzá intenzív állapotjelző, azaz nem függ az anyag mennyisségtől (egy testet kettévágva a tömege, térfogata, anyagmennyisége megfeleződik, de a hőmérséklete, sűrűsége, nyomása ugyanannyi marad). A testek sok tulajdonsága függ a hőmérséklettől, így nagyon sok elven működnek hőmérők. Történetileg az első hőmérőkben valamilyen folyadékok vagy gázok kitágult illetve összehúzódott hőmérsékletváltozáskor, és még ma is a legtöbb hőmérő hőtágulás alapú. Részletesebben minderről a hőmérőkről szóló részben lesz szó.