A termodinamikai egyensúlyba jutott zárt rendszereknél, miért a hőmérséklet egyenlitődik ki, különböző anyagokat figyelembe véve, az energia helyett?

Mert a hőmérséklet pontosan az, mi így van definiálva. A hőmérséklet klasszikus definíciója az, hogy a hőmérséklet az a mennyiség, amely két test közt kiegyenlítődik, amikor termodinamikai egyensúlyba kerülnek. Egyébként pedig annak a testnek a hőmérséklete a nagyobb, amelyikből az energia a másikba áramlik.

Amúgy az energia extenzív mennyiség, a hőmérséklet pedig intenzív. Az extenzív mennyiségek összeadódnak, az intenzívek pedig kiegyenlítődnek. Mindig az intenzív mennyiségek határozzák meg az extenzív mennyiségek változásának gyorsaságát.

Igen, ez így van, de az anyagok molekulákból, atomokból állnak, és az energián ezek osztoznak. Pontosabban nem is ezek, hanem ezeknek a különböző szabadsági fokai. A termodinamikai egyensúlynak épp az a lényege, hogy az egyes szabadsági fokokra időátlagban ugyanannyi energia jut. Egy héliumatomnak pl. 3 szabadsági foka van (a 3 haladási irány, x, y z). Egy oxigénatomnak már 5 (3 haladási irány és két forgási). Ezért ugyanannyi oxigén felmelegítéséhez több hő kell, nagyobb lesz a fajhője.

Az energia azért sem tudna kiegyenlítődni, mert mi lenne, ha pl. összeérintenél 1 kg vasat meg 1 tonna vasat? Az utóbbinak ezerszer több az energiája, tehát ha ez kiegyenlítődne, akkor mindkettőre 500-500 egység jutna, amitől az 1 kg-os nyilván sokkal melegebb lenne.

Vagy ha fajlagos (kilogrammonkénti) energiára gondolsz, azaz energiasűrűségre, az már éppenséggel kiegyenlítődhetne, de az említett szabadsági fokok és még sok egyéb miatt mégsem az egyenlítődik ki (víznél pl. ott vannak a hidrogénhíd kötések)