Надо Знать

добавить знаний



Температура



План:


Введение


Температура (от лат. temperatura - Надлежащее смешение, нормальное состояние) - физическая величина, которая описывает способность макроскопической системы (тела), находящейся в состоянии термодинамического равновесия, к передаче тепла другим телам.

Обозначается буквой T или t.

На бытовом уровне температура связана с субъективным восприятием "теплый" и "холода". Теплые тела имеют большую температуру, холодные - меньше. В понимании современной физики температура связана с тепловым движением атомов и молекул.

Температура играет важную роль во многих областях науки, включая физику, химию и биологию.


1. Свойства

Среднегодовая температура по всему миру

В состоянии равновесия температура имеет одинаковое значение для всех макроскопических частей системы. Если в системе два тела имеют одинаковую температуру, то между ними не происходит передачи тепла. Если существует разница температур, то тепло переходит от тела с высокой температурой к телу с более низкой.

На микроскопическом уровне температура связана с тепловым движением атомов и молекул, из которых состоят физические тела, а именно - их кинетической энергией.


Температура (от лат. temperatura - Надлежащее смешение, нормальное состояние) - скалярная физическая величина, характеризующая среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, приходящаяся на одну степень свободы, которая находится в состоянии термодинамического равновесия. [1]


2. Измерение температуры

Хотя понятие температуры интуитивно понятное, как состояние тепла и холода, ее измерения, т.е. сопоставление с определенной единицей температуры и количественное выражение в виде числа, является методологически сложной проблемой. Температуру невозможно измерить непосредственно. Однако, при нагревании или охлаждении тела изменяются его физические свойства: длина и объем, плотность, упругие свойства, электропроводность и т.д.. Основой для измерения температуры может быть изменение любого свойства любого тела, если для него известна зависимость данного свойства от температуры [2]. Выбранное для измерения температуры тело называют термометрических, а прибор для измерения температуры - термометром.


2.1. Температурные шкалы

Для однозначного определения температуры различными методами и на основе изменения различных свойств термометрических тел, термометры необходимо градуировать. Для этого используются температурные шкалы. В основе температурных шкал - особые реперные точки, которым присваивается определенное значение температуры. Исторически сложились различные температурные шкалы, использующие различные реперные точки, которые связаны с определенными физическими явлениями, которые происходят при определенной температуре.

В Международной системе единиц (СИ) термодинамическая температура входит в состав семи основных единиц и выражается в кельвинах. В состав производных величин СИ, которые имеют специальное название, входит температура Цельсия, которая измеряется в градусах Цельсия [3]. На практике часто применяют градусы Цельсия из-за исторической привязки к важным характеристикам воды - температуры таяния льда (0 C) и температуры кипения (100 C). Это удобно, поскольку большинство климатических процессов, процессов в живой природе, т. связанные с этим диапазоном. Изменение температуры на один градус Цельсия тождественна изменении температуры на один Кельвин. Поэтому после введения в 1967 году нового определения Кельвина, температура кипения воды перестала играть роль неизменной реперной точки и, как показывают точные измерения, она уже не равна 100 C, а близкая к 99,975 C [4].


Особые точки температурных шкал
Шкалы Точки замерзания воды Точки кипения воды Интервал
Реомюра (R) 0 80 80
Фаренгейта (F) 32 212 180
Цельсия (C) 0 100 100

В Международной системе единиц (СИ) для измерения температуры применяется шкала Кельвина и символ K (при этом знак градуса отсутствует). Широкий потребление также имеют системы Цельсия и Фаренгейта.

По шкале Кельвина
0 градусов соответствуют абсолютному нулю, т.е. полном отсутствии движения молекул. Другая реперная точка - тройная точка воды. Ее температура 273,16 К выбрана так, чтобы один кельвин соответствовал одному градусу по шкале Цельсия. Температура по шкале Кельвина называется абсолютной температурой. Она обозначается большой латинской буквой T. Шкала Кельвина используется в физике. Ее называют термодинамической шкале, поскольку она лучше определена. Например, тройная точка воды в отличие от температуры замерзания, не зависит от давления.
По шкале Цельсия
0 C соответствует температура замерзания воды, 100 C - температура кипения воды (при давлении в 1 атмосферу). В основном температура по шкале Цельсия сказывается маленькой латинской буквой t.
По шкале Фаренгейта
замерзания и кипения воды разделяют 180 F. Один градус по Фаренгейту равно 5/9 кельвина или градуса Цельсия. Вода замерзает при 32 F, а кипит при 212 F.

Существовали и другие системы измерения температуры, которые теперь вышли из употребления, такие как

  • шкала Ранкина
  • шкала Делиля
  • шкала Ньютона
  • шкала Реомюра
  • шкала Ромера

Формулы для определения соответствия между основными шкалами:

По Цельсию \ Longleftrightarrowпо Кельвину \ Longleftrightarrowпо Фаренгейту :

\ Frac {T_ {Celsius} - 0} {100} = \ frac {T_ {Kelvin} - 273,15} {100} = \ frac {T_ {Fahrenheit} - 32} {180} \,

По Цельсию \ Longleftrightarrowпо Реомюру \ Longleftrightarrow за Ранкиным:

\ Frac {T_ {Celsius} - 0} {100} = \ frac {T_ {Reaumur} - 0} {80} = \ frac {T_ {Rankine} - 32 - 459,67} {180} \,

По Кельвину \ Longleftrightarrowпо Цельсию :

T_ {Celsius} = T_ {Kelvin} - 273,15 \,

T_ {Kelvin} = T_ {Celsius} + 273,15 \,

По Кельвину \ Longleftrightarrowпо Фаренгейту :

T_ {Fahrenheit} = \ frac {9} {5} \ cdot T_ {Kelvin} - 459,67

T_ {Kelvin} = \ frac {5} {9} \ cdot (T_ {Fahrenheit} + 459,67)

По Цельсию \ Longleftrightarrowпо Фаренгейту :

T_ {Fahrenheit} = 32 + \ frac {9} {5} \ cdot T_ {Celsius}

T_ {Celsius} = \ frac {5} {9} \ cdot (T_ {Fahrenheit} - 32)


2.2. Сопоставление температурных шкал

Явление по Кельвину по Цельсию по Фаренгейту за Ранкиным за Далида по Ньютону по Реомюру за Ромером
Абсолютный ноль 0 -273.0 -459.67 0 559.725 -90.14 -218.52 -135.90
Смесь льда и соли (по Фаренгейту) 255.37 -17.78 0 459.67 176.67 -5.87 -14.22 -1.83
Замерзание воды (при нормальных условиях) 273.15 0 32 491.67 150 0 0 7.5
Средняя температура человеческого тела 310.0 36.8 98.2 557.9 94.5 12.21 29.6 26.925
Кипение воды (при нормальных условиях) 373.15 100 212 671.67 0 33 80 60
Плавление титана 1941 1668 3034 3494 -2352 550 1334 883
Поверхность Солнца 5800 5526 9980 10440 -8140 1823 4421 2909

По шкале Фаренгейта традиционно нормальной температурой человеческого тела считается 98,6 F следовательно термометры учитывают эту неточность. Некоторые значения были округлены.


3. Определение температуры в статистической физике

В статистической физике температура определяется по формуле

T = \ frac {dE} {dS} ,

где S - энтропия, E - энергия термодинамической системы. Введена таким образом величина T является одинаковой для различных тел при термодинамическом равновесии. При контакте двух тел тело с большим значением T отдавать энергию другому.


4. История

Слово температура возникло во времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества - теплецю, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как прочность смеси тела и теплецю. Вследствие этого единицы измерения прочности спиртных напитков и температуры называются одинаково - градусами.

См.. также

Источники

Справочник гальваностега. М., 1948. / Бахвалов Г.Т., Биркгин Л. Н, Лабутин В. П.

Примечания

  1. " ... мерилом температуры является не само движение, а хаотичность этого движения. Хаотичность состояния тела определяет его температурное состояние, и эта идея (которая впервые была разработана Больцманом), что определенный температурный состояние тела вовсе не определяется энергией движения, но хаотичностью этого движения, и является тем новым понятием в описании температурных явлений, которым мы должны пользоваться. .. "
    [ ]
  2. Яворский Б. М., Селезнев Ю. А. Справочное реководством по физике для поступающих в вузы и для самообразования. - 4-е изд., Испр. - М.: Наука. - Гл. ред. физ-мат. лит., 1989 - 576 с. - ISBN 5-02-014031-7
  3. ГОСТ 8.417-2002. ЕДИНИЦЫ ВЕЛИЧИН - nolik.ru / systems / gost.htm
  4. понятие температуры - temperatures.ru / mtsh / mtsh.php? page = 1

Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам