¿Es correcta mi comprensión conceptual relacionada con el calor y la temperatura?

El objeto no posee calor. Poseen energía interna.

El calor, como el trabajo, es una transferencia de energía y es una propiedad de un proceso o interacción, no de un objeto.

El calor es un tipo de transferencia de energía de un sistema a otro, en lugar de una energía interna de cualquier sistema dado ('energía térmica' podría ser un buen término para lo que está pensando). En Introducción a la física térmica de Daniel Schroeder, p. 18 dice:

El calor se define como cualquier flujo espontáneo de energía de un objeto a otro causado por una diferencia de temperatura entre los objetos... El trabajo , en termodinámica, se define como cualquier otra transferencia de energía hacia o desde un sistema. Usted trabaja en un sistema cada vez que empuja un pistón, revuelve una taza de café o pasa corriente a través de una resistencia. En cada caso, la energía del sistema aumentará y, por lo general, también lo hará su temperatura. Pero no decimos que el objeto se está "calentando", porque el flujo de energía no es espontáneo causado por una diferencia de temperatura. Por lo general, con el trabajo, podemos identificar algún "agente" (posiblemente un objeto inanimado) que está poniendo energía "activamente" en el sistema; no sucedería "automáticamente".

En la página siguiente, el autor señala:

Los procesos de transferencia de calor se clasifican además en tres categorías, según el mecanismo involucrado. La conducción es la transferencia de calor por contacto molecular: las moléculas de movimiento rápido chocan con las moléculas de movimiento lento, cediendo parte de su energía en el proceso. La convección es el movimiento masivo de un gas o líquido, generalmente impulsado por la tendencia del material más cálido a expandirse y elevarse en un campo gravitatorio. La radiación es la emisión de ondas electromagnéticas, principalmente infrarrojas para objetos a temperatura ambiente, pero incluida la luz visible para objetos más calientes como el filamento de una bombilla o la superficie del sol.

Aunque no se explica aquí, creo que la transferencia de energía a través de la radiación solo cuenta como "calor" si se emite radiación de cuerpo negro únicamente debido a la temperatura del objeto; más adelante, el libro señala que aumentar la temperatura de un objeto en un horno de microondas contaría como "trabajo" en lugar de "calor", por ejemplo. Una sutileza adicional es que técnicamente todas las transferencias de energía entre moléculas a temperaturas ordinarias (por debajo de las de las reacciones nucleares) se deben a interacciones electromagnéticas entre ellas y técnicamente podrían ser tipos de "transferencia de energía a través de radiación", pero presumiblemente Schroeder está usando "radiación" hablar de casos en los que se intercambia energía entre sistemas aunque exista una separación macroscópica entre ellos.

En cuanto a la temperatura, el teorema de equipartición dice que para un conjunto de moléculas, cada una de las cuales tiene un número de "grados de libertad cuadráticos" (lo que significa que la energía es proporcional al cuadrado de alguna velocidad, o al cuadrado de la separación entre las moléculas en el caso de un tipo de energía potencial), cada grado de libertad contendrá en promedio una energía$(1/2)kT$, por lo que la "energía térmica" total en un sistema de N moléculas que tienen cada una f grados de libertad es$U_{thermal} = N (f/2) kT$. Las notas del libro en la p. 15 que esta energía térmica no incluye todas las formas de energía:

En primer lugar, la cantidad$U_{thermal}$casi nunca es la energía total del sistema; también hay energía "estática" que no cambia a medida que cambia la temperatura, como la energía almacenada en enlaces químicos o el resto de energías ($mc^2$) de todas las partículas del sistema. Por lo tanto, es más seguro aplicar el teorema de equipartición solo a los cambios de energía cuando la temperatura aumenta o disminuye, y para evitar transformaciones de fase y otras reacciones en las que se pueden romper los enlaces entre partículas.

Para un gas que consta de moléculas compuestas cada una de un solo átomo, los únicos grados de libertad son las traslaciones en tres ejes espaciales independientes, cada uno de los cuales puede contener algo de energía cinética. Sin embargo, para un gas de moléculas diatómicas puede haber grados de libertad adicionales más allá de los tres traslacionales. Hay dos grados de libertad de rotación que también pueden contener energía cinética: la rotación a lo largo del eje que une las dos moléculas no "cuenta", el libro dice que esto es "por razones que tienen que ver con la mecánica cuántica", pero la rotación a lo largo de dos los ejes ortogonales sí. Y la molécula también puede vibrar, los dos átomos cambian de distancia a lo largo del eje que los une como dos bolas conectadas por un resorte, por lo que hay un grado adicional de libertad que puede contener energía cinética de esta vibración,energía potencial a medida que el enlace entre los átomos se estira y se comprime, siendo el potencial proporcional al cuadrado de la separación como un resorte. Entonces, una molécula diatómica puede tener hasta 7 grados de libertad, aunque existe una complicación adicional en que a ciertas temperaturas las colisiones entre moléculas pueden no ser lo suficientemente violentas como para que intercambien energía en ciertos grados de libertad, como dice el libro. en P. dieciséis:

Sin embargo, a temperatura ambiente, muchos grados de libertad vibratorios no contribuyen a la energía térmica de una molécula. Nuevamente, la explicación radica en la mecánica cuántica, como veremos en el Capítulo 3. Entonces, las moléculas de aire ($N_2$y$O_2$), por ejemplo, tienen solo cinco grados de libertad, no siete, a temperatura ambiente. A temperaturas más altas, los modos de vibración eventualmente contribuyen. Decimos que estos modos se "congelan" a temperatura ambiente; evidentemente, las colisiones con otras moléculas son lo suficientemente violentas para hacer que la molécula de aire gire, pero casi nunca lo suficientemente violentas para hacerla vibrar.

La temperatura cuando se activan diferentes grados de libertad se puede determinar midiendo cómo varía la capacidad calorífica de una sustancia con la temperatura; las notas del libro en la p. 28 que la capacidad calorífica en realidad debería llamarse "capacidad energética", ya que la capacidad calorífica a volumen constante$C_V$se define como la velocidad a la que cambia la energía interna a medida que aumenta la temperatura,$\frac{\partial U}{\partial T}$, que se puede medir agregando una pequeña cantidad conocida de energía y viendo cómo cambia la temperatura. Para un sistema con solo grados de libertad cuadráticos donde$U_{thermal} = N (f/2) kT$, puede ver que la capacidad calorífica a volumen constante será$N(f/2)k$y, por lo tanto, al medir la capacidad calorífica en función de la temperatura, puede ver cuándo f aumenta, como se muestra en el diagrama a continuación de esta página :

Lo anterior es solo para un gas, p. 16 señala lo siguiente sobre los grados de libertad para sólidos y líquidos:

En un sólido, cada átomo puede vibrar en tres direcciones perpendiculares, por lo que para cada átomo hay seis grados de libertad (tres para la energía cinética y tres para la energía potencial)... Nuevamente, sin embargo, algunos de los grados de libertad pueden ser " congelado" a temperatura ambiente.

Los líquidos son más complicados que los gases o los sólidos. Generalmente puedes usar la fórmula$\frac{3}{2} kT$para encontrar la energía cinética de traslación promedio de las moléculas en un líquido, pero el teorema de equipartición no funciona para el resto de la energía térmica, porque las energías potenciales intermoleculares no son buenas funciones cuadráticas.

Entonces, para resumir, la temperatura es proporcional a la energía cinética de traslación promedio a lo largo de cada uno de los 3 ejes espaciales para un gas de moléculas monoatómicas, pero para moléculas con más átomos o para sólidos es proporcional a la "energía térmica" promedio que incluye no traslacional energía cinética (rotación, vibración) y energía potencial; y si algunos grados de libertad no son cuadráticos, como en un líquido, no existe una relación tan simple entre la temperatura y la energía interna total.

La definición más fundamental de temperatura en la mecánica estadística es que es la inversa de la tasa a la que cambia la entropía S a medida que cambia la energía interna U; si el volumen V y el número de partículas N se mantienen fijos, la temperatura se define mediante la ecuación$\frac{1}{T} = \frac{\partial S}{\partial U}$(en los casos en que N y/o V no sean las cantidades que se mantienen fijas, puede usar la "ecuación fundamental de la termodinámica", ecuación 5.1 en la página 2 de este pdf , para relacionar la temperatura con otras cantidades). Esto significa que, por definición , la entropía de un par aislado de sistemas siempre aumentará cuando el calor fluya desde el más caliente hacia el más frío, y la entropía alcanzará un máximo cuando ambos hayan alcanzado la misma temperatura; vea esta respuesta para más sobre este punto.

Como dice la otra respuesta, los objetos no poseen calor. El calor es la cantidad real de energía transferida de un objeto a otro.

El caso típico es cuando tienes dos objetos$A,B$a diferente temperatura en contacto,$T_A>T_B$. Entonces, significa como dices que la energía promedio de$A$es mayor que la energía media de$B$. Esto induce parte de la energía extra de$A$ser transferido de alguna manera a$B$: esta energía extra transferida es el calor; este proceso ocurrirá hasta$T_A=T_B$. Observe que la cantidad de calor transferido está relacionada con la diferencia de temperaturas (la KE promedio ), no con la diferencia de energías (la KE total ).