რა არის ტემპერატურა და როგორ გავზომოთ იგი. სიტყვა "ტემპერატურის" მნიშვნელობა

გაზის წნევა განისაზღვრება მოძრავი მოლეკულების ქაოტური ზემოქმედებით. ეს ნიშნავს, რომ გაზის გაგრილების დროს წნევის დაქვეითება შეიძლება აიხსნას მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობის საშუალო ენერგიის შემცირებით (). გაზის წნევა ნულს აღწევს, როდესაც მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი კანონის შესაბამისად:

გაზის მოლეკულების კონცენტრაცია n ითვლება მუდმივი და არანულოვანი.

იდეალური გაზის აბსოლუტური ტემპერატურა

გაზის გაგრილებას აქვს შეზღუდვა. აბსოლუტური ნული არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ჩერდება მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობა.

იდეალური გაზი (განსხვავებით რეალური აირებისგან) რჩება აირისებრ მდგომარეობაში ნებისმიერ ტემპერატურაზე. ტემპერატურა, რომელზედაც ჩერდება მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობა, შეგვიძლია ვიპოვოთ ჯ. ჩარლზის მიერ განსაზღვრული კანონიდან: იდეალური აირის წნევის ტემპერატურული კოეფიციენტი არ არის დამოკიდებული გაზის ტიპზე და უდრის . ამ შემთხვევაში, იდეალური გაზის წნევა თვითნებურ ტემპერატურაზე უდრის:

სადაც t არის ტემპერატურა ცელსიუსის მასშტაბით; - წნევა ზე. მოდით გავუტოლოთ წნევა (2) გამოსახულებაში ნულამდე და გამოვხატოთ ტემპერატურა, რომელზედაც იდეალური აირის მოლეკულები აჩერებენ თავიანთ ტრანსლაციურ მოძრაობას:

ვ.კელვინმა ჩათვალა, რომ აბსოლუტური ნულის შედეგად მიღებული მნიშვნელობა შეესაბამებოდა ნებისმიერი ნივთიერების მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობის შეწყვეტას. აბსოლუტური ნულის ქვემოთ (T=0 K) ტემპერატურა ბუნებაში არ არსებობს. ვინაიდან აბსოლუტური ნულის ტემპერატურაზე შეუძლებელია მოლეკულების თერმული მოძრაობის ენერგიის წართმევა და სხეულის ტემპერატურის შემცირება, რადგან თერმული მოძრაობის ენერგია არ შეიძლება იყოს უარყოფითი. ლაბორატორიებში მიღებულ იქნა აბსოლუტური ნულის (დაახლოებით მეათასედი გრადუსი) ტემპერატურა.

თერმოდინამიკური ტემპერატურის მასშტაბი

თერმოდინამიკური ტემპერატურის სკალის მიხედვით (ასევე ცნობილია როგორც კელვინის მასშტაბი), საწყისი წერტილი არის აბსოლუტური ნულოვანი ტემპერატურა. ტემპერატურა აღინიშნება დიდი T-ით. გრადუსის ზომა იგივეა, რაც გრადუსი ცელსიუსის შკალაზე:

წარმოებულები იგივე იქნება, თუ მათ ავიღებთ სხვადასხვა ტემპერატურის გამოთვლების გამოყენებით:

კელვინის შკალიდან ცელსიუსის შკალაზე გადასვლისას შენარჩუნებულია მოცულობითი გაფართოების თერმული კოეფიციენტების და წნევის კოეფიციენტის განმარტებები.

ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში (SI) ტემპერატურის ძირითად ერთეულს კელვინი (K) ეწოდება. SI სისტემა იყენებს თერმოდინამიკური ტემპერატურის შკალას ტემპერატურის გასაზომად.

საერთაშორისო ხელშეკრულების თანახმად, კელვინის ზომა განისაზღვრება შემდეგი პირობებით: ხარის სამმაგი წერტილის ტემპერატურა აღებულია 273,16 კ. წყლის სამმაგი წერტილი ცელსიუსში შეესაბამება 0,01 o C-ს, ყინულის დნობის ტემპერატურას კელვინი უდრის 273,15 კ.

კელვინში გაზომილ ტემპერატურას აბსოლუტური ეწოდება. კავშირი აბსოლუტურ ტემპერატურასა და ცელსიუს ტემპერატურას შორის აისახება გამოთქმით:

აბსოლუტური ტემპერატურა, მოლეკულების კინეტიკური ენერგია და იდეალური აირის წნევა

მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობის საშუალო ენერგია პირდაპირპროპორციულია აირის ტემპერატურაზე:

სად არის ბოლცმანის მუდმივი. ფორმულა (6) ნიშნავს, რომ მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის საშუალო მნიშვნელობა არ არის დამოკიდებული იდეალური გაზის ტიპზე, არამედ განისაზღვრება მხოლოდ მისი ტემპერატურით.

იდეალური გაზის წნევა განისაზღვრება მხოლოდ მისი ტემპერატურით:

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1

მაგალითი 2

ყველა ადამიანი ყოველდღიურად ხვდება ტემპერატურის კონცეფციას. ტერმინი მტკიცედ შემოვიდა ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში: ჩვენ ვაცხელებთ საკვებს მიკროტალღურ ღუმელში ან ვამზადებთ საჭმელს ღუმელში, გვაინტერესებს გარეთ ამინდი ან გავარკვიეთ ცივია თუ არა მდინარეში წყალი - ეს ყველაფერი მჭიდროდ არის დაკავშირებული ამ კონცეფციასთან. . რა არის ტემპერატურა, რას ნიშნავს ეს ფიზიკური პარამეტრი, როგორ იზომება? ამ და სხვა კითხვებზე პასუხს გავცემთ სტატიაში.

ფიზიკური რაოდენობა

ვნახოთ რა ტემპერატურაა თერმოდინამიკური წონასწორობის იზოლირებული სისტემის თვალსაზრისით. ტერმინი მომდინარეობს ლათინურიდან და ნიშნავს "სწორ ნარევს", "ნორმალურ მდგომარეობას", "პროპორციულობას". ეს რაოდენობა ახასიათებს ნებისმიერი მაკროსკოპული სისტემის თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობას. იმ შემთხვევაში, როდესაც ის წონასწორობის გარეშეა, დროთა განმავლობაში ხდება ენერგიის გადასვლა უფრო გახურებული ობიექტებიდან ნაკლებად გაცხელებულებზე. შედეგი არის ტემპერატურის გათანაბრება (ცვლა) მთელ სისტემაში. ეს არის თერმოდინამიკის პირველი პოსტულატი (ნულოვანი კანონი).

ტემპერატურა განსაზღვრავს სისტემის შემადგენელი ნაწილაკების განაწილებას ენერგიის დონისა და სიჩქარის მიხედვით, ნივთიერებების იონიზაციის ხარისხს, სხეულების წონასწორობის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების თვისებებს და გამოსხივების მთლიანი მოცულობითი სიმკვრივის მიხედვით. ვინაიდან სისტემისთვის, რომელიც თერმოდინამიკურ წონასწორობაშია, ჩამოთვლილი პარამეტრები ტოლია, მათ ჩვეულებრივ უწოდებენ სისტემის ტემპერატურას.

პლაზმა

წონასწორული სხეულების გარდა, არსებობს სისტემები, რომლებშიც მდგომარეობა ხასიათდება ტემპერატურის რამდენიმე მნიშვნელობით, რომლებიც არ არის ერთმანეთის ტოლი. კარგი მაგალითია პლაზმა. იგი შედგება ელექტრონების (მსუბუქი დამუხტული ნაწილაკები) და იონებისგან (მძიმე დამუხტული ნაწილაკები). მათი შეჯახებისას ხდება ენერგიის სწრაფი გადაცემა ელექტრონიდან ელექტრონზე და იონიდან იონზე. მაგრამ ჰეტეროგენულ ელემენტებს შორის არის ნელი გადასვლა. პლაზმა შეიძლება იყოს ისეთ მდგომარეობაში, როდესაც ელექტრონები და იონები ინდივიდუალურად ახლოს არიან წონასწორობასთან. ამ შემთხვევაში შესაძლებელია თითოეული ტიპის ნაწილაკისთვის ცალკე ტემპერატურის დაშვება. თუმცა, ეს პარამეტრები განსხვავდება ერთმანეთისგან.

მაგნიტები

სხეულებში, რომლებშიც ნაწილაკებს აქვთ მაგნიტური მომენტი, ენერგიის გადაცემა ჩვეულებრივ ნელა ხდება: თავისუფლების თარგმანიდან მაგნიტურ ხარისხებამდე, რაც დაკავშირებულია მომენტის მიმართულებების შეცვლის შესაძლებლობასთან. გამოდის, რომ არის მდგომარეობები, რომლებშიც სხეულს ახასიათებს ტემპერატურა, რომელიც არ ემთხვევა კინეტიკურ პარამეტრს. იგი შეესაბამება ელემენტარული ნაწილაკების წინ მოძრაობას. მაგნიტური ტემპერატურა განსაზღვრავს შიდა ენერგიის ნაწილს. ეს შეიძლება იყოს როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი. გათანაბრების პროცესის დროს ენერგია გადაეცემა უფრო მაღალი ტემპერატურის მქონე ნაწილაკებიდან უფრო დაბალი ტემპერატურის ნაწილაკებზე, თუ ისინი ორივე დადებითი ან უარყოფითია. საპირისპირო ვითარებაში, ეს პროცესი საპირისპირო მიმართულებით წარიმართება - უარყოფითი ტემპერატურა "უფრო მაღალი" იქნება, ვიდრე დადებითი.

რატომ არის ეს საჭირო?

პარადოქსი ის არის, რომ საშუალო ადამიანმა, რათა განახორციელოს გაზომვის პროცესი როგორც ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ასევე ინდუსტრიაში, არც კი უნდა იცოდეს რა არის ტემპერატურა. მისთვის საკმარისი იქნება იმის გაგება, რომ ეს არის ობიექტის ან გარემოს გაცხელების ხარისხი, მით უმეტეს, რომ ამ ტერმინებს ბავშვობიდან ვიცნობთ. მართლაც, ამ პარამეტრის გასაზომად შექმნილი პრაქტიკული ინსტრუმენტების უმეტესობა რეალურად ზომავს ნივთიერებების სხვა თვისებებს, რომლებიც იცვლება გათბობის ან გაგრილების დონის მიხედვით. მაგალითად, წნევა, ელექტრული წინააღმდეგობა, მოცულობა და ა.შ. გარდა ამისა, ასეთი მაჩვენებლები ხელახლა ან ავტომატურად გამოითვლება საჭირო მნიშვნელობამდე.

გამოდის, რომ ტემპერატურის დასადგენად, ფიზიკის შესწავლა არ არის საჭირო. ჩვენი პლანეტის მოსახლეობის უმეტესობა ამ პრინციპით ცხოვრობს. თუ ტელევიზორი მუშაობს, მაშინ არ არის საჭირო ნახევარგამტარული მოწყობილობების გარდამავალი პროცესების გაგება, სოკეტის შესწავლა ან სიგნალის მიღება. ხალხი მიჩვეულია იმ ფაქტს, რომ ყველა სფეროში არიან სპეციალისტები, რომლებსაც შეუძლიათ სისტემის შეკეთება ან გამართვა. საშუალო ადამიანს არ სურს ტვინის დაძაბვა, რადგან ცივი ლუდის დალევისას ბევრად უკეთესია სერიალის ყურება ან ფეხბურთის ყურება „კოლოფზე“.

და მინდა ვიცოდე

მაგრამ არიან ადამიანები, ყველაზე ხშირად ესენი არიან სტუდენტები, რომლებიც ცნობისმოყვარეობის ან აუცილებლობის გამო იძულებულნი არიან ისწავლონ ფიზიკა და დაადგინონ, რა ტემპერატურაა სინამდვილეში. შედეგად, ძიებისას ისინი აღმოჩნდებიან თერმოდინამიკის ჯუნგლებში და სწავლობენ მის ნულოვანი, პირველი და მეორე კანონებს. გარდა ამისა, ცნობისმოყვარე გონებას მოუწევს ენტროპიის გაგება. და მოგზაურობის დასასრულს, ის ალბათ აღიარებს, რომ ტემპერატურის განსაზღვრა, როგორც შექცევადი თერმული სისტემის პარამეტრი, რომელიც არ არის დამოკიდებული სამუშაო ნივთიერების ტიპზე, არ შემატებს ამ კონცეფციის აზრს. და მაინც, ხილული ნაწილი იქნება გარკვეული ხარისხი, რომელიც მიღებული იქნება ერთეულების საერთაშორისო სისტემის მიერ (SI).

ტემპერატურა, როგორც კინეტიკური ენერგია

უფრო „ხელშესახებ“ მიდგომას მოლეკულური კინეტიკური თეორია ეწოდება. მისგან ყალიბდება აზრი, რომ სითბო განიხილება როგორც ენერგიის ფორმა. მაგალითად, მოლეკულების და ატომების კინეტიკური ენერგია, პარამეტრი, რომელიც საშუალოდ ფასდება ქაოტურად მოძრავი ნაწილაკების უზარმაზარ რაოდენობაზე, არის საზომი, რასაც ჩვეულებრივ უწოდებენ სხეულის ტემპერატურას. ამრიგად, გაცხელებულ სისტემაში ნაწილაკები უფრო სწრაფად მოძრაობენ, ვიდრე ცივ სისტემაში.

ვინაიდან განსახილველი ტერმინი მჭიდროდ არის დაკავშირებული ნაწილაკების ჯგუფის საშუალო კინეტიკურ ენერგიასთან, სავსებით ბუნებრივი იქნებოდა ჯოულის გამოყენება, როგორც ტემპერატურის საზომი ერთეული. თუმცა ეს არ ხდება, რაც აიხსნება იმით, რომ ელემენტარული ნაწილაკების თერმული მოძრაობის ენერგია ჯოულთან მიმართებაში ძალიან მცირეა. ამიტომ, მისი გამოყენება მოუხერხებელია. თერმული მოძრაობა იზომება ჯოულებიდან მიღებული ერთეულებით სპეციალური კონვერტაციის ფაქტორის გამოყენებით.

ტემპერატურის ერთეულები

დღეს ამ პარამეტრის საჩვენებლად სამი ძირითადი ერთეული გამოიყენება. ჩვენს ქვეყანაში ტემპერატურა ჩვეულებრივ განისაზღვრება ცელსიუს გრადუსით. გაზომვის ეს ერთეული ეფუძნება წყლის გამაგრების წერტილს - აბსოლუტურ მნიშვნელობას. ეს არის ამოსავალი წერტილი. ანუ წყლის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ყინული იწყებს ფორმირებას, არის ნული. ამ შემთხვევაში წყალი სამაგალითო საზომს წარმოადგენს. ეს კონვენცია მიღებულია მოხერხებულობისთვის. მეორე აბსოლუტური მნიშვნელობა არის ორთქლის ტემპერატურა, ანუ მომენტი, როდესაც წყალი გადადის თხევადი მდგომარეობიდან აირისებურ მდგომარეობაში.

შემდეგი ერთეული არის კელვინის გრადუსი. ამ სისტემის წარმოშობად ითვლება წერტილი ასე რომ, ერთი გრადუსი კელვინი უდრის ერთს. აღმოვაჩენთ, რომ ნული კელვინი ტოლი იქნება მინუს 273,16 გრადუსი ცელსიუსის. 1954 წელს წონისა და ზომების გენერალურმა კონფერენციამ გადაწყვიტა ტემპერატურის ერთეულის ტერმინი „კელვინი“ შეეცვალა „კელვინით“.

მესამე საყოველთაოდ მიღებული საზომი ერთეული არის ფარენჰეიტის გრადუსი. 1960 წლამდე ისინი ფართოდ გამოიყენებოდა ყველა ინგლისურენოვან ქვეყანაში. თუმცა, ეს მოწყობილობა კვლავ გამოიყენება შეერთებულ შტატებში ყოველდღიურ ცხოვრებაში. სისტემა ძირეულად განსხვავდება ზემოთ აღწერილიდან. საწყის წერტილად აღებულია მარილის, ამიაკის და წყლის ნარევის გაყინვის წერტილი 1:1:1 თანაფარდობით. ასე რომ, ფარენჰაიტის მასშტაბით, წყლის გაყინვის წერტილი არის პლუს 32 გრადუსი, ხოლო დუღილის წერტილი არის პლუს 212 გრადუსი. ამ სისტემაში ერთი გრადუსი უდრის ამ ტემპერატურებს შორის სხვაობის 1/180-ს. ამრიგად, დიაპაზონი 0-დან +100 გრადუსამდე ფარენჰეიტამდე შეესაბამება -18-დან +38 ცელსიუსამდე დიაპაზონს.

აბსოლუტური ნულოვანი ტემპერატურა

მოდით გავარკვიოთ რას ნიშნავს ეს პარამეტრი. აბსოლუტური ნული არის შეზღუდვის ტემპერატურის მნიშვნელობა, რომლის დროსაც იდეალური გაზის წნევა ფიქსირებული მოცულობისთვის ნულდება. ეს არის ყველაზე დაბალი ღირებულება ბუნებაში. როგორც მიხაილო ლომონოსოვმა იწინასწარმეტყველა, „ეს არის სიცივის უდიდესი ან ბოლო ხარისხი“. აქედან გამომდინარეობს, რომ გაზების თანაბარი მოცულობა, რომელიც ექვემდებარება იმავე ტემპერატურასა და წნევას, შეიცავს მოლეკულების ერთსა და იმავე რაოდენობას. რა მოჰყვება აქედან? არის გაზის მინიმალური ტემპერატურა, რომლის დროსაც მისი წნევა ან მოცულობა ნულამდე მიდის. ეს აბსოლუტური მნიშვნელობა შეესაბამება ნულ კელვინს, ანუ 273 გრადუს ცელსიუსს.

რამდენიმე საინტერესო ფაქტი მზის სისტემის შესახებ

მზის ზედაპირზე ტემპერატურა 5700 კელვინს აღწევს, ხოლო ბირთვის ცენტრში - 15 მილიონ კელვინს. მზის სისტემის პლანეტები ძლიერ განსხვავდებიან ერთმანეთისგან გათბობის დონის მიხედვით. ამრიგად, ჩვენი დედამიწის ბირთვის ტემპერატურა დაახლოებით იგივეა, რაც მზის ზედაპირზე. იუპიტერი ითვლება ყველაზე ცხელ პლანეტად. მისი ბირთვის ცენტრში ტემპერატურა ხუთჯერ მეტია, ვიდრე მზის ზედაპირზე. მაგრამ პარამეტრის ყველაზე დაბალი მნიშვნელობა დაფიქსირდა მთვარის ზედაპირზე - ეს იყო მხოლოდ 30 კელვინი. ეს მნიშვნელობა კიდევ უფრო დაბალია, ვიდრე პლუტონის ზედაპირზე.

ფაქტები დედამიწის შესახებ

1. ადამიანის მიერ დაფიქსირებული ყველაზე მაღალი ტემპერატურა იყო 4 მილიარდი გრადუსი ცელსიუსი. ეს მნიშვნელობა 250-ჯერ აღემატება მზის ბირთვის ტემპერატურას. რეკორდი ნიუ-იორკის ნატურალურმა ლაბორატორიამ ბრუკჰავენმა დაამყარა იონური კოლაიდერი, რომლის სიგრძე დაახლოებით 4 კილომეტრია.

2. ტემპერატურა ჩვენს პლანეტაზე ასევე ყოველთვის არ არის იდეალური და კომფორტული. მაგალითად, იაკუტიის ქალაქ ვერხნოიანსკში ზამთარში ტემპერატურა მინუს 45 გრადუს ცელსიუსამდე ეცემა. მაგრამ ეთიოპიის ქალაქ დალოლში საპირისპირო სიტუაციაა. იქ საშუალო წლიური ტემპერატურა პლუს 34 გრადუსია.

3. ყველაზე ექსტრემალური პირობები, რომლებშიც ადამიანები მუშაობენ, ფიქსირდება სამხრეთ აფრიკის ოქროს მაღაროებში. მაღაროელები მუშაობენ სამი კილომეტრის სიღრმეზე პლუს 65 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე.

ტემპერატურა- სკალარული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს მაკროსკოპული სისტემის ნაწილაკების საშუალო კინეტიკურ ენერგიას თავისუფლების ერთ ხარისხზე, რომელიც იმყოფება თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში.

მიღებული SI სიდიდეები, რომლებსაც აქვთ სპეციალური სახელი, მოიცავს ცელსიუს ტემპერატურას, რომელიც იზომება გრადუს ცელსიუსში. პრაქტიკაში, ცელსიუს გრადუსს ხშირად იყენებენ წყლის მნიშვნელოვან მახასიათებლებთან მათი ისტორიული კავშირის გამო - ყინულის დნობის წერტილი (0 °C) და დუღილის წერტილი (100 °C). ეს მოსახერხებელია, რადგან კლიმატური პროცესების უმეტესობა, ველურ ბუნებაში მიმდინარე პროცესები და ა.შ. დაკავშირებულია ამ დიაპაზონთან. ტემპერატურის ცვლილება ერთი გრადუსი ცელსიუსით უდრის ერთი კელვინის ტემპერატურის ცვლილებას. ამიტომ, 1967 წელს კელვინის ახალი დეფინიციის შემოღების შემდეგ, წყლის დუღილის წერტილმა შეწყვიტა მუდმივი საცნობარო წერტილის როლი და, როგორც ზუსტი გაზომვები აჩვენებს, ის აღარ არის 100 °C-ის ტოლი, მაგრამ ახლოსაა 99.975 °C

აბსოლუტური ტემპერატურის სასწორი- თერმოდინამიკური ტემპერატურის სკალა ან საერთაშორისო პრაქტიკული ტემპერატურის სკალა, რომელშიც ტემპერატურა იზომება აბსოლუტური ნულიდან კელვინებში (კელვინი)

აბსოლუტური ტემპერატურის მასშტაბი მეცნიერებაში შევიდა არა მხოლოდ იმისთვის, რომ გაზის კანონები უფრო მოსახერხებელი ყოფილიყო ფერმისთვის. მას აქვს ღრმა ფიზიკური მნიშვნელობა.
აბსოლუტური ტემპერატურის სკალა ან კელვინის სკალა ან თერმოდინამიკური ტემპერატურის სკალა აღიარებულია, როგორც მთავარი წონისა და ზომების საერთაშორისო კომიტეტის მიერ. თერმოდინამიკური ტემპერატურის მასშტაბის განმარტება ემყარება თერმოდინამიკის მეორე კანონს და იყენებს კარნოს ციკლს. თერმოდინამიკური მასშტაბის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა მისი დამოუკიდებლობა თერმომეტრიული ნივთიერებისგან.

მასშტაბის ხარისხის დასადგენად გამოიყენება ერთი საცნობარო წერტილი - წყლის სამმაგი წერტილი, ხოლო ტემპერატურის ინტერვალის ქვედა ზღვარი არის აბსოლუტური ნულოვანი წერტილი. წყლის სამმაგ წერტილს ენიჭება ტემპერატურა 273 15 K ზუსტად. კელვინი უდრის წყლის სამმაგი წერტილის თერმოდინამიკური ტემპერატურის /273,16 ნაწილს.
აბსოლუტური ტემპერატურის შკალას აქვს ნულოვანი წერტილი - 273 (G 273 O.
აბსოლუტური ტემპერატურის სკალა არის სკალა, რომელშიც ამოსავალ წერტილად აღებულია აბსოლუტური ნულის ტემპერატურის წერტილი. კელვინის მნიშვნელობა ცალსახად განისაზღვრება იმ მოთხოვნით, რომ წყლის სამმაგი წერტილის ტემპერატურა (საცნობარო ტემპერატურის წერტილი, რომლის დროსაც ნივთიერების თხევადი, მყარი და აირისებრი ფაზები წონასწორობაშია) უდრის 273 16 K. მაშინ ნორმალური ყინულისა და მდუღარე წყლის დნობის წერტილები აბსოლუტური მასშტაბით შეესაბამება 273 15 და 373 15 K ტემპერატურას, ხოლო ტემპერატურის ინტერვალი 1 K უდრის 1 C ტემპერატურის ინტერვალს.
აბსოლუტური ტემპერატურის სკალა არის ტემპერატურის სკალა, რომელიც განისაზღვრება თერმოდინამიკური მეთოდით ისე, რომ არ იყოს დამოკიდებული თერმომეტრიული ნივთიერების არჩევანზე. ამ მასშტაბის ნულოვანი წერტილი განისაზღვრება, როგორც უმაღლესი თერმოდინამიკურად შესაძლო ტემპერატურა. თერმოფიზიკაში ამჟამად გამოყენებული აბსოლუტური ტემპერატურის შკალა შემოიღო ლორდ კელვინმა (უილიამ ტომსონი) 1848 წელს და ამიტომ მას ასევე უწოდებენ კელვინის შკალას.
ასევე არსებობს ტემპერატურის აბსოლუტური სკალა, რომელიც იყენებს გრადუსებს ფარენჰაიტის შკალაზე.
აბსოლუტური ტემპერატურული შკალის დადგენის მიზანშეწონილობა, ნებისმიერი კონკრეტული ნივთიერების თვისებებისგან დამოუკიდებელი, უკვე აღინიშნა თავში.
კელვინისა და რანკინის სასწორები არის აბსოლუტური ტემპერატურის სასწორები, რომლებიც ეფუძნება თერმოდინამიკის კანონებს და აბსოლუტური ტემპერატურის აუზის იდეას.
აბსოლუტური თერმოდინამიკური ტემპერატურის მასშტაბი იდენტურია აბსოლუტური ტემპერატურის ემპირიული სკალის.
ამასთან დაკავშირებით, შემოთავაზებული იქნა ორი აბსოლუტური ტემპერატურის სკალა - კელვინი და რანკინი, რომლებიც განსხვავდებიან მათში მიღებული ტემპერატურის საზომი ერთეულის მნიშვნელობით.
ამ სტატიის დასაწყისში აღინიშნა, რომ აბსოლუტური ტემპერატურის მასშტაბის დადგენა შესაძლებელია თერმოდინამიკის მეორე კანონის საფუძველზე ნებისმიერი ურთიერთობის გამოყენებით და T ტემპერატურის სხვა მდგომარეობის პარამეტრებთან დაკავშირებით.
გარდა ცენტიგრადის მასშტაბისა, აბსოლუტური ტემპერატურის სკალა გამოიყენება მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში.
ამ დასკვნების საფუძველზე შეიქმნა ტემპერატურის სკალა, რომელსაც აბსოლუტური ტემპერატურის სკალა ეწოდება.

7. შინაგანი ენერგია.

შინაგანი ენერგიასხეული (აღნიშნულია როგორც ეან უ) არის მოლეკულური ურთიერთქმედების და მოლეკულის თერმული მოძრაობების ენერგიების ჯამი. შიდა ენერგია არის სისტემის მდგომარეობის უნიკალური ფუნქცია. ეს ნიშნავს, რომ როდესაც სისტემა აღმოჩნდება მოცემულ მდგომარეობაში, მისი შინაგანი ენერგია იღებს ამ მდგომარეობის თანდაყოლილ ღირებულებას, მიუხედავად სისტემის წინა ისტორიისა. შესაბამისად, ერთი მდგომარეობიდან მეორეზე გადასვლისას შინაგანი ენერგიის ცვლილება ყოველთვის ტოლი იქნება მის მნიშვნელობებს შორის განსხვავებას საბოლოო და საწყის მდგომარეობებში, მიუხედავად იმისა, თუ რა გზაზე მოხდა გადასვლა.

§ - ქიმიური პოტენციალი

§ - ნაწილაკების რაოდენობა სისტემაში

ტემპერატურა და მისი გაზომვა.

ექსპერიმენტული გაზის კანონები.

1. თერმული წონასწორობა. ტემპერატურა.

ტემპერატურაარის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს სხეულის გაცხელების ხარისხს. თუ ორი სხვადასხვა ტემპერატურის სხეული შეხებაა, მაშინ, როგორც გამოცდილება გვიჩვენებს, მით უფრო გახურებული სხეული გაცივდება და ნაკლებად გახურებული გაცხელდება, ე.ი. ხდება სითბოს გაცვლა- ენერგიის გადაცემა უფრო გახურებული სხეულიდან ნაკლებად გაცხელებულზე სამუშაოს შესრულების გარეშე.

სითბოს გაცვლის დროს გადაცემულ ენერგიას ე.წ სითბოს რაოდენობა.

სხეულების კონტაქტში მოყვანიდან გარკვეული დროის შემდეგ ისინი იძენენ გათბობის იგივე ხარისხს, ე.ი. მდგომარეობაში ჩამოსვლა თერმული წონასწორობა.

Თერმული წონასწორობა- ეს არის თერმული კონტაქტის მქონე სხეულების სისტემის მდგომარეობა, რომელშიც სითბოს გაცვლა არ ხდება და სხეულების ყველა მაკროპარამეტრი უცვლელი რჩება, თუ გარე პირობები არ იცვლება.

ამ შემთხვევაში, ორი პარამეტრი - მოცულობა და წნევა - შეიძლება განსხვავდებოდეს სისტემის სხვადასხვა ორგანოსთვის, ხოლო მესამე, ტემპერატურა, თერმული წონასწორობის შემთხვევაში, სისტემის ყველა სხეულისთვის ერთნაირია. ტემპერატურის განსაზღვრა ემყარება ამას.

ფიზიკურ პარამეტრს, რომელიც ერთნაირია სისტემის ყველა სხეულისთვის, რომელიც თერმული წონასწორობის მდგომარეობაშია, ეწოდება ტემპერატურაამ სისტემას.

მაგალითად, სისტემა შედგება ორი ჭურჭლისგან გაზით. დავუკავშირდეთ მათ. მათში გაზის მოცულობა და წნევა შეიძლება განსხვავებული იყოს, მაგრამ სითბოს გაცვლის შედეგად ტემპერატურა იგივე გახდება.

2.ტემპერატურის გაზომვა.

ტემპერატურის გასაზომად გამოიყენება ფიზიკური ინსტრუმენტები - თერმომეტრები, რომლებშიც ტემპერატურის მნიშვნელობა ფასდება ნებისმიერი პარამეტრის ცვლილებით.

თერმომეტრის შესაქმნელად დაგჭირდებათ:

შეარჩიეთ თერმომეტრიული ნივთიერება, რომლის პარამეტრები (მახასიათებლები) იცვლება ტემპერატურის ცვლილებებით (მაგალითად, ვერცხლისწყალი, ალკოჰოლი და ა.შ.);

აირჩიეთ თერმომეტრიული მნიშვნელობა, ე.ი. მნიშვნელობა, რომელიც იცვლება ტემპერატურის მიხედვით (მაგალითად, ვერცხლისწყლის ან ალკოჰოლის სვეტის სიმაღლე, ელექტრული წინააღმდეგობის მნიშვნელობა და ა.შ.);

თერმომეტრის დაკალიბრება, ე.ი. შექმენით სკალა, რომელზედაც მოხდება ტემპერატურის გაზომვა. ამისათვის თერმომეტრიული სხეული თერმულ კონტაქტში შედის სხეულებთან, რომელთა ტემპერატურაც მუდმივია. მაგალითად, ცელსიუსის მასშტაბის აგებისას წყლისა და ყინულის ნარევის ტემპერატურა დნობის მდგომარეობაში მიიღება 00C, ხოლო წყლის ორთქლისა და წყლის ნარევის ტემპერატურა დუღილის მდგომარეობაში 1 წნევით. ბანკომატი - 1000C-ზე. თხევადი სვეტის პოზიცია აღინიშნება ორივე შემთხვევაში, შემდეგ კი მანძილი მიღებულ ნიშნებს შორის იყოფა 100 განყოფილებად.

ტემპერატურის გაზომვისას თერმომეტრი თერმომეტრს აღწევს იმ სხეულთან, რომლის ტემპერატურაც გაზომილია და თერმობალანსის დამყარების შემდეგ (თერმომეტრის ჩვენებები წყვეტს ცვლილებას), იკითხება თერმომეტრის მაჩვენებელი.

3. ექსპერიმენტული გაზის კანონები.

სისტემის მდგომარეობის აღმწერი პარამეტრები ურთიერთდამოკიდებულია. სამი პარამეტრის ერთმანეთზე დამოკიდებულების დადგენა ძნელია, ამიტომ ცოტა გავამარტივოთ დავალება. განვიხილოთ ის პროცესები, რომლებშიც

ა) ნივთიერების (ან მასის) რაოდენობა მუდმივია, ე.ი. ν=const (m=const);

ბ) ერთ-ერთი პარამეტრის მნიშვნელობა ფიქსირდება, ე.ი. მუდმივად ან წნევა, ან მოცულობა, ან ტემპერატურა.

ასეთ პროცესებს ე.წ იზოპროცესები.

1).იზოთერმული პროცესიიმათ. პროცესი, რომელიც ხდება იმავე რაოდენობის ნივთიერებით მუდმივ ტემპერატურაზე.

გამოიკვლია ბოილი (1662) და მარიოტი (1676).

გამარტივებული ექსპერიმენტული სქემა ასეთია. განვიხილოთ მოძრავი დგუშით დახურული გაზიანი ჭურჭელი, რომელზედაც დაყენებულია წონები გაზის წნევის დასაბალანსებლად.

გამოცდილებამ აჩვენა, რომ წნევის პროდუქტი და გაზის მოცულობა მუდმივ ტემპერატურაზე არის მუდმივი მნიშვნელობა. Ეს ნიშნავს

PV= კონსტ

ბოილ-მარიოტის კანონი.

გაზის ν მოცემული რაოდენობის V მოცულობა მუდმივ ტემპერატურაზე t0 უკუპროპორციულია მისი წნევის, ე.ი. . .

იზოთერმული პროცესების გრაფიკები.

მუდმივ ტემპერატურაზე წნევის და მოცულობის გრაფიკს იზოთერმი ეწოდება. რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით უფრო მაღალია იზოთერმი გრაფიკზე.

2).იზობარული პროცესიიმათ. პროცესი, რომელიც ხდება იმავე რაოდენობის ნივთიერებით მუდმივი წნევის დროს.

გამოიკვლია გეი-ლუსაკი (1802).

გამარტივებული დიაგრამა შემდეგია. გაზის კონტეინერი იხურება მოძრავი დგუშით, რომელზედაც დამონტაჟებულია წონა, რომელიც აბალანსებს გაზის წნევას. კონტეინერი გაზით თბება.

გამოცდილებამ აჩვენა, რომ როდესაც გაზი თბება მუდმივი წნევით, მისი მოცულობა იცვლება შემდეგი კანონის მიხედვით: სადაც V 0 არის გაზის მოცულობა t0 = 00C ტემპერატურაზე; V არის გაზის მოცულობა t0 ტემპერატურაზე, α v არის მოცულობითი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი,

გეი-ლუსაკის კანონი.

მოცემული რაოდენობის გაზის მოცულობა მუდმივ წნევაზე დამოკიდებულია წრფივად ტემპერატურაზე.

იზობარული პროცესების გრაფიკები.

მუდმივი წნევის დროს გაზის მოცულობის გრაფიკს ტემპერატურის მიმართ იზობარი ეწოდება.

თუ იზობარებს ექსტრაპოლაციას მოვახდენთ (განვაგრძობთ) დაბალი ტემპერატურის რეგიონში, მაშინ ისინი ყველა გადაიყრება t0 = - 2730C ტემპერატურის შესაბამის წერტილში.

3).იზოქორული პროცესი, ე.ი. პროცესი, რომელიც ხდება იმავე რაოდენობის ნივთიერებით მუდმივი მოცულობით.

შეისწავლა ჩარლზმა (1802).

გამარტივებული დიაგრამა შემდეგია. გაზიანი კონტეინერი იხურება მოძრავი დგუშით, რომელზედაც დამონტაჟებულია წონები გაზის წნევის დასაბალანსებლად. ჭურჭელი თბება.

გამოცდილებამ აჩვენა, რომ როდესაც გაზი თბება მუდმივი მოცულობით, მისი წნევა იცვლება შემდეგი კანონის მიხედვით: სადაც P 0 არის გაზის მოცულობა t0 = 00C ტემპერატურაზე; P – გაზის მოცულობა t0 ტემპერატურაზე, α p – წნევის ტემპერატურული კოეფიციენტი,

ჩარლზის კანონი.

გაზის მოცემული რაოდენობის წნევა მუდმივ მოცულობაზე წრფივად დამოკიდებულია ტემპერატურაზე.

გაზის წნევის გრაფიკს მუდმივი მოცულობის ტემპერატურასთან მიმართებაში იზოქორე ეწოდება.

თუ ჩვენ ექსტრაპოლაციას (გავაგრძელებთ) იზოქორებს დაბალი ტემპერატურის რეგიონში, მაშინ ისინი ყველა გადაიყრება t0 = - 2730C ტემპერატურის შესაბამის წერტილში.

4. აბსოლუტური თერმოდინამიკური მასშტაბი.

ინგლისელმა მეცნიერმა კელვინმა შესთავაზა ტემპერატურის შკალის დასაწყისი მარცხნივ 2730-მდე გადატანა და ამ წერტილის ტემპერატურა აბსოლუტური ნულის დარქმევა. ახალი მასშტაბის მასშტაბი იგივეა, რაც ცელსიუსის მასშტაბი. ახალ სკალას ეწოდება კელვინის მასშტაბი ან აბსოლუტური თერმოდინამიკური მასშტაბი. საზომი ერთეულია კელვინი.

ნულ გრადუს ცელსიუსს შეესაბამება 273 კ. ტემპერატურა კელვინის შკალაზე აღინიშნება ასო T-ით.

თ= ტ0 C+ 273

ტ0 C= თ– 273

ახალი სასწორი უფრო მოსახერხებელი აღმოჩნდა გაზის კანონების ჩასაწერად.

ტემპერატურა არის:

ენციკლოპედიური ლექსიკონი. 2009 წ.

ტემპერატურისა და ტემპერატურის მასშტაბების კონცეფცია

ტემპერატურის საზომი ხელსაწყოები

ლექცია No7

უკონტაქტო მექანიზმის პოზიციის სენსორები

უკონტაქტო პოზიციის სენსორების ყველაზე გავრცელებული ტიპებია: ინდუქციური, გენერატორი, მაგნიტური ლერწმის გადამრთველი და ფოტოელექტრონული. ამ სენსორებს არ აქვთ მექანიკური შეხება მოძრავ ობიექტთან, რომლის პოზიცია კონტროლდება.

უკონტაქტო პოზიციის სენსორები უზრუნველყოფენ მექანიზმის გააქტიურების მაღალ სიჩქარეს და მაღალ სიხშირეს. ამ სენსორების გარკვეული მინუსი არის მათი სიზუსტის დამოკიდებულება მიწოდების ძაბვისა და ტემპერატურის ცვლილებებზე. მოთხოვნებიდან გამომდინარე, ამ მოწყობილობების გამომავალი მოწყობილობა შეიძლება იყოს უკონტაქტო ლოგიკური ელემენტი ან ელექტრული რელე.

ელექტროძრავების ზუსტი გაჩერების სქემებში, უკონტაქტო სენსორები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც შემცირებულ სიჩქარეზე გადასვლის ბრძანების გასაცემად, ასევე საბოლოო გაჩერებისთვის.

თერმოწყვილი

წინააღმდეგობის თერმომეტრი

პირომეტრი

ტემპერატურა არის სიდიდე, რომელიც ახასიათებს სხეულის თერმულ მდგომარეობას. კინეტიკური თეორიის მიხედვით, ტემპერატურა განისაზღვრება, როგორც მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის საზომი. მაშასადამე, ტემპერატურა არის პირობითი სტატისტიკური სიდიდე პირდაპირპროპორციული სხეულის მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგიისა.

”... ტემპერატურის საზომი არის არა მოძრაობა, არამედ ამ მოძრაობის ქაოტური ბუნება. სხეულის მდგომარეობის შემთხვევითობა განსაზღვრავს მის ტემპერატურულ მდგომარეობას და ეს იდეა (რომელიც პირველად ბოლცმანმა შეიმუშავა), რომ სხეულის გარკვეული ტემპერატურული მდგომარეობა სულაც არ არის განსაზღვრული მოძრაობის ენერგიით, არამედ ამ მოძრაობის შემთხვევითობით. , არის ახალი კონცეფცია ტემპერატურული ფენომენების აღწერილობაში, რომელიც უნდა გამოვიყენოთ.“ (P. L. Kapitsa)

ერთეულთა საერთაშორისო სისტემაში (SI) თერმოდინამიკური ტემპერატურა არის შვიდი საბაზისო ერთეულიდან ერთ-ერთი და გამოიხატება კელვინებში. მიღებული SI სიდიდეები, რომლებსაც აქვთ სპეციალური სახელი, მოიცავს ცელსიუს ტემპერატურას, რომელიც იზომება გრადუს ცელსიუსში. პრაქტიკაში, ცელსიუსის გრადუსი ხშირად გამოიყენება წყლის მნიშვნელოვან მახასიათებლებთან მათი ისტორიული კავშირის გამო - ყინულის დნობის წერტილი (0 ° C) და დუღილის წერტილი (100 ° C).

t= T-T o (7.1),

სადაც T o =273,15 K;

t- ტემპერატურა ცელსიუს გრადუსებში;

T - ტემპერატურა კელვინში.

ცელსიუს გრადუსებში გამოხატული ტემპერატურა აღინიშნება "°C".

ფიზიკური სიდიდის ერთეულის ზომის მიხედვით, ცელსიუსის ხარისხი ტოლია კელვინის.

ტემპერატურა იზომება საზომი ხელსაწყოების გამოყენებით, რომლებიც იყენებენ სითხეების, აირების და მყარი ნივთიერებების სხვადასხვა თერმომეტრულ თვისებებს. ასეთი საზომი ხელსაწყოები მოიცავს:

გაფართოების თერმომეტრები;

მანომეტრიული თერმომეტრები;

წინააღმდეგობის თერმომეტრები რაციონმეტრებით ან ხიდებით;

თერმოწყვილები მილივოლტმეტრით ან პოტენციომეტრებით;

რადიაციული პირომეტრები.

ტემპერატურა იზომება კონტაქტური (მედეგობის თერმომეტრების, მანომეტრიული თერმომეტრების და თერმოელექტრული თერმომეტრების გამოყენებით) და უკონტაქტო (პირომეტრების გამოყენებით) მეთოდებით.

დასამახსოვრებელი რამ:

ტემპერატურის გაზომვის ყველაზე მაღალი სიზუსტე მიიღწევა კონტაქტის გაზომვის მეთოდების გამოყენებით;

უკონტაქტო მეთოდი გამოიყენება მაღალი ტემპერატურის გასაზომად, სადაც შეუძლებელია კონტაქტის მეთოდებით გაზომვა და არ არის საჭირო მაღალი სიზუსტე.

ტემპერატურის საზომი სისტემა არის თერმომეტრიული გადამყვანის (სენსორის) და მეორადი საზომი მოწყობილობის კომბინაცია.

თერმომეტრიული გადამყვანი არის ტემპერატურის საზომი გადამყვანი, რომელიც შექმნილია გაზომვის ინფორმაციის სიგნალის გენერირებისთვის შემდგომი კონვერტაციის, დამუშავების ან/და შენახვის გადაცემისთვის ხელსაყრელ ფორმაში, მაგრამ არ ექვემდებარება უშუალო აღქმას დაკვირვებით.

თერმომეტრიული გადამყვანები მოიცავს:

წინააღმდეგობის თერმომეტრები;

თერმოელექტრული თერმომეტრები (თერმოწყვილები);

რადიაციული პირომეტრის ტელესკოპი.

ცხრილი 1

მეორადი საზომი მოწყობილობა არის საზომი ინსტრუმენტი, რომელიც გარდაქმნის თერმომეტრიული გადამყვანის გამომავალ სიგნალს ციფრულ მნიშვნელობად.

რაციომეტრები, ხიდები, მილივოლტმეტრები და ავტომატური პოტენციომეტრები გამოიყენება როგორც მეორადი საზომი ინსტრუმენტები.

ტემპერატურის გაზომვის მეთოდები და ტექნიკური საშუალებები

1. გაფართოების თერმომეტრები და წნევის თერმომეტრები

თხევადი მინის თერმომეტრები.

ტემპერატურის საზომი უძველესი მოწყობილობები - თხევადი მინის თერმომეტრები - იყენებენ სხეულების თერმული გაფართოების თერმომეტრულ თვისებას. თერმომეტრების მოქმედება ემყარება განსხვავებას თერმომეტრული ნივთიერებისა და გარსის თერმო გაფართოების კოეფიციენტებში, რომელშიც ის მდებარეობს (თერმომეტრული მინა ან, ნაკლებად ხშირად, კვარცი).

თხევადი თერმომეტრი შედგება მინის ბოთლისა და კაპილარული მილისგან. თერმომეტრიული ნივთიერება ავსებს ბუშტს და ნაწილობრივ კაპილარულ მილს. კაპილარულ მილში თავისუფალი ადგილი ივსება ინერტული გაზით ან შეიძლება იყოს ვაკუუმში. კაპილარული მილის ნაწილი, რომელიც გამოდის სასწორის ზედა განყოფილების მიღმა, ემსახურება თერმომეტრის დაცვას ზედმეტი გადახურებისგან დაზიანებისგან.

ქიმიურად სუფთა ვერცხლისწყალი ყველაზე ხშირად გამოიყენება როგორც თერმომეტრიული ნივთიერება. ის არ სველებს მინას და რჩება თხევადი ტემპერატურის ფართო დიაპაზონში. გარდა ვერცხლისწყლისა, შუშის თერმომეტრებში თერმომეტრულ ნივთიერებებად, ძირითადად, ორგანული წარმოშობის სხვა სითხეებიც გამოიყენება. მაგალითად: მეთილის და ეთილის სპირტი, ნავთი, პენტანი, ტოლუოლი, გალიუმი, ტალიუმის ამალგამი.

შუშის თხევადი თერმომეტრების მთავარი უპირატესობა არის გამოყენების სიმარტივე და საკმაოდ მაღალი გაზომვის სიზუსტე თუნდაც მასობრივი წარმოების თერმომეტრებისთვის. შუშის თერმომეტრების ნაკლოვანებებს შორისაა: სასწორის ცუდი ხილვადობა (თუ არ იყენებთ სპეციალურ გამადიდებელ ოპტიკას) და წაკითხვის ავტომატური ჩაწერის, დისტანციებზე წაკითხვის გადაცემის და მათი შეკეთების შეუძლებლობას.

შუშის თხევადი თერმომეტრები ფართოდ გამოიყენება და ხელმისაწვდომია შემდეგ ძირითად ჯიშებში:

1. ტექნიკური ვერცხლისწყალი, ჩადგმული სასწორით, ქვედა ნაწილით ჩაეფლო საზომ გარემოში, სწორი და კუთხოვანი;

2. ლაბორატორიული ვერცხლისწყალი, ჯოხი ან ჩადგმული სასწორით, ჩაეფლო გაზომილ გარემოში გაზომილი ტემპერატურის ნიშნულამდე, სწორი, მცირე გარე დიამეტრით;

3. თხევადი თერმომეტრები (არა ვერცხლისწყალი); 4. გაზრდილი სიზუსტე და სამაგალითო ვერცხლისწყლის თერმომეტრები;

5. ელექტრული კონტაქტის ვერცხლისწყლის თერმომეტრები ჩაშენებული სასწორით, კონტაქტებით შედუღებული კაპილარულ მილში ვერცხლისწყლის სვეტით ელექტრული წრედის გატეხვის (ან დახურვისთვის);

6. სპეციალური თერმომეტრები, მათ შორის მაქსიმალური (სამედიცინო და სხვა), მინიმალური, მეტეოროლოგიური და სხვა დანიშნულების.

მანომეტრიული თერმომეტრები

მანომეტრიული თერმომეტრების მოქმედება ემყარება ნივთიერების წნევის დამოკიდებულების გამოყენებას მუდმივ მოცულობაზე ტემპერატურაზე. მანომეტრიული თერმომეტრის დახურული საზომი სისტემა შედგება მგრძნობიარე ელემენტისგან, რომელიც გრძნობს გაზომილი საშუალების ტემპერატურას - ლითონის თერმული ცილინდრი, წნევის მრიცხველის სამუშაო ელემენტი, რომელიც ზომავს წნევას სისტემაში და გრძელი დამაკავშირებელი ლითონის კაპილარი. როდესაც საზომი საშუალო ტემპერატურა იცვლება, სისტემაში წნევა იცვლება, რის შედეგადაც სენსორული ელემენტი მოძრაობს ნემსით ან კალმით წნევის მრიცხველის მასშტაბის გასწვრივ, ტემპერატურის გრადუსით.

მანომეტრიული თერმომეტრები იყოფა სამ ძირითად ტიპად:

1. სითხე, რომელშიც მთელი საზომი სისტემა (თერმოცილინდრი, წნევის ლიანდაგი და დამაკავშირებელი კაპილარი) ივსება სითხით;

2. კონდენსაცია, რომლის დროსაც თერმული ცილინდრი ივსება ნაწილობრივ დაბალი დუღილის სითხით და ნაწილობრივ მისი გაჯერებული ორთქლით, ხოლო დამაკავშირებელი კაპილარული და წნევის მრიცხველი ივსება გაჯერებული თხევადი ორთქლით ან, უფრო ხშირად, სპეციალური გადამტანი სითხით. ;

3. გაზი, რომელშიც მთელი საზომი სისტემა ივსება ინერტული აირით.

მანომეტრიული თერმომეტრების უპირატესობებია დიზაინისა და გამოყენების შედარებითი სიმარტივე, დისტანციური ტემპერატურის გაზომვის შესაძლებლობა და კითხვის ავტომატურად ჩაწერის შესაძლებლობა. მანომეტრული თერმომეტრების ნაკლოვანებებს შორისაა: შედარებით დაბალი გაზომვის სიზუსტე (სიზუსტის კლასი 1.6; 2.5; 4.0 და ნაკლებად ხშირად 1.0); მოკლე მანძილი კითხვის დისტანციური გადაცემისთვის (არაუმეტეს 60 მეტრი) და შეკეთების სირთულე, თუ საზომი სისტემა დეპრესიულია.

მანომეტრიული თერმომეტრები ფართოდ არ გამოიყენება თბოელექტროსადგურებში. სამრეწველო სითბოს ენერგეტიკაში, ისინი უფრო ხშირია, განსაკუთრებით იმ შემთხვევებში, როდესაც აფეთქების ან ხანძარსაწინააღმდეგო პირობების გამო შეუძლებელია ტემპერატურის დისტანციური გაზომვის ელექტრული მეთოდების გამოყენება.

2. თერმოელექტრული თერმომეტრები

მეტალურგიაში ტემპერატურის გასაზომად ყველაზე ფართოდ გამოიყენება თერმოელექტრული თერმომეტრები, რომლებიც მუშაობენ ტემპერატურის დიაპაზონში -200-დან +2500 0C-მდე და ზემოთ. ამ ტიპის მოწყობილობა ხასიათდება მაღალი სიზუსტით და საიმედოობით, სისტემებში გამოყენების უნარით ავტომატური კონტროლისა და პარამეტრის რეგულირებისთვის, რაც დიდწილად განსაზღვრავს ტექნოლოგიური პროცესის პროგრესს მეტალურგიულ ერთეულებში.

თერმოელექტრული მეთოდის არსი არის ემფ-ის გაჩენა დირიჟორში, რომლის ბოლოებს აქვთ განსხვავებული ტემპერატურა. შედეგად მიღებული EMF-ის გასაზომად, იგი შედარებულია სხვა გამტარის EMF-თან, რომელიც ქმნის თერმოელექტრული წყვილი AB პირველთან, რომლის წრეშიც დენი მიედინება.

მოცემული წყვილის თერმო-EMF დამოკიდებულია მხოლოდ t 1 და t 2 ტემპერატურაზე და არ არის დამოკიდებული თერმოელექტროდების ზომებზე (სიგრძე, დიამეტრი), თბოგამტარობის მნიშვნელობებზე და ელექტრულ წინაღობაზე.

ტემპერატურის გაზომვის თერმოელექტრული მეთოდის მგრძნობელობის გასაზრდელად, ზოგიერთ შემთხვევაში გამოიყენება თერმოპილი: რამდენიმე თერმოწყვილი, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში, რომელთა სამუშაო ბოლოები არის t 2 ტემპერატურაზე, თავისუფალია ცნობილ და მუდმივ ტემპერატურაზე t 1.

თერმოელექტრული თერმომეტრების მოწყობილობა

თერმოელექტრული თერმომეტრი (TT) არის საზომი გადამყვანი, რომლის მგრძნობიარე ელემენტი (თერმოწყვილი) განთავსებულია სპეციალურ დამცავ ფიტინგში, რომელიც იცავს თერმოელექტროდებს მექანიკური დაზიანებისა და გაზომილი გარემოს ზემოქმედებისგან. ფიტინგები მოიცავს დამცავ საფარს და თავს, რომლის შიგნით არის საკონტაქტო მოწყობილობა დამჭერებით თერმოელექტროდების დასაკავშირებლად საზომი მოწყობილობიდან თერმომეტრამდე გამავალი მავთულებით. თერმოელექტროდები მთელ სიგრძეზე იზოლირებულია ერთმანეთისგან და დამცავი ფიტინგებისგან კერამიკული მილებით.

თერმოელექტროდად გამოიყენება მავთული 0,5 მმ დიამეტრით (კეთილშობილი ლითონები) და 3 მმ-მდე (ძირითადი ლითონები). თერმოწყვილის სამუშაო ბოლოში შეერთება იქმნება შედუღებით, შედუღებით ან გადახვევით. ეს უკანასკნელი მეთოდი გამოიყენება ვოლფრამი-რენიუმის და ვოლფრამო-მოლიბდენის თერმოწყვილებისთვის.

სტანდარტული და არასტანდარტული თერმოელექტრული თერმომეტრები

მეტალურგიაში გაზომვისთვის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება კომპიუტერული ტომოგრაფიები სტანდარტული კალიბრაციებით: პლატინა-როდიუმ-პლატინი (TPP), პლატინ-როდიუმ-პლატინი-რენიუმი (TPR), ქრომელ-ალუმელი (TCA), ქრომელ-წვეთები (TCC), ვოლფრამი- ვოლფრამის რენიუმი (TVR). ზოგიერთ შემთხვევაში გამოიყენება აგრეთვე არასტანდარტული კალიბრაციის კტ-ები: სპილენძ-კონსტანტანი, ვოლფრამი-მოლიბდენი (TVR) და სხვ.

მაღალ ტემპერატურაზე და აგრესიულ გარემოში ხანგრძლივი მუშაობის პირობებში ჩნდება კალიბრაციის მახასიათებლის არასტაბილურობა, რაც გამოწვეულია მრავალი მიზეზის გამო: თერმოელექტროდის მასალების დაბინძურება დამცავი საფარებიდან, კერამიკული იზოლატორებიდან და ღუმელის ატმოსფეროდან მინარევებით; შენადნობის ერთ-ერთი კომპონენტის აორთქლება; ორმხრივი დიფუზია შეერთების მეშვეობით. გადახრის სიდიდე შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი და მკვეთრად იზრდება ტემპერატურისა და მუშაობის ხანგრძლივობის მატებასთან ერთად. ეს გარემოებები უნდა იქნას გათვალისწინებული წარმოების პირობებში ტემპერატურის გაზომვების სიზუსტის შეფასებისას.

ტექნიკური TT-ის შემოწმება

CT დადასტურება მოდის თერმო-EMF-ის ტემპერატურული დამოკიდებულების დადგენაზე და შედეგად მიღებული კალიბრაციის სტანდარტულ მნიშვნელობებთან შედარებაზე.

დამთავრება ხორციელდება ორი მეთოდის გამოყენებით: მუდმივი ქულებით ან შედარებებით.

კალიბრაცია მუდმივი (საცნობარო) წერტილების გამოყენებით ყველაზე ზუსტია და გამოიყენება სტანდარტული თერმოწყვილებისთვის. შესამოწმებელი თერმოწყვილი მოთავსებულია ღუმელში მაღალი სისუფთავის ლითონით, რომელიც დამონტაჟებულია ღუმელში, ხოლო თერმო-EMF ცვლილების მრუდის ფართობი აღირიცხება ლითონის ტემპერატურის ზრდის ან კლებისას. ეს ტერიტორია შეესაბამება ლითონის დნობის ან კრისტალიზაციის ტემპერატურას და უფრო სასურველია დაკალიბრება კრისტალიზაციის წერტილის მიხედვით. საცნობარო ლითონებად გამოიყენება ოქრო, პალადიუმი, პლატინი და სხვ.

შედარების მეთოდი გამოიყენება სტანდარტული მეორე კლასის თერმოწყვილებისა და ტექნიკური CT-ების დასაკალიბრებლად. იგი მოიცავს უშუალოდ კალიბრირებული თერმოწყვილის თერმო-EMF-ის გაზომვას თავისუფალი ბოლოების მუდმივ ტემპერატურაზე t 0 = 0 0C და სამუშაო შეერთების t 2 სხვადასხვა ტემპერატურაზე, ეს უკანასკნელი განისაზღვრება სტანდარტული თერმომეტრის გამოყენებით. თერმული EMF გაზომვები ხორციელდება პორტატული პოტენციომეტრის გამოყენებით გაზომვის (წაკითხვის) სიზუსტით არაუმეტეს 0,1 მვ. ათვლა ტარდება ამ ტემპერატურაზე ზემოქმედების 10 წუთის შემდეგ.

თერმო-EMF-ის გაზომვა კომპენსაციის გზით

თერმოწყვილის თერმო-EMF-ის გაზომვა პირდაპირ, მუდმივი წინააღმდეგობის წრეში დენის გაზომვით, მილივოლტმეტრის გამოყენებით, შეიძლება გაკეთდეს შედარებით მარტივად. თუმცა, ამ მეთოდს აქვს მთელი რიგი უარყოფითი მხარეები, რაც ქმნის დამატებით შეცდომებს, რაც უმეტეს შემთხვევაში არ იძლევა მაღალი გაზომვის სიზუსტის მიღების საშუალებას.

გაზომვის ტექნოლოგიაში, პირდაპირი გაზომვის მეთოდების გარდა, ცნობილია კომპენსაციის მეთოდები ან უცნობი სიდიდის ცნობილ რაოდენობასთან კონტრასტის (შედარების) მეთოდები. კომპენსაციის მეთოდები საშუალებას იძლევა უფრო ზუსტი გაზომვები, თუმცა ყოველთვის არ არის ისეთი მარტივი, როგორც პირდაპირი გაზომვები.

თერმო-EMF გაზომვის კომპენსაციის მთავარი უპირატესობა მილივოლტმეტრის გამოყენებით პირდაპირ გაზომვასთან შედარებით არის ის, რომ გაზომვის მომენტში დენი თერმოწყვილების წრეში არის 0. ეს ნიშნავს, რომ გარე წრედის წინააღმდეგობის მნიშვნელობას არ აქვს მნიშვნელობა. : არ არის საჭირო გარე მიკროსქემის წინააღმდეგობის რეგულირება. არ არის საჭირო ფიქრი გარემოს ტემპერატურის გავლენის შესახებ გარე წრედზე.

ავტომატური პოტენციომეტრები

ავტომატური პოტენციომეტრები გამოიყენება თერმო-EMF-ის კომპენსაციის გაზომვისთვის არაავტომატური პოტენციომეტრებისთვის დამახასიათებელი ხელით მანიპულაციების გარეშე. ამ უკანასკნელში, მექანიკური მანიპულაციები დენის სტანდარტიზაციის შემდეგ მცირდება სლაიდერის ძრავის გადაადგილების შემდეგ საჭიროებამდე, სანამ გალვანომეტრის ნემსი არ მიაღწევს ნულს. ამ შემთხვევაში, ძრავა მოძრაობს ძალიან კონკრეტული მიმართულებით.

ავტომატური პოტენციომეტრის საზომი წრე, პრინციპში, არაფრით განსხვავდება არაავტომატური პოტენციომეტრის სქემისგან.

წრეს აქვს სამი ძაბვის წყარო (ბატარეა B, ნორმალური ელემენტი NE და თერმოწყვილი T) და სამი წრე. ბატარეის წრე მზადდება ხიდის სახით: BD დიაგონალი იკვებება, ხოლო CA დიაგონალი უკავშირდება თერმოწყვილების წრეს. ნორმალური ელემენტის წრე დაკავშირებულია კომპენსაციის მიკროსქემის CD მკლავთან. P გადამრთველის გამოყენებით, EC-ის ელექტრონული გამაძლიერებელი (ვიბრაციის გადამყვანის ჩათვლით) დაკავშირებულია თერმოწყვილის წრედთან ან ნორმალურ ელემენტთან. როდესაც ნორმალური ელემენტის წრე ჩართულია, შემოდის შუნტის წინააღმდეგობა R1, ელექტრონული გამაძლიერებლის პარალელურად, რადგან ამ შემთხვევაში დისბალანსის ძაბვის სიდიდე გაცილებით მეტია, ვიდრე თერმოწყვილის წრედის ჩართვისას.

ელექტრონულ ავტომატურ პოტენციომეტრებს ზოგჯერ უწოდებენ მოწყობილობებს უწყვეტი დაბალანსებით, რადგან დისბალანსი აქ იზომება ალტერნატიული დენის სიხშირით 50 ჰც.

3. ელექტრული წინააღმდეგობის თერმომეტრები

მეტალურგიულ პრაქტიკაში 6500C-მდე ტემპერატურის გასაზომად გამოიყენება წინააღმდეგობის თერმომეტრები (RT), რომელთა მუშაობის პრინციპი ემყარება ნივთიერების ელექტრული წინააღმდეგობის ტემპერატურაზე დამოკიდებულებას. ამ დამოკიდებულების ცოდნა, საშუალო ტემპერატურა, რომელშიც ის ჩაეფლო, ფასდება თერმომეტრის წინააღმდეგობის მნიშვნელობის ცვლილებით. მოწყობილობის გამომავალი პარამეტრი არის ელექტრული რაოდენობა, რომელიც შეიძლება გაიზომოს ძალიან მაღალი სიზუსტით (0,020C-მდე), გადაიცეს დიდ დისტანციებზე და უშუალოდ გამოიყენება ავტომატური მართვისა და რეგულირების სისტემებში.

სუფთა ლითონები გამოიყენება როგორც მასალები ავტომობილის მგრძნობიარე ელემენტების: პლატინის, სპილენძის, ნიკელის, რკინისა და ნახევარგამტარების დასამზადებლად.

ფუნქციის ტიპი R = ვ(t) დამოკიდებულია მასალის ბუნებაზე და შეიძლება დაიწეროს როგორც წრფივი განტოლება R = R 0 (1 + at), სადაც a არის წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი, t არის ტემპერატურა.

ნახევარგამტარების წინააღმდეგობა მკვეთრად მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ანუ მათ აქვთ წინააღმდეგობის უარყოფითი ტემპერატურული კოეფიციენტი თითქმის ბრძანებით მეტი, ვიდრე ლითონები. ნახევარგამტარული წინააღმდეგობის თერმომეტრები (SRT) ძირითადად გამოიყენება დაბალი ტემპერატურის გასაზომად.

TSPP-ის უპირატესობაა მცირე ზომები, დაბალი ინერცია და მაღალი კოეფიციენტი. თუმცა, მათ ასევე აქვთ მნიშვნელოვანი უარყოფითი მხარეები:

1) ტემპერატურაზე წინააღმდეგობის დამოკიდებულების არაწრფივი ბუნება;

2) შემადგენლობისა და კალიბრაციის მახასიათებლების განმეორებადობის ნაკლებობა, რაც გამორიცხავს ამ ტიპის ცალკეული მანქანების ურთიერთშემცვლელობას. ეს იწვევს TSPP-ის გათავისუფლებას ინდივიდუალური დამთავრებით.

მანქანების ტიპები და დიზაინი

სხვადასხვა პრობლემის გადასაჭრელად მანქანები იყოფა საცნობარო, სამაგალითო და სამუშაო, რომლებიც თავის მხრივ იყოფა ლაბორატორიულ და ტექნიკურად.

ტექნიკური მანქანები მათი დანიშნულებისა და დიზაინის მიხედვით იყოფა: წყალქვეშა, ზედაპირული და შიდა; დაცული და არადაცული აგრესიული გარემოსგან; სტაციონარული და პორტატული; 1-ლი, მე-2 და მე-3 კლასის სიზუსტის თერმომეტრები და ა.შ. თერმომეტრი შედგება მგრძნობიარე ელემენტისგან, რომელიც მდებარეობს დამცავი ფოლადის კოლოფში, რომელზედაც შედუღებულია ფიტინგი. ფაიფურის მძივებით გამაგრებული მავთულები აკავშირებს სენსორული ელემენტის ტერმინალებს სათავეში მდებარე ტერმინალის ბლოკთან. თავი ზემოდან დახურულია სახურავით, ქვემოდან არის ჯირკვლის შესასვლელი, რომლის მეშვეობითაც მიეწოდება სამონტაჟო კაბელი. მაღალი წნევის მედიის ტემპერატურის გაზომვისას ავტომობილის საფარზე დამონტაჟებულია სპეციალური დამცავი (სამონტაჟო) ყელი.

სატრანსპორტო საშუალების მგრძნობიარე ელემენტი დამზადებულია თხელი ლითონის მავთულისგან ინდუქციური ჩარჩოებით ან ჩარჩოს გარეშე. მეტალურგიულ პრაქტიკაში გაცილებით ნაკლებად გავრცელებულია ნახევარგამტარული წინააღმდეგობის თერმომეტრები (SRTC) ტემპერატურის გაზომვისთვის -90-დან +180 0C-მდე. ისინი გამოიყენება თერმორელეებში, დაბალი ტემპერატურის რეგულატორებში, რომლებიც უზრუნველყოფენ გაზის ანალიზატორების მგრძნობიარე ელემენტების მაღალი სიზუსტით სტაბილიზაციას, ქრომატოგრაფებს, პირომეტრების კორპუსებს, თერმოელექტრო დანადგარების ელექტროდებს ლითონის შემადგენლობის გამოხატული ანალიზისთვის და ა.

რა არის ტემპერატურა?

რა არის ტემპერატურა? (განმარტება და ახსნა თუ შესაძლებელია)

საპიენტი იჯდა

ლათ. ტემპერატურა - ნორმალური მდგომარეობა
ტემპერატურა არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს მაკროსკოპული სისტემის ნაწილაკების საშუალო კინეტიკურ ენერგიას თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში. წონასწორობის მდგომარეობაში ტემპერატურას აქვს იგივე მნიშვნელობა სისტემის ყველა მაკროსკოპული ნაწილისთვის.
ტემპერატურის გასაზომად შეირჩევა თერმომეტრიული ნივთიერების გარკვეული თერმოდინამიკური პარამეტრი. ამ პარამეტრის ცვლილება აშკარად დაკავშირებულია ტემპერატურის ცვლილებასთან.

ბულატი 1

ტემპერატურა (ლათინური ტემპერატურა - სათანადო შერევა, ნორმალური მდგომარეობა) არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც დაახლოებით ახასიათებს მაკროსკოპული სისტემის ნაწილაკების საშუალო კინეტიკურ ენერგიას თავისუფლების ერთ გრადუსზე, რომელიც იმყოფება თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში. (http://ru.wikipedia.org/wiki/ტემპერატურა).
არსებითად, ტემპერატურა არის მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის საზომი.
Ek = 3/2 * k*T, სადაც Ek არის მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია, k არის ბოლცმანის მუდმივი = 1,38 * 10^-23 J/K, T არის ტემპერატურა (კელვინის გრადუსებში).
http://ru.wikipedia.org/wiki/Boltzmann_constant
უფრო ზოგადი თერმოდინამიკური განმარტებით: ტემპერატურა არის სისტემის ენტროპიის (აშლილობის ხარისხი) ცვლილების საპასუხო ცვლილება, როდესაც სისტემას ემატება სითბოს ერთეული რაოდენობა: 1/T = ΔS/ΔQ.

ეს არის მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარე და ასევე იმ პირობით, რომ მისი აღმოჩენა შესაძლებელია ელექტრომაგნიტური ტალღის გამოსხივების სპექტრის ინფრაწითელ დიაპაზონში.
აქედან გამომდინარე, ტემპერატურა დედამიწიდან 1000 კმ სიმაღლეზე არის ათასობით გრადუსი ცელსიუსი, მაგრამ იქ ის არ იგრძნობა იშვიათი ატმოსფეროს გამო.

ეს არის ქაოტური მიკროსკოპული მოძრაობის ენერგია თავისუფლების ხარისხზე.
საქმე იმაშია, რომ ქაოტური მოძრაობა საბოლოოდ ვრცელდება ყველა „თავისუფლების ხარისხზე“, ანუ მოძრაობის ყველა შესაძლო რეჟიმზე. მაგალითად, თუ მოლეკულას შეუძლია სამი მიმართულებით მოძრაობა და სამი მიმართულებით ბრუნვა, მაშინ დროთა განმავლობაში ენერგია თანაბრად გადანაწილდება ექვსივე მოძრაობაზე.
თუ მოლეკულას შეუძლია ზამბარის მსგავსად ვიბრაცია, მაშინ ენერგია შეაღწევს ამ მოძრაობაში. თუ მოლეკულას შეუძლია ფოტონების გამოსხივება, მაშინ იქაც შეაღწევს ქაოსი - მოლეკულა დაიწყებს ქაოტურად გამოსხივებას ფოტონების.
საბოლოოდ, როდესაც ყველაფერი წყდება, მოძრაობის ყველა შესაძლო ფორმა თანაბრად არის ჩართული - ამას ეწოდება "თერმოდინამიკური წონასწორობა". ამ მდგომარეობაში რამდენ ენერგიას შეადგენს 1 გრადუსზე (და თითოეული გრადუსი ენერგიის იგივე რაოდენობაა) ეწოდება "ტემპერატურა". მხოლოდ ჯოულიდან გრადუსამდე გადასაყვანად, თქვენ ასევე უნდა გაყოთ ბოლცმანის მუდმივზე.
თუ ორ ნივთიერებას, რომელთა მოლეკულებს აქვთ სხვადასხვა რაოდენობის თავისუფლების ხარისხი, მიეწოდება იგივე რაოდენობის ენერგია, მაშინ უფრო ცივი თავისუფლების მქონე ნივთიერება უფრო ცივი იქნება. სითბო მიედინება უფრო ცხელიდან ცივზე, შესაბამისად, სადაც მეტი თავისუფლების ხარისხია, ენერგია იქ არის მიმართული.

ანატოლი ხაპილინი

ეს არის პლანეტის ირგვლივ აკაშას პლაზმის აგზნების ხარისხის განსაზღვრის პირობითი ზომა, რომელიც თავის მხრივ მოძრაობს სტრუქტურების მოლეკულებს მისი აგზნების ადგილზე. მაგალითად, ცეცხლი, როგორც ეთერული მატერიის ელემენტი, უფრო ენერგიულია, ვიდრე ფიზიკური ელემენტები და, შესაბამისად, ლოკალურად აღაგზნებს პლაზმას, რომელიც გასდევს ყველაფერს და ყველას, ისევე როგორც სივრცეს სტრუქტურაში, რომელიც, მაგალითად, უნდა დაიწვას. იწყებს ელექტრონული კავშირების სტრუქტურების განადგურებას. რაც უფრო სუსტია ეს უკანასკნელი, მით უფრო სწრაფად იშლება ეს სტრუქტურა. და რაც უფრო მაღალია პლაზმის აგზნების ხარისხი წვის დროს, მაგალითად, აირის, მით უფრო ენერგიულია იგი. დაწვრილებით წყაროში.

ევგენი დიუბაილო

ტემპერატურა არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს მაკროსკოპული სისტემის ნაწილაკების საშუალო კინეტიკურ ენერგიას თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში.
მარტივად რომ ვთქვათ, ტემპერატურა ენერგიის საზომია

თერმოდინამიკური განმარტება

თერმოდინამიკური მიდგომის ისტორია

სიტყვა "ტემპერატურა" წარმოიშვა იმ დღეებში, როდესაც ხალხს სჯეროდა, რომ უფრო გაცხელებული სხეულები შეიცავს უფრო დიდ რაოდენობას სპეციალურ ნივთიერებას - კალორიულს, ვიდრე ნაკლებად გაცხელებულს. მაშასადამე, ტემპერატურა აღიქმებოდა, როგორც სხეულის მატერიისა და კალორიების ნარევის სიძლიერე. ამ მიზეზით, ალკოჰოლური სასმელების სიძლიერისა და ტემპერატურის საზომ ერთეულებს იგივე - გრადუსი ეწოდება.

ტემპერატურის განსაზღვრა სტატისტიკურ ფიზიკაში

ტემპერატურის საზომი ხელსაწყოები ხშირად კალიბრირებულია შედარებით მასშტაბებზე - ცელსიუსზე ან ფარენჰეიტზე.

პრაქტიკაში, ტემპერატურა ასევე იზომება

ყველაზე ზუსტი პრაქტიკული თერმომეტრი არის პლატინის წინააღმდეგობის თერმომეტრი. შემუშავებულია ტემპერატურის გაზომვის უახლესი მეთოდები, რომლებიც ეფუძნება ლაზერული გამოსხივების პარამეტრების გაზომვას.

ტემპერატურის ერთეულები და მასშტაბები

ვინაიდან ტემპერატურა არის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია, ცხადია, რომ ყველაზე ბუნებრივია მისი გაზომვა ენერგიის ერთეულებში (ანუ SI სისტემაში ჯოულებში). თუმცა, ტემპერატურის გაზომვა დაიწყო მოლეკულური კინეტიკური თეორიის შექმნამდე დიდი ხნით ადრე, ამიტომ პრაქტიკული სასწორები ზომავს ტემპერატურას ჩვეულებრივი ერთეულებით - გრადუსით.

აბსოლუტური ტემპერატურა. კელვინის ტემპერატურის მასშტაბი

აბსოლუტური ტემპერატურის ცნება შემოიღო W. Thomson-მა (კელვინი) და ამიტომ აბსოლუტური ტემპერატურის სკალა ეწოდება კელვინის სკალას ან თერმოდინამიკური ტემპერატურის სკალას. აბსოლუტური ტემპერატურის ერთეული არის კელვინი (K).

აბსოლუტური ტემპერატურის მასშტაბი ასე ეწოდება, რადგან ტემპერატურის ქვედა ზღვრის ძირითადი მდგომარეობის საზომი არის აბსოლუტური ნული, ანუ ყველაზე დაბალი შესაძლო ტემპერატურა, რომლის დროსაც პრინციპში შეუძლებელია ნივთიერებიდან თერმული ენერგიის ამოღება.

აბსოლუტური ნული განისაზღვრება, როგორც 0 K, რომელიც უდრის -273,15 °C.

კელვინის ტემპერატურის სკალა არის მასშტაბი, რომელიც იწყება აბსოლუტური ნულიდან.

დიდი მნიშვნელობა აქვს კელვინის თერმოდინამიკური სკალაზე დაფუძნებული საერთაშორისო პრაქტიკული სკალების შემუშავებას საცნობარო წერტილებზე - პირველადი თერმომეტრიის მეთოდებით განსაზღვრული სუფთა ნივთიერებების ფაზური გადასვლები. პირველი საერთაშორისო ტემპერატურის მასშტაბი მიღებული იქნა 1927 წელს ITS-27-ის მიერ. 1927 წლიდან მასშტაბი რამდენჯერმე განისაზღვრა (MTSh-48, MPTS-68, MTSh-90): შეიცვალა საცნობარო ტემპერატურა და ინტერპოლაციის მეთოდები, მაგრამ პრინციპი იგივე რჩება - მასშტაბის საფუძველია ფაზური გადასვლების ნაკრები. სუფთა ნივთიერებების თერმოდინამიკური ტემპერატურის გარკვეული მნიშვნელობებით და ამ წერტილებში დაკალიბრებული ინტერპოლაციის ინსტრუმენტებით. ITS-90 მასშტაბი ამჟამად მოქმედებს. ძირითადი დოკუმენტი (წესები მასშტაბის შესახებ) ადგენს კელვინის განმარტებას, ფაზური გადასვლის ტემპერატურის მნიშვნელობებს (საცნობარო წერტილებს) და ინტერპოლაციის მეთოდებს.

ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოყენებული ტემპერატურის სასწორები - როგორც ცელსიუსი, ასევე ფარენჰაიტი (ძირითადად აშშ-ში გამოიყენება) - არ არის აბსოლუტური და, შესაბამისად, მოუხერხებელია ექსპერიმენტების ჩატარებისას პირობებში, როდესაც ტემპერატურა ეცემა წყლის გაყინვის წერტილს ქვემოთ, რის გამოც ტემპერატურა უნდა იყოს გამოხატული. უარყოფითი რიცხვი. ასეთი შემთხვევებისთვის შემოიღეს აბსოლუტური ტემპერატურის სასწორები.

ერთს რანკინის სკალა ჰქვია, მეორეს კი აბსოლუტური თერმოდინამიკური სკალა (კელვინის მასშტაბი); მათი ტემპერატურა იზომება რანკინის (°Ra) და კელვინებში (K), შესაბამისად. ორივე სასწორი იწყება აბსოლუტური ნულის ტემპერატურაზე. ისინი განსხვავდებიან იმით, რომ კელვინის შკალაზე ერთი დაყოფის ფასი ტოლია ცელსიუსის შკალაზე გაყოფის ფასს, ხოლო რანკინის სკალაზე ერთი გაყოფის ფასი უდრის ფარენჰაიტის სკალით თერმომეტრების დაყოფის ფასს. წყლის გაყინვის წერტილი სტანდარტული ატმოსფერული წნევის დროს შეესაბამება 273,15 K, 0 °C, 32 °F.

კელვინის მასშტაბი მიბმულია წყლის სამ წერტილთან (273,16 K) და მასზეა დამოკიდებული ბოლცმანის მუდმივი. ეს ქმნის პრობლემებს მაღალი ტემპერატურის გაზომვების ინტერპრეტაციის სიზუსტეში. BIPM ახლა განიხილავს შესაძლებლობას გადავიდეს კელვინის ახალ განმარტებაზე და დააფიქსიროს ბოლცმანის მუდმივი, სამმაგი წერტილის ტემპერატურაზე მითითების ნაცვლად. .

ცელსიუსი

ტექნოლოგიაში, მედიცინაში, მეტეოროლოგიაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოიყენება ცელსიუსის მასშტაბი, რომელშიც წყლის სამმაგი წერტილის ტემპერატურაა 0,008 °C და, შესაბამისად, წყლის გაყინვის წერტილი 1 ატმ წნევის დროს არის 0 °. C. ამჟამად ცელსიუსის შკალა განისაზღვრება კელვინის სკალით: ერთი გაყოფის ფასი ცელსიუსის სკალაზე უდრის კელვინის სკალაზე გაყოფის ფასს, t(°C) = T(K) - 273,15. ამრიგად, წყლის დუღილის წერტილი, რომელიც თავდაპირველად ცელსიუსმა აირჩია, როგორც საცნობარო წერტილი 100 °C, დაკარგა თავისი მნიშვნელობა და თანამედროვე შეფასებით წყლის დუღილის წერტილი ნორმალურ ატმოსფერულ წნევაზე დაახლოებით 99,975 °C-ია ძალიან მოსახერხებელია, რადგან წყალი ძალიან გავრცელებულია ჩვენს პლანეტაზე და ჩვენი ცხოვრება მასზეა დაფუძნებული. ნულოვანი ცელსიუსი მეტეოროლოგიისთვის განსაკუთრებული წერტილია, რადგან ის დაკავშირებულია ატმოსფერული წყლის გაყინვასთან. მასშტაბი შემოგვთავაზა ანდერს ცელსიუსმა 1742 წელს.

ფარენჰაიტი

ინგლისში და განსაკუთრებით აშშ-ში გამოიყენება ფარენჰაიტის შკალა. ნულოვანი გრადუსი ცელსიუსი არის 32 გრადუსი ფარენჰეიტი, ხოლო 100 გრადუსი ცელსიუსი არის 212 გრადუსი ფარენჰეიტი.

ფარენჰაიტის მასშტაბის ამჟამინდელი განმარტება ასეთია: ეს არის ტემპერატურის სკალა, რომელშიც 1 გრადუსი (1 °F) უდრის წყლის დუღილის წერტილსა და ყინულის დნობის ტემპერატურას შორის ატმოსფერული წნევის 1/180-ის სხვაობას, და ყინულის დნობის წერტილი არის +32 °F. ტემპერატურა ფარენჰაიტის შკალაზე დაკავშირებულია ტემპერატურასთან ცელსიუსის შკალაზე (t °C) თანაფარდობით t °C = 5/9 (t °F - 32), t °F = 9/5 t °C + 32. შემოთავაზებული G. Fahrenheit-ის მიერ 1724 წელს.

Reaumur მასშტაბი

გადასვლები სხვადასხვა მასშტაბებიდან

ტემპერატურის სასწორების შედარება

¹ ადამიანის სხეულის ნორმალური საშუალო ტემპერატურაა 36,6 °C ±0,7 °C, ან 98,2 °F ±1,3 °F. ჩვეულებრივ ციტირებული მნიშვნელობა 98,6°F არის ზუსტი კონვერტაცია მე-19 საუკუნის გერმანული მნიშვნელობის ფარენჰეიტზე 37°C. თუმცა, ეს მნიშვნელობა არ არის ადამიანის სხეულის ნორმალური საშუალო ტემპერატურის ფარგლებში, ვინაიდან სხეულის სხვადასხვა ნაწილების ტემპერატურა განსხვავებულია.

ამ ცხრილის ზოგიერთი მნიშვნელობა დამრგვალებულია.

ფაზური გადასვლების მახასიათებლები

სხვადასხვა ნივთიერების ფაზის გადასვლის წერტილების აღსაწერად გამოიყენება შემდეგი ტემპერატურის მნიშვნელობები:

• ანეილირების ტემპერატურა
• შედუღების ტემპერატურა
• სინთეზის ტემპერატურა
• ჰაერის ტემპერატურა
• ნიადაგის ტემპერატურა
• ჰომოლოგიური ტემპერატურა
• Debye ტემპერატურა (მახასიათებელი ტემპერატურა)

იხილეთ ასევე

შენიშვნები

ლიტერატურა

• სპასკი ბ.ი.ფიზიკის ისტორია ნაწილი I. - მოსკოვი: "უმაღლესი სკოლა", 1977 წ.
• სივუხინი დ.ვ.თერმოდინამიკა და მოლეკულური ფიზიკა. - მოსკოვი: "მეცნიერება", 1990 წ.