Koja je temperatura? Temperaturne jedinice su stupnjevi. Temperatura pare i plina

Svaka osoba se svakodnevno suočava s konceptom temperature. Izraz je postao čvrsto uspostavljena u svakodnevnom životu: mi zagrijati u mikrovalnoj proizvode ili pripreme hrane u pećnici, mi smo zainteresirani u vremenu na ulici ili saznati da li je hladna voda u rijeci - sve je to usko vezano za taj pojam. Koja je temperatura, što znači taj fizikalni parametar, koliko se mjeri? Ova i druga pitanja bit će odgovorena u članku.

Fizikalna količina

Razmotrimo koja je temperatura s gledišta izoliranog sustava u termodinamičkoj ravnoteži. Pojam je došao iz latinskog i znači "pravilno miješanje", "normalno stanje", "proporcionalnost". Ova vrijednost karakterizira stanje termodinamičke ravnoteže svakog makroskopskog sustava. U slučaju kada izolirani sustav nije u ravnoteži, energija prolazi iz više zagrijanih objekata na manje zagrijanu tijekom vremena. Rezultat je izjednačavanje temperature (promjena) u cijelom sustavu. Ovo je prvi postulat (nulte točke) termodinamike.

Temperatura određuje raspodjelu kompozitnih čestica prema razine energije sustava i brzina, stupanj ionizacije tvari, ravnoteže svojstva elektromagnetskog zračenja tijela puni gustoće zračenja. Budući da su za sustav koji je u termodinamičkoj ravnoteži, navedeni parametri su jednaki, oni se obično nazivaju temperaturom sustava.

plazma

Pored ravnotežnih tijela, postoje sustavi u kojima je stanje karakterizirano s nekoliko temperaturnih vrijednosti koje nisu međusobno jednake. Dobar primjer je plazma. Sastoji se od elektrona (svjetlosno nabijenih čestica) i iona (teški nabijenih čestica). U njihovim sudarima dolazi do brzog prijenosa energije od elektrona do elektrona i od iona do iona. No, između heterogenih elemenata postoji spora tranzicija. Plazma može biti u stanju u kojoj su elektroni i ioni pojedinačno bliski ravnoteži. U ovom slučaju, moguće je uzeti pojedinačne temperature svake vrste čestica. Međutim, ovi se parametri međusobno razlikuju.

magneti

U tijelima u kojima čestice posjeduju magnetski moment, prijenos energije obično se događa polako: od translacije do magnetskih stupnjeva slobode, koji su povezani s mogućnošću promjene smjera trenutka. Ispada da postoje stanja u kojima je tijelo karakterizirano temperaturom koja se ne podudara s kinetičkim parametrom. Ona odgovara translacijskom gibanju elementarnih čestica. Magnetna temperatura određuje dio unutarnje energije. Može biti pozitivan ili negativan. U postupku izjednačavanja, energija će se prenijeti iz čestica veće vrijednosti na čestice s nižom temperaturom, ako su i pozitivne ili negativne. U neugodnoj situaciji, taj proces će se odvijati u suprotnom smjeru - negativna temperatura će biti "veća" od pozitivnog.

I zašto je to nužno?

Paradoks je da prosječna osoba, kako bi provela proces mjerenja u svakodnevnom životu iu industriji, čak ne mora znati koja je temperatura. Dovoljno je za njega da shvati da je to stupanj zagrijavanja predmeta ili medija, pogotovo jer smo upoznati s tim pojmovima iz djetinjstva. Doista, većina praktičnih instrumenata dizajniranih za mjerenje ovog parametra zapravo mjeri druga svojstva tvari koja se razlikuju od razine grijanja ili hlađenja. Na primjer, tlak, električni otpor, volumen itd. Nadalje, takva očitanja se ručno ili automatski preračunavaju u željenu vrijednost.

Ispada da se utvrdi temperatura, nema potrebe za studijem fizike. Ovim načelom živi veći dio stanovništva našeg planeta. Ako TV radi, nema potrebe za razumijevanjem prolaznih procesa poluvodičkih uređaja, za proučavanje, odakle dolazi struja? u utičnici ili kao satelitsku antenu signala. Ljudi se koriste za činjenicu da u svakom području postoje stručnjaci koji će moći popraviti ili ispraviti sustav. Filistin ne želi opteretiti njegov mozak, jer je mnogo bolje gledati sapunicu ili nogomet na "kutiji", pijuckajući hladno pivo.

I želim znati

Ali postoje ljudi, najčešće je to studenti koji su ili u opsegu njihove znatiželje ili iz nužde moraju studirati fiziku i utvrditi što je temperatura stvarno. Kao rezultat toga, u svojoj potrazi, upadaju u džunglu termodinamike i proučavaju njezin nula, prvi i drugi zakon. Osim toga, znatiželjni um morat će se razumjeti Carnot ciklusi i entropiju. I na kraju svog putovanja je svakako priznaje da je određivanje temperature kao parametar reverzibilnog toplinskog sustava koji ne ovisi o vrsti radne tvari, ne dodaje jasnoću u smislu tog pojma. I dalje, vidljivi dio će biti neki stupanj koji prihvaća međunarodni sustav jedinica (SI).

Temperatura kao kinetička energija

Više "opipljiv" je pristup koji se naziva molekularno-kinetička teorija. Iz nje se oblikuje toplina koja se smatra jednim od oblika energije. Na primjer, kinetička energija molekula i atoma, parametar prosječno ogroman broj pokretnih čestica nasumično je mjera što se naziva tjelesne temperature. Tako se čestice grijanja kreću brže od onih hladnih.

Budući da je termin u pitanju usko povezan s prosječnom kinetičkom energijom skupine čestica, bilo bi prilično prirodno koristiti joule kao jedinicu mjerenja temperature. Ipak, to se ne događa, što se objašnjava činjenicom da je energija toplinskih pokreta elementarnih čestica vrlo mala u odnosu na joule. Stoga je njegova upotreba neprikladna. Termičko kretanje mjeri se u jedinicama izvedenim iz joule pomoću posebnog faktora konverzije.

Temperaturne jedinice

Do danas postoje tri osnovne jedinice za prikaz ovog parametra. U našoj zemlji temperatura se obično određuje u stupnjevima Celzijusa. U središtu ove mjerne jedinice leži točka skrućivanja vode - apsolutna vrijednost. To je podrijetlo. To jest, temperatura vode u kojoj počinje stvaranje leda je nula. U ovom slučaju, voda služi kao primjerna mjera. Ova je uvjetna vrijednost za praktičnost. Druga apsolutna vrijednost je temperatura pare, to jest vrijeme kada voda iz tekućeg stanja prolazi u plinovitu situaciju.

Sljedeća jedinica je stupanj Kelvin. Polazište ovog sustava smatra se točkom apsolutna nula. Dakle, jedan stupanj Kelvina jednak je jednoj stupanj Celzija. Jedina razlika je podrijetlo. Dobivamo da će nula za Kelvin biti jednaka minus 273,16 stupnjeva Celzijusa. Godine 1954., na Općoj konferenciji o utezi i mjerama odlučeno je da se pojam "Kelvin stupanj" zamijeni za jedinicu temperature za "kelvin".

Treća zajednička mjerna jedinica je stupanj Fahrenheit. Do 1960., oni su bili naširoko koristi u svim zemljama engleskog govornog područja. Međutim, čak i danas u svakodnevnom životu u Sjedinjenim Državama koristite ovu jedinicu. Sustav se u osnovi razlikuje od gore opisanih. Za referentnu točku, usvojena je temperatura smrzavanja smjese soli, natrijevog hidroksida i vode u omjeru 1: 1: 1. Dakle, na skali Fahrenheita, točka smrzavanja vode je 32 stupnja, a ključanje - plus 212 stupnjeva. U ovom sustavu, jedan stupanj je 1/180 razlike u tim temperaturama. Dakle, raspon od 0 do +100 stupnjeva Celzijusa odgovara rasponu od -18 do +38 Celzijevih.

Apsolutna nula temperature

Pogledajmo što ova opcija znači. Apsolutna nula je vrijednost granične temperature na kojoj idealan tlak plina nestaje za fiksni volumen. To je najniža vrijednost u prirodi. Kao što Mikhailo Lomonosov predviđa, "ovo je najveći ili posljednji stupanj hladnoće". Iz toga slijedi kemijska Avogadrojev zakon: U jednakim količinama plinova, pod uvjetom da iste temperature i pritiska sadrže isti broj molekula. Što slijedi iz ovoga? Postoji minimalna temperatura plina na kojoj će njen tlak ili volumen nestati. Ova apsolutna vrijednost odgovara nuli prema Kelvinu, ili 273 stupnja Celzijusa.

Neke zanimljive činjenice o Sunčevom sustavu

Temperatura na površini sunca doseže 5700 Kelvina, au središtu jezgre - 15 milijuna Kelvina. Planete Sunčevog sustava jako se razlikuju u razini grijanja. Dakle, jezgrena temperatura naše Zemlje je otprilike jednaka onoj na površini Sunca. Najvrući planet je Jupiter. Temperatura u središtu jezgre je pet puta veća nego na površini Sunca. No, najniža vrijednost parametra zabilježena je na površini Mjeseca - to je samo 30 Kelvina. Ta je vrijednost čak niža nego na površini Plutona.

Činjenice o Zemlji

1. Najveća vrijednost temperature, koja je zabilježila osobu, iznosila je 4 milijarde stupnjeva Celzijusa. Ova vrijednost je 250 puta veća od temperature Sunčeve jezgre. Zapis je postavio New York Natural Laboratory of Brookhaven u ionskom sudaru, čija je dužina oko 4 km.

2. Temperatura na našem planetu također nije uvijek idealna i udobna. Na primjer, u gradu Verkhnoyansk u Yakutia, temperatura zimi pada na minus 45 stupnjeva Celzija. Ali u Etiopskom gradu Dallallu, suprotna situacija. Tamo, prosječna godišnja temperatura iznosi više od 34 stupnja.

3. Najkremeniji uvjeti pod kojima ljudi rade zabilježeni su u rudnicima zlata u Južnoj Africi. Rudari rade na dubini od tri kilometra na temperaturi od plus 65 stupnjeva Celzijusa.