Presiunea gazului este determinată de impactul haotic al moleculelor în mișcare. Aceasta înseamnă că o scădere a presiunii în timpul răcirii gazului poate fi explicată printr-o scădere a energiei medii a mișcării de translație a moleculelor (). Presiunea gazului ajunge la zero atunci când, în conformitate cu legea de bază a teoriei cinetice moleculare:
Concentrația moleculelor de gaz n este considerată constantă și diferită de zero.
Temperatura absolută a unui gaz ideal
Există o limită pentru răcirea cu gaz. Zero absolut este temperatura la care se oprește mișcarea de translație a moleculelor.
Un gaz ideal (spre deosebire de gazele reale) rămâne în stare gazoasă la orice temperatură. Temperatura la care se oprește mișcarea de translație a moleculelor poate fi găsită din legea definită de J. Charles: coeficientul de temperatură de presiune al unui gaz ideal nu depinde de tipul de gaz și este egal cu 
. În acest caz, presiunea unui gaz ideal la o temperatură arbitrară este egală cu:
unde t este temperatura pe scara Celsius; - presiunea la . Să echivalăm presiunea din expresia (2) cu zero și să exprimăm temperatura la care moleculele unui gaz ideal își opresc mișcarea de translație:
V. Kelvin a presupus că valoarea rezultată a zero absolut ar corespunde încetării mișcării de translație a moleculelor oricărei substanțe. Temperaturi sub zero absolut (T=0 K) nu există în natură. Deoarece la o temperatură de zero absolut este imposibil să luați energia mișcării termice a moleculelor și să reduceți temperatura corpului, deoarece energia mișcării termice nu poate fi negativă. În laboratoare s-au obținut temperaturi apropiate de zero absolut (aproximativ o miime de grad).
Scala de temperatură termodinamică
Conform scalei de temperatură termodinamică (cunoscută și ca scara Kelvin), punctul de pornire este temperatura zero absolut. Temperatura este notată cu un T majuscul. Mărimea unui grad este aceeași cu un grad pe scara Celsius:
Derivatele vor fi aceleași dacă le luăm folosind diferite calcule de temperatură:
La trecerea de la scara Kelvin la scara Celsius, se păstrează definițiile coeficienților termici de dilatare volumetrică și ale coeficientului de presiune.
În Sistemul Internațional de Unități (SI), unitatea de bază a temperaturii se numește kelvin (K). Sistemul SI folosește scala de temperatură termodinamică pentru a măsura temperatura.
În conformitate cu acordul internațional, dimensiunea kelvin este determinată din următoarele condiții: temperatura punctului triplu al boilor este considerată a fi 273,16 K. Punctul triplu al apei în Celsius corespunde la 0,01 o C, temperatura de topire a gheții în kelvin este egal cu 273,15 K.
Temperatura măsurată în Kelvin se numește absolută. Relația dintre temperatura absolută și temperatura Celsius este reflectată de expresia:
Temperatura absolută, energia cinetică a moleculelor și presiunea unui gaz ideal
Energia medie a mișcării de translație a moleculelor este direct proporțională cu temperatura gazului:
unde este constanta lui Boltzmann. Formula (6) înseamnă că valoarea medie a energiei cinetice a mișcării de translație a moleculelor nu depinde de tipul de gaz ideal, ci este determinată doar de temperatura acestuia.
Presiunea unui gaz ideal este determinată numai de temperatura acestuia:
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
| Exercițiu | La ce temperatură pe scara Celsius energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor de gaz va fi egală cu J? |
| Soluţie | Ca bază pentru rezolvarea problemei, vom lua legea care leagă temperatura pe scara termodinamică și energia cinetică medie a moleculelor:
Să exprimăm temperatura absolută din (1.1): Să calculăm temperatura:
Temperatura în Kelvin și temperatura în Celsius sunt legate prin expresia: Constatăm că temperatura gazului este: |
| Răspuns |
EXEMPLUL 2
| Exercițiu | Cum se modifică energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor unui gaz ideal dacă procesul poate fi reprezentat prin graficul din Fig. 1? |
| Soluţie | Ca bază pentru rezolvarea problemei, luăm ecuația de stare a unui gaz ideal sub forma: |
Fiecare persoană întâlnește conceptul de temperatură în fiecare zi. Termenul a intrat ferm în viața noastră de zi cu zi: încălzim alimente într-un cuptor cu microunde sau gătim alimente în cuptor, ne interesează vremea de afară sau aflăm dacă apa din râu este rece - toate acestea sunt strâns legate de acest concept . Ce este temperatura, ce înseamnă acest parametru fizic, cum se măsoară? Vom răspunde la aceste și la alte întrebări în articol.
Cantitate fizica
Să ne uităm la ce este temperatura din punctul de vedere al unui sistem izolat în echilibru termodinamic. Termenul provine din latină și înseamnă „amestec adecvat”, „stare normală”, „proporționalitate”. Această mărime caracterizează starea de echilibru termodinamic al oricărui sistem macroscopic. În cazul în care este în dezechilibru, în timp are loc o tranziție a energiei de la obiectele mai încălzite la cele mai puțin încălzite. Rezultatul este egalizarea (modificarea) temperaturii în întregul sistem. Acesta este primul postulat (legea zero) al termodinamicii.
Temperatura determină distribuția particulelor constitutive ale sistemului după niveluri de energie și viteze, gradul de ionizare a substanțelor, proprietățile radiației electromagnetice de echilibru a corpurilor și densitatea totală a radiației volumetrice. Deoarece pentru un sistem care se află în echilibru termodinamic, parametrii enumerați sunt egali, ei se numesc de obicei temperatura sistemului.
Plasma
Pe lângă corpurile de echilibru, există sisteme în care starea este caracterizată de mai multe valori de temperatură care nu sunt egale între ele. Un bun exemplu este plasma. Este format din electroni (particule încărcate uşoare) şi ioni (particule cu încărcare grea). Când se ciocnesc, are loc un transfer rapid de energie de la electron la electron și de la ion la ion. Dar între elementele eterogene există o tranziție lentă. Plasma poate fi într-o stare în care electronii și ionii individual sunt aproape de echilibru. În acest caz, este posibil să se presupună temperaturi separate pentru fiecare tip de particule. Cu toate acestea, acești parametri vor diferi unul de celălalt.
Magneți
În corpurile în care particulele au un moment magnetic, transferul de energie are loc de obicei lent: de la translație la grade de libertate magnetice, care sunt asociate cu posibilitatea de a schimba direcțiile momentului. Se dovedește că există stări în care corpul este caracterizat de o temperatură care nu coincide cu parametrul cinetic. Ea corespunde mișcării înainte a particulelor elementare. Temperatura magnetică determină o parte a energiei interne. Poate fi atât pozitiv, cât și negativ. În timpul procesului de egalizare, energia va fi transferată de la particulele cu o temperatură mai mare la particulele cu o temperatură mai scăzută dacă acestea sunt ambele pozitive sau negative. În situația opusă, acest proces se va desfășura în direcția opusă - temperatura negativă va fi „mai mare” decât cea pozitivă.
De ce este necesar acest lucru?
Paradoxul este că omul obișnuit, pentru a efectua procesul de măsurare atât în viața de zi cu zi, cât și în industrie, nici nu are nevoie să știe ce este temperatura. Îi va fi suficient să înțeleagă că acesta este gradul de încălzire al unui obiect sau al mediului, mai ales că suntem familiarizați cu acești termeni încă din copilărie. Într-adevăr, majoritatea instrumentelor practice concepute pentru măsurarea acestui parametru măsoară de fapt alte proprietăți ale substanțelor care se modifică în funcție de nivelul de încălzire sau răcire. De exemplu, presiunea, rezistența electrică, volumul etc. În plus, astfel de citiri sunt recalculate manual sau automat la valoarea necesară.
Se pare că pentru a determina temperatura, nu este nevoie să studiezi fizica. Cea mai mare parte a populației planetei noastre trăiește după acest principiu. Dacă televizorul funcționează, atunci nu este nevoie să înțelegeți procesele tranzitorii ale dispozitivelor semiconductoare, să studiați priza sau modul în care este recepționat semnalul. Oamenii sunt obișnuiți cu faptul că în fiecare domeniu există specialiști care pot repara sau depana sistemul. Omul obișnuit nu vrea să-și obosească creierul, pentru că este mult mai bine să urmărească o telenovelă sau fotbal pe „cutie” în timp ce sorbi o bere rece.
Și vreau să știu
Dar sunt oameni, cel mai adesea aceștia sunt studenți, care, fie din curiozitate, fie din necesitate, sunt nevoiți să studieze fizica și să stabilească ce este temperatura cu adevărat. Drept urmare, în căutarea lor, ei se găsesc în jungla termodinamicii și îi studiază legea zero, prima și a doua. În plus, o minte curioasă va trebui să înțeleagă entropia. Și la sfârșitul călătoriei sale, probabil că va admite că definirea temperaturii ca parametru al unui sistem termic reversibil, care nu depinde de tipul de substanță de lucru, nu va adăuga claritate în sensul acestui concept. Și totuși, partea vizibilă va fi niște grade acceptate de sistemul internațional de unități (SI).
Temperatura ca energie cinetică
O abordare mai „tangibilă” se numește teoria cinetică moleculară. Din aceasta se formează ideea că căldura este considerată o formă de energie. De exemplu, energia cinetică a moleculelor și atomilor, un parametru mediat pe un număr imens de particule care se mișcă haotic, se dovedește a fi o măsură a ceea ce se numește în mod obișnuit temperatura unui corp. Astfel, particulele dintr-un sistem încălzit se mișcă mai repede decât într-un sistem rece.
Deoarece termenul în cauză este strâns legat de energia cinetică medie a unui grup de particule, ar fi destul de natural să folosim joule ca unitate de măsură a temperaturii. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă, ceea ce se explică prin faptul că energia mișcării termice a particulelor elementare este foarte mică în raport cu joule. Prin urmare, este incomod de utilizat. Mișcarea termică este măsurată în unități derivate din jouli folosind un factor de conversie special.
Unități de temperatură
Astăzi, trei unități principale sunt folosite pentru a afișa acest parametru. La noi, temperatura este determinată de obicei în grade Celsius. Această unitate de măsură se bazează pe punctul de solidificare al apei - valoarea absolută. Este punctul de plecare. Adică, temperatura apei la care începe să se formeze gheața este zero. În acest caz, apa servește drept etalon exemplar. Această convenție a fost adoptată pentru comoditate. A doua valoare absolută este temperatura vaporilor, adică momentul în care apa trece de la starea lichidă la starea gazoasă.
Următoarea unitate sunt grade Kelvin. Punctul de pornire al acestui sistem este considerat a fi punctul Deci, un grad Kelvin este egal cu unul. Constatăm că zero Kelvin va fi egal cu minus 273,16 grade Celsius. În 1954, Conferința Generală pentru Greutăți și Măsuri a decis înlocuirea termenului „kelvin” pentru unitatea de temperatură cu „kelvin”.
A treia unitate de măsură acceptată în mod obișnuit este grade Fahrenheit. Până în 1960, acestea au fost utilizate pe scară largă în toate țările vorbitoare de limbă engleză. Cu toate acestea, această unitate este încă folosită în viața de zi cu zi în Statele Unite. Sistemul este fundamental diferit de cele descrise mai sus. Punctul de îngheț al unui amestec de sare, amoniac și apă într-un raport de 1:1:1 este luat ca punct de plecare. Deci, pe scara Fahrenheit, punctul de îngheț al apei este de plus 32 de grade, iar punctul de fierbere este de plus 212 de grade. În acest sistem, un grad este egal cu 1/180 din diferența dintre aceste temperaturi. Astfel, intervalul de la 0 la +100 grade Fahrenheit corespunde intervalului de la -18 la +38 Celsius.
Temperatura zero absolut
Să ne dăm seama ce înseamnă acest parametru. Zero absolut este valoarea temperaturii limită la care presiunea unui gaz ideal devine zero pentru un volum fix. Aceasta este cea mai mică valoare din natură. După cum a prezis Mihailo Lomonosov, „acesta este cel mai mare sau ultimul grad de frig”. De aici rezultă că volume egale de gaze, supuse aceleiași temperaturi și presiuni, conțin același număr de molecule. Ce rezultă din asta? Există o temperatură minimă a unui gaz la care presiunea sau volumul său ajunge la zero. Această valoare absolută corespunde cu zero Kelvin, sau 273 de grade Celsius.
Câteva fapte interesante despre sistemul solar
Temperatura de pe suprafața Soarelui ajunge la 5700 Kelvin, iar în centrul nucleului - 15 milioane Kelvin. Planetele sistemului solar diferă foarte mult între ele în ceea ce privește nivelurile de încălzire. Astfel, temperatura nucleului Pământului nostru este aproximativ aceeași cu cea de pe suprafața Soarelui. Jupiter este considerată cea mai fierbinte planetă. Temperatura din centrul miezului său este de cinci ori mai mare decât la suprafața Soarelui. Dar cea mai mică valoare a parametrului a fost înregistrată pe suprafața Lunii - a fost doar 30 Kelvin. Această valoare este chiar mai mică decât pe suprafața lui Pluto.
Fapte despre Pământ
1. Cea mai mare temperatură înregistrată de om a fost de 4 miliarde de grade Celsius. Această valoare este de 250 de ori mai mare decât temperatura nucleului Soarelui. Recordul a fost stabilit de Brookhaven Natural Laboratory din New York într-un colisionator de ioni, care are aproximativ 4 kilometri lungime.
2. De asemenea, temperatura de pe planeta noastră nu este întotdeauna ideală și confortabilă. De exemplu, în orașul Verkhnoiansk din Yakutia, temperatura în timpul iernii scade la minus 45 de grade Celsius. Dar în orașul etiopian Dallol situația este inversă. Acolo temperatura medie anuală este de plus 34 de grade.
3. Condițiile cele mai extreme în care oamenii lucrează sunt înregistrate în minele de aur din Africa de Sud. Minerii lucrează la o adâncime de trei kilometri la o temperatură de plus 65 de grade Celsius.
Temperatura- o mărime fizică scalară care caracterizează energia cinetică medie a particulelor unui sistem macroscopic pe un grad de libertate, care se află într-o stare de echilibru termodinamic.
Mărimile SI derivate, care au o denumire specială, includ temperatura Celsius, măsurată în grade Celsius. În practică, grade Celsius sunt adesea folosite datorită conexiunii lor istorice cu caracteristicile importante ale apei - punctul de topire al gheții (0 °C) și punctul de fierbere (100 °C). Acest lucru este convenabil, deoarece majoritatea proceselor climatice, proceselor din fauna sălbatică etc. sunt asociate cu acest interval. O modificare a temperaturii de un grad Celsius este echivalentă cu o schimbare a temperaturii de un Kelvin. Prin urmare, după introducerea unei noi definiții a lui Kelvin în 1967, punctul de fierbere al apei a încetat să mai joace rolul unui punct de referință constant și, după cum arată măsurătorile precise, acesta nu mai este egal cu 100 °C, ci este aproape de 99,975 °C
Scala de temperatură absolută- Scala de temperatură termodinamică sau Scala de temperatură practică internațională, în care temperatura este măsurată de la zero absolut în grade Kelvin (kelvins)
Scara de temperatură absolută a fost introdusă în știință nu numai pentru a face legile gazelor mai convenabile pentru fermă. Are o semnificație fizică profundă.
Scara de temperatură absolută sau scara Kelvin sau scara de temperatură termodinamică este recunoscută ca fiind cea principală de Comitetul Internațional de Greutăți și Măsuri. Definirea scalei de temperatură termodinamică se bazează pe a doua lege a termodinamicii și folosește ciclul Carnot. Una dintre cele mai importante proprietăți ale scalei termodinamice este independența acesteia față de substanța termometrică.
Pentru a determina gradul scalei, se folosește un punct de referință - punctul triplu al apei, iar limita inferioară a intervalului de temperatură este punctul zero absolut. Punctului triplu al apei i se atribuie o temperatură de 273 15 K exact. Kelvin este egal cu /273,16 părți din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei.
Scala de temperatură absolută are un punct zero la - 273 (G 273 O.
O scară de temperatură absolută este o scară în care punctul de temperatură zero absolut este luat ca punct de plecare. Valoarea lui Kelvin este determinată în mod unic de cerința ca temperatura punctului triplu al apei (punctul de temperatură de referință la care fazele lichide, solide și gazoase ale unei substanțe există în echilibru) să fie egală cu 273 16 K. Atunci normalul Punctele de topire ale gheții și ale apei de fierbere pe scara absolută corespund temperaturilor 273 15 și 373 15 K, iar un interval de temperatură de 1 K este egal cu un interval de temperatură de 1 C.
O scară de temperatură absolută este o scară de temperatură care este determinată prin metoda termodinamică în așa fel încât să nu depindă de alegerea substanței termometrice. Punctul zero al acestei scale este definit ca cea mai mare temperatură termodinamică posibilă. Scara de temperatură absolută utilizată în prezent în termofizică a fost introdusă de Lord Kelvin (William Thomson) în 1848 și, prin urmare, este numită și scara Kelvin.
Există, de asemenea, o scară de temperatură absolută, care utilizează grade pe scara Fahrenheit.
Dezirabilitatea stabilirii unei scale de temperatură absolută, independentă de proprietățile oricărei substanțe particulare, a fost deja indicată în cap.
Scalele Kelvin și Rankine sunt scale de temperatură absolută bazate pe legile termodinamicii și pe ideea unui bazin de temperatură absolută.
Scala de temperatură termodinamică absolută este identică cu scara empirică de temperatură absolută.
În acest sens, au fost propuse două scări absolute de temperatură - Kelvin și Rankine, care diferă prin valoarea unității de măsură a temperaturii adoptate în ele.
La începutul acestui articol, s-a remarcat că scala de temperatură absolută poate fi stabilită folosind orice relație bazată pe a doua lege a termodinamicii și conectând temperatura T cu alți parametri de stare.
Pe lângă scara centigrade, scara de temperatură absolută este utilizată în știință și tehnologie.
Pe baza acestor constatări, a fost creată o scală de temperatură, numită scară de temperatură absolută.
7. Energie internă.
Energie interna corp (notat ca E sau U) este suma energiilor interacțiunilor moleculare și mișcărilor termice ale moleculei. Energia internă este o funcție unică a stării sistemului. Aceasta înseamnă că ori de câte ori un sistem se află într-o stare dată, energia sa internă capătă valoarea inerentă acestei stări, indiferent de istoria anterioară a sistemului. În consecință, schimbarea energiei interne în timpul tranziției de la o stare la alta va fi întotdeauna egală cu diferența dintre valorile sale în starea finală și inițială, indiferent de calea pe care a avut loc tranziția.
§ - potential chimic
§ - numărul de particule din sistem
TEMPERATURA ȘI MĂSURAREA EI.
LEGILE EXPERIMENTALE GAZELOR.
1. Echilibru termic. Temperatura.
Temperatura este o mărime fizică care caracterizează gradul de încălzire al unui corp. Dacă două corpuri de temperaturi diferite sunt aduse în contact, atunci, după cum arată experiența, corpul mai încălzit se va răci, iar cel mai puțin încălzit se va încălzi, adică. se întâmplă schimb de caldura– transfer de energie de la un corp mai încălzit la unul mai puțin încălzit fără a lucra.
Energia transferată în timpul schimbului de căldură se numește cantitatea de căldură.
La ceva timp după ce corpurile sunt aduse în contact, acestea capătă același grad de încălzire, adică. intra intr-o stare echilibru termic.
Echilibru termic- aceasta este o stare a unui sistem de corpuri în contact termic în care nu are loc schimbul de căldură și toți macroparametrii corpurilor rămân neschimbați dacă condițiile externe nu se modifică.
În acest caz, doi parametri - volumul și presiunea - pot fi diferiți pentru diferite corpuri ale sistemului, iar al treilea, temperatura, în cazul echilibrului termic este același pentru toate corpurile sistemului. Determinarea temperaturii se bazează pe aceasta.
Un parametru fizic care este același pentru toate corpurile sistemului care se află într-o stare de echilibru termic se numește temperatura acest sistem.
De exemplu, sistemul este format din două vase cu gaz. Să-i punem în contact. Volumul și presiunea gazului din ele pot fi diferite, dar temperatura ca urmare a schimbului de căldură va deveni aceeași.
2. Măsurarea temperaturii.
Pentru a măsura temperatura, se folosesc instrumente fizice - termometre, în care valoarea temperaturii este judecată de o modificare a oricărui parametru.
Pentru a crea un termometru aveți nevoie de:
Selectați o substanță termometrică ale cărei parametri (caracteristici) se modifică odată cu schimbările de temperatură (de exemplu, mercur, alcool etc.);
Selectați o valoare termometrică, de ex. o valoare care se modifică cu temperatura (de exemplu, înălțimea coloanei de mercur sau alcool, valoarea rezistenței electrice etc.);
Calibrați termometrul, de ex. creați o scară pe care să fie măsurată temperatura. Pentru a face acest lucru, corpul termometric este adus în contact termic cu corpuri ale căror temperaturi sunt constante. De exemplu, la construirea scalei Celsius, temperatura unui amestec de apă și gheață în stare de topire este considerată 00C, iar temperatura unui amestec de vapori de apă și apă în stare de fierbere la o presiune de 1. ATM. - pentru 1000C. Poziția coloanei de lichid este notă în ambele cazuri, iar apoi distanța dintre marcajele rezultate este împărțită în 100 de diviziuni.
La măsurarea temperaturii, termometrul este adus în contact termic cu corpul a cărui temperatură este măsurată, iar după ce se stabilește echilibrul termic (indicațiile termometrului nu se mai schimbă), se citește citirea termometrului.
3. Legile experimentale ale gazelor.
Parametrii care descriu starea sistemului sunt interdependenți. Este dificil să stabilim dependența a trei parametri unul față de celălalt simultan, așa că haideți să simplificăm puțin sarcina. Să luăm în considerare procesele în care
a) cantitatea de substanță (sau masă) este constantă, adică ν=const (m=const);
b) valoarea unuia dintre parametri este fixa, i.e. În mod constant fie presiune, fie volum, fie temperatură.
Astfel de procese sunt numite izoprocesele.
1).Proces izotermic acestea. un proces care are loc cu aceeași cantitate de substanță la o temperatură constantă.
Explorat de Boyle (1662) și Marriott (1676).
Schema experimentală simplificată este următoarea. Să luăm în considerare un vas cu gaz, închis cu un piston mobil, pe care sunt instalate greutăți pentru a echilibra presiunea gazului.
Experiența a arătat că produsul dintre presiune și volumul unui gaz la o temperatură constantă este o valoare constantă. Acest lucru înseamnă 
PV= const
Legea Boyle-Mariotte.
Volumul V al unei cantități date de gaz ν la o temperatură constantă t0 este invers proporțional cu presiunea acestuia, adică. . .
Grafice ale proceselor izoterme.
Un grafic al presiunii în funcție de volum la temperatură constantă se numește izotermă. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât izoterma apare mai mare pe grafic. 
2).Procesul izobar acestea. un proces care are loc cu aceeași cantitate de substanță la presiune constantă.
Explorat de Gay-Lussac (1802).
Diagrama simplificată este următoarea. Recipientul cu gaz este închis de un piston mobil pe care este instalată o greutate care echilibrează presiunea gazului. Recipientul cu gaz se încălzește.
Experiența a arătat că atunci când un gaz este încălzit la presiune constantă, volumul acestuia se modifică conform următoarei legi: 
unde V 0 este volumul de gaz la temperatura t0 = 00C; V este volumul de gaz la temperatura t0, α v este coeficientul de temperatură al expansiunii volumetrice, 
Legea lui Gay-Lussac.
Volumul unei cantități date de gaz la presiune constantă depinde liniar de temperatură.
Grafice ale proceselor izobare.
Un grafic al volumului unui gaz în funcție de temperatură la presiune constantă se numește izobară. 
Dacă extrapolăm (continuăm) izobarele în regiunea temperaturilor scăzute, atunci toate vor converge în punctul corespunzător temperaturii t0 = - 2730C.
3).Procesul izocor, adică un proces care are loc cu aceeași cantitate de substanță la un volum constant.
Explorat de Charles (1802).
Diagrama simplificată este următoarea. Recipientul cu gaz este închis cu un piston mobil pe care sunt instalate greutăți pentru a echilibra presiunea gazului. Vasul se încălzește.
Experiența a arătat că atunci când un gaz este încălzit la un volum constant, presiunea acestuia se modifică conform următoarei legi: 
unde P 0 este volumul de gaz la temperatura t0 = 00C; P – volumul de gaz la temperatura t0, α p – coeficientul de temperatură al presiunii, 
Legea lui Charles.
Presiunea unei cantități date de gaz la volum constant depinde liniar de temperatură.
Un grafic al presiunii gazului în funcție de temperatură la volum constant se numește izocor. 
Dacă extrapolăm (continuăm) izocorele în regiunea temperaturilor scăzute, atunci toate vor converge în punctul corespunzător temperaturii t0 = - 2730C.
4. Scala termodinamică absolută.
Omul de știință englez Kelvin a propus mutarea începutului scalei de temperatură la stânga la 2730 și numirea acestui punct temperatură zero absolut. Scara noii scale este aceeași cu scara Celsius. Noua scară se numește scară Kelvin sau scară termodinamică absolută. Unitatea de măsură este kelvin.
Zero grade Celsius corespunde la 273 K. Temperatura pe scara Kelvin este desemnată prin litera T.
T= t0 C+ 273
t0 C= T– 273
Noua scară s-a dovedit a fi mai convenabilă pentru înregistrarea legilor privind gazele.
temperatura este:
temperatura TEMPERATURA-s; și.[lat. temperatura - raport corect, stare normală] 1. O cantitate care caracterizează starea termică a ceva. corpuri, substanțe. Moderat, mediu t. Permanent, interior etc. iulie, vara etc. Noapte, zi etc. T. apă, aer. T. topirea, fierberea, înghețarea a ceva. corpuri. T. în cameră. T. Celsius, Fahrenheit. T. sub zero. Fluctuații, schimbări de temperatură. Ridicați sau coborâți temperatura. Căldură, aduce ceva. până cândva temperatura. Monitorizați temperatura. 2. Gradul de căldură al corpului uman ca indicator al sănătății. Creștet, normal, scăzut etc. T. rănit. Doborâți pe cineva temperatura. T. crește. T. sare (colocvial). Temperatura pacientului este de patruzeci de grade. Măsurați temperatura cu un termometru, mână, buze. 3. Razg. Un grad crescut de căldură corporală ca indicator al stării de sănătate. Copilul are Nu are febră. Du-te la muncă cu febră, lucrează cu febră. ◁ Temperatura, -i; și. Se va înmuia.(3 cifre). Cum este t.? Temperatura, oh, oh. T-th modificări. T. regim cuptor electric. curba T(graficul modificărilor indicatorilor digitali de temperatură). T. cusătură (tehn.; decalaj, decalaj între părți ale ceva. design care face sigur ca piesele adiacente să se extindă pe măsură ce temperatura crește). T. frunza(o fișă care conține o înregistrare a temperaturii zilnice a pacientului). * * * temperatura (din latină temperatura - amestecare adecvată, stare normală), mărime fizică care caracterizează starea de echilibru termodinamic a unui sistem. Temperatura tuturor părților unui sistem izolat aflate în echilibru este aceeași. Dacă sistemul nu este în echilibru, atunci are loc schimbul de căldură între părțile sale care au temperaturi diferite. Acele corpuri a căror energie cinetică medie a moleculelor (atomilor) este mai mare au o temperatură mai mare. Temperaturile se măsoară cu termometre în funcție de dependența oricărei proprietăți a corpului (volum, rezistență electrică etc.) de temperatură. Teoretic, temperatura este determinată pe baza celei de-a doua legi a termodinamicii ca derivată a energiei unui corp prin entropia sa. Temperatura determinată în acest fel este întotdeauna pozitivă, se numește temperatură absolută sau temperatură pe scara de temperatură termodinamică (notat T). Unitatea SI a temperaturii absolute este kelvin (K). Valorile temperaturii pe scara Celsius ( t, °C) sunt legate de temperatura absolută prin relația t = T - 273,15 K (1°C = 1°K). * * * TEMPERATURA TEMPERATURA (din latină temperatura - amestecare propriu-zisă, stare normală), mărime fizică care caracterizează starea de echilibru termodinamic a unui sistem. Temperatura tuturor părților unui sistem izolat aflate în echilibru este aceeași. Dacă sistemul nu este în echilibru, atunci are loc schimbul de căldură între părțile sale care au temperaturi diferite ( cm. SCHIMB DE CALDURA). Acele corpuri a căror energie cinetică medie a moleculelor (atomilor) este mai mare au o temperatură mai mare. Temperatura se măsoară cu termometre în funcție de dependența oricărei proprietăți a corpului (volum, rezistență electrică etc.) de temperatură. Teoretic, temperatura este determinată pe baza celei de-a doua lege a termodinamicii ( cm. A DOUA LEGĂ A TERMODINAMICII) ca derivat al energiei unui corp prin entropia sa. Astfel, temperatura determinată este întotdeauna pozitivă se numește temperatură absolută sau temperatură pe scara de temperatură termodinamică (; cm. SCALA DE TEMPERATURĂ TERMODINAMICĂ (notat T). Pe unitatea de temperatură absolută în SI ( cm. SI (sistemul de unități) este kelvin (K). Valorile temperaturii pe scara Celsius ( t, °C) sunt legate de temperatura absolută prin relația t=T-273,15K (1 °C=1 K).Dicţionar Enciclopedic. 2009.
Conceptul de temperatură și scale de temperatură
Instrumente de măsurare a temperaturii
Prelegerea nr. 7
Senzori de poziție a mecanismului fără contact
Cele mai comune tipuri de senzori de poziție fără contact sunt: inductivi, generator, comutator magnetic lamelă și fotoelectronici. Acești senzori nu au contact mecanic cu obiectul în mișcare, a cărui poziție este controlată.
Senzorii de poziție fără contact asigură viteză mare și frecvență mare de activare a mecanismului. Un anumit dezavantaj al acestor senzori este dependența preciziei lor de modificările tensiunii de alimentare și ale temperaturii. În funcție de cerințe, dispozitivul de ieșire al acestor dispozitive poate fi fie un element logic fără contact, fie un releu electric.
În schemele de oprire de precizie pentru acționările electrice, senzorii fără contact pot fi utilizați atât pentru a emite o comandă de trecere la o viteză redusă, cât și pentru o oprire finală.
Termocuplu
Termometru de rezistență
· Pirometru
Temperatura este o mărime care caracterizează starea termică a unui corp. Conform teoriei cinetice, temperatura este definită ca o măsură a energiei cinetice a mișcării de translație a moleculelor. Prin urmare, temperatura este o mărime statistică condiționată direct proporțională cu energia cinetică medie a moleculelor corpului.
„... măsura temperaturii nu este mișcarea în sine, ci natura haotică a acestei mișcări. Aleatorietatea stării unui corp determină starea sa de temperatură, iar această idee (care a fost dezvoltată pentru prima dată de Boltzmann) că o anumită stare de temperatură a unui corp nu este deloc determinată de energia mișcării, ci de aleatorietatea acestei mișcări. , este noul concept în descrierea fenomenelor de temperatură pe care trebuie să-l folosim ..” (P. L. Kapitsa)
În Sistemul Internațional de Unități (SI), temperatura termodinamică este una dintre cele șapte unități de bază și este exprimată în kelvin. Mărimile SI derivate, care au o denumire specială, includ temperatura Celsius, măsurată în grade Celsius. În practică, grade Celsius sunt adesea folosite datorită conexiunii lor istorice cu caracteristicile importante ale apei - punctul de topire al gheții (0 ° C) și punctul de fierbere (100 ° C).
t= T-T o (7,1),
unde To = 273,15 K;
t- temperatura in grade Celsius;
T - temperatura în Kelvin.
Temperatura exprimată în grade Celsius este notată „°C”.
În ceea ce privește dimensiunea unității unei mărimi fizice, gradul Celsius este egal cu Kelvin.
Temperatura se măsoară cu ajutorul instrumentelor de măsurare care utilizează diverse proprietăți termometrice ale lichidelor, gazelor și solidelor. Astfel de instrumente de măsurare includ:
Termometre de expansiune;
Termometre manometrice;
Termometre de rezistență cu raportometre sau punți;
Termocupluri cu milivoltmetre sau potențiometre;
Pirometre cu radiații.
Temperatura se măsoară prin metode de contact (folosind termometre cu rezistență, termometre manometrice și termoelectrice) și fără contact (folosind pirometre).
Lucruri de amintit:
Cea mai mare precizie a măsurătorilor de temperatură se realizează folosind metode de măsurare prin contact;
Metoda fără contact este utilizată pentru măsurarea temperaturilor ridicate, unde este imposibil să se măsoare folosind metode de contact și nu este necesară o precizie ridicată.
Sistemul de măsurare a temperaturii este o combinație între un convertor termometric (senzor) și un dispozitiv de măsurare secundar.
Traductorul termometric este un traductor de măsurare a temperaturii conceput pentru a genera un semnal de informație de măsurare într-o formă convenabilă pentru transmiterea conversiei, procesării și/sau stocării ulterioare, dar care nu poate fi perceput direct prin observare.
Convertizoarele termometrice includ:
Termometre rezistente;
Termometre termoelectrice (termocupluri);
Telescop pirometru de radiații.
tabelul 1
| Proprietate termometrică | Nume dispozitiv | Limite de utilizare pe termen lung, 0С | |
| Inferior | Superior | ||
| Dilatare termică | Termometre din sticlă lichidă | -190 | |
| Schimbarea presiunii | Termometre manometrice | -160 | |
| Modificarea rezistenței electrice | Termometre cu rezistență electrică | -200 | |
| Termometre de rezistență cu semiconductor | -90 | ||
| Efecte termoelectrice | Termometre termoelectrice (termocupluri) standardizate | -50 | |
| Termometre termoelectrice speciale (termocupluri) | |||
| Radiație termala | Pirometre optice | ||
| Pirometre cu radiații | |||
| Pirometre fotoelectrice | |||
| Pirometre colorate |
Un dispozitiv de măsurare secundar este un instrument de măsurare care convertește semnalul de ieșire al unui convertor termometric într-o valoare numerică.
Ratiometrele, punțile, milivoltmetrele și potențiometrele automate sunt utilizate ca instrumente de măsurare secundare.
Metode și mijloace tehnice de măsurare a temperaturii
1. Termometre de expansiune și termometre de presiune
Termometre din sticlă lichidă.
Cele mai vechi dispozitive de măsurare a temperaturii - termometrele din sticlă lichidă - folosesc proprietatea termometrică de dilatare termică a corpurilor. Acțiunea termometrelor se bazează pe diferența dintre coeficienții de dilatare termică a substanței termometrice și a carcasei în care se află (sticlă termometrică sau, mai rar, cuarț).
Un termometru pentru lichid este format dintr-o sticlă de sticlă și un tub capilar. Substanța termometrică umple balonul și parțial tubul capilar. Spațiul liber din tubul capilar este umplut cu un gaz inert sau poate fi sub vid. Partea tubului capilar care iese dincolo de diviziunea superioară a scalei servește la protejarea termometrului de deteriorarea cauzată de supraîncălzirea excesivă.
Mercurul pur chimic este cel mai adesea folosit ca substanță termometrică. Nu umezește sticla și rămâne lichidă într-un interval larg de temperatură. Pe lângă mercur, în termometrele din sticlă se mai folosesc și alte lichide, în principal de origine organică, ca substanțe termometrice. De exemplu: alcool metilic și etilic, kerosen, pentan, toluen, galiu, amalgam de taliu.
Principalele avantaje ale termometrelor din sticlă pentru lichide sunt ușurința în utilizare și precizia de măsurare destul de ridicată, chiar și pentru termometrele produse în serie. Dezavantajele termometrelor din sticlă includ: vizibilitatea slabă a scalei (dacă nu folosiți optice speciale de mărire) și imposibilitatea înregistrării automate a citirilor, transmiterii citirilor la distanță și repararea acestora.
Termometrele din sticlă pentru lichide sunt utilizate pe scară largă și sunt disponibile în următoarele soiuri principale:
1. mercur tehnic, cu o scară încorporată, cu partea inferioară scufundată în mediul măsurat, dreaptă și unghiulară;
2. mercur de laborator, baton sau cu cântar încorporat, scufundat în mediul măsurat până la marcajul de temperatură măsurat, drept, cu diametru exterior mic;
3. termometre lichide (nu cu mercur); 4. acuratețe sporită și termometre cu mercur exemplare;
5. termometre cu mercur de contact electric cu o scară încorporată, cu contactele lipite în tubul capilar pentru ruperea (sau închiderea) unui circuit electric cu o coloană de mercur;
6. termometre speciale, inclusiv maxime (medicale și altele), minime, meteorologice și alte scopuri.
Termometre manometrice
Funcționarea termometrelor manometrice se bazează pe utilizarea dependenței presiunii unei substanțe la volum constant de temperatură. Sistemul de măsurare închis al unui termometru manometric constă dintr-un element sensibil care detectează temperatura mediului de măsurat - un cilindru termic metalic, un element de lucru al unui manometru care măsoară presiunea din sistem și un capilar metalic lung de conectare. Când temperatura mediului de măsurat se modifică, presiunea din sistem se modifică, drept urmare elementul senzorial deplasează acul sau stiloul pe scara manometrului, gradat în grade de temperatură.
Termometrele manometrice sunt împărțite în trei tipuri principale:
1. lichid, în care întregul sistem de măsurare (termocilindr, manometru și capilar de legătură) este umplut cu lichid;
2. condensare, în care cilindrul termic este umplut parțial cu un lichid cu un punct de fierbere scăzut și parțial cu vapori saturați, iar capilarul de legătură și manometrul sunt umplute cu vapori de lichid saturat sau, mai des, cu un fluid de transfer special ;
3. gaz, în care întregul sistem de măsurare este umplut cu gaz inert.
Avantajele termometrelor manometrice sunt simplitatea comparativă a proiectării și utilizării, posibilitatea de măsurare a temperaturii de la distanță și capacitatea de a înregistra automat citirile. Dezavantajele termometrelor manometrice includ: precizia de măsurare relativ scăzută (clasa de precizie 1,6; 2,5; 4,0 și mai rar 1,0); distanță scurtă pentru transmiterea de la distanță a citirilor (nu mai mult de 60 de metri) și dificultatea reparației dacă sistemul de măsurare este depresurizat.
Termometrele manometrice nu sunt utilizate pe scară largă în centralele termice. În ingineria energiei termice industriale, acestea sunt mai frecvente, mai ales în cazurile în care, din cauza condițiilor de siguranță la explozie sau la incendiu, este imposibil să se utilizeze metode electrice de măsurare a temperaturii de la distanță.
2. Termometre termoelectrice
Pentru a măsura temperatura în metalurgie, termometrele termoelectrice care funcționează în intervalul de temperatură de la -200 la +2500 0C și mai sus sunt cele mai utilizate. Acest tip de dispozitiv se caracterizează prin precizie și fiabilitate ridicate, capacitatea de a fi utilizat în sisteme de control și reglare automată a unui parametru care determină în mare măsură progresul procesului tehnologic în unitățile metalurgice.
Esența metodei termoelectrice este apariția unei feme într-un conductor ale cărui capete au temperaturi diferite. Pentru a măsura EMF rezultat, acesta este comparat cu EMF unui alt conductor, formând o pereche termoelectrică AB cu primul, în circuitul căruia va circula curent.
Termo-EMF a unei perechi date depinde numai de temperatura t 1 și t 2 și nu depinde de dimensiunile termoelectrodilor (lungime, diametru), valorile conductivității termice și rezistivitatea electrică.
Pentru a crește sensibilitatea metodei termoelectrice de măsurare a temperaturii, în unele cazuri se utilizează o termopilă: mai multe termocupluri conectate în serie, ale căror capete de lucru sunt la o temperatură t 2, libere la o temperatură cunoscută și constantă t 1.
Dispozitiv de termometre termoelectrice
Un termometru termoelectric (TT) este un traductor de măsurare, al cărui element sensibil (termocuplul) este amplasat într-un fiting de protecție special, care protejează termoelectrozii de deteriorarea mecanică și expunerea la mediul măsurat. Fitingurile includ un capac de protecție și un cap, în interiorul căruia există un dispozitiv de contact cu cleme pentru conectarea termoelectrodilor cu fire care merg de la dispozitivul de măsurare la termometru. Termoelectrozii pe toată lungimea lor sunt izolați unul de celălalt și de fitingurile de protecție prin tuburi ceramice.
Sârmă cu un diametru de 0,5 mm (metale nobile) și până la 3 mm (metale de bază) este folosită ca termoelectrozi. Joncțiunea de la capătul de lucru al termocuplului este formată prin sudare, lipire sau răsucire. Această din urmă metodă este utilizată pentru termocuplurile tungsten-reniu și tungsten-molibden.
Termometre termoelectrice standard și non-standard
Pentru măsurători în metalurgie, CT-urile cu etalonări standard sunt cele mai utilizate: platină-rodiu-platină (TPP), platină-rodiu-platină-reniu (TPR), cromel-alumel (TCA), cromel-picătură (TCC), wolfram- tungsten reniu (TVR). În unele cazuri se mai folosesc CT-uri cu calibrare nestandard: cupru-constantan, wolfram-molibden (TVR) etc.
În condiții de funcționare pe termen lung la temperaturi ridicate și medii agresive, apare instabilitatea caracteristicii de calibrare, care este o consecință a mai multor motive: contaminarea materialelor termoelectrodului cu impurități din capacele de protecție, izolatorii ceramici și atmosfera cuptorului; evaporarea uneia dintre componentele aliajului; difuzie reciprocă prin joncțiune. Mărimea abaterii poate fi semnificativă și crește brusc odată cu creșterea temperaturii și a duratei de funcționare. Aceste circumstanțe trebuie luate în considerare atunci când se evaluează acuratețea măsurătorilor de temperatură în condițiile de producție.
Verificarea TT tehnic
Verificarea CT se reduce la determinarea dependenței de temperatură a termo-EMF și la compararea calibrării rezultate cu valorile standard.
Absolvirea se realizează folosind două metode: prin puncte constante sau prin comparații.
Calibrarea folosind puncte constante (de referință) este cea mai precisă și este utilizată pentru termocuplurile standard. Termocuplul de verificat este plasat într-un creuzet cu metal de înaltă puritate instalat într-un cuptor, iar aria de pe curba de schimbare a termo-EMF se înregistrează pe măsură ce temperatura metalului crește sau scade. Această zonă corespunde temperaturii de topire sau cristalizare a metalului și este mai preferabil să se calibreze în funcție de punctul de cristalizare. Ca metale de referință se folosesc aurul, paladiul, platina etc.
Metoda de comparație este utilizată pentru calibrarea termocuplurilor standard de clasa a doua și a TC-urilor tehnice. Constă în măsurarea directă a termo-EMF a unui termocuplu calibrat la o temperatură constantă a capetelor libere t 0 = 0 0C și diferite temperaturi t 2 ale joncțiunii de lucru, aceasta din urmă fiind determinată cu ajutorul unui termometru standard. Măsurătorile EMF termice sunt efectuate folosind un potențiometru portabil cu o precizie de măsurare (cititură) nu mai slabă de 0,1 mV. Numărătoarea inversă se efectuează după 10 minute de expunere la această temperatură.
Măsurarea termo-EMF prin compensare
Măsurarea directă a termo-EMF a unui termocuplu, prin măsurarea curentului într-un circuit cu rezistență constantă, folosind un milivoltmetru, se poate face relativ simplu. Cu toate acestea, această metodă prezintă o serie de dezavantaje care creează erori suplimentare, ceea ce în majoritatea cazurilor nu permite obținerea unei precizii ridicate a măsurătorilor.
În tehnologia de măsurare, pe lângă metodele de măsurare directă, se cunosc metode de compensare sau metode de contrastare (comparare) a unei mărimi necunoscute cu o mărime cunoscută. Metodele de compensare permit măsurători mai precise, deși nu întotdeauna la fel de ușoare ca măsurătorile directe.
Principalul avantaj al măsurării termo-EMF de compensare, în comparație cu măsurarea directă folosind un milivoltmetru, este că în momentul măsurării, curentul din circuitul termocuplului este 0. Aceasta înseamnă că valoarea rezistenței circuitului extern nu contează. : nu este necesară ajustarea rezistenței circuitului extern, nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la influența temperaturii ambientale asupra circuitului extern.
Potențiometre automate
Potențiometrele automate sunt utilizate pentru măsurători de compensare ale termo-EMF fără manipulări manuale tipice potențiometrelor neautomate. În aceasta din urmă, manipulările manuale după standardizarea curentului sunt reduse la următoarea necesitate de a deplasa motorul glisor până când acul galvanometrului ajunge la zero. În acest caz, motorul se mișcă într-o direcție foarte specifică.
Circuitul de măsurare al unui potențiometru automat nu este, în principiu, diferit de circuitul unui potențiometru neautomatic.
Circuitul are trei surse de tensiune (bateria B, elementul normal NE și termocuplul T) și trei circuite. Circuitul bateriei este realizat sub formă de punte: diagonala BD este alimentată, iar diagonala CA este conectată la circuitul termocuplului. Circuitul elementului normal este conectat la brațul CD al circuitului de compensare. Cu ajutorul comutatorului P, amplificatorul electronic al EC (inclusiv traductorul de vibrații) este conectat la circuitul termocuplului sau la circuitul elementului normal. Când circuitul elementului normal este pornit, se introduce o rezistență de șunt R1, paralelă cu amplificatorul electronic, deoarece în acest caz mărimea tensiunii de dezechilibru este mult mai mare decât atunci când circuitul termocuplului este pornit.
Potențiometrele electronice automate sunt uneori numite dispozitive cu echilibrare continuă, deoarece dezechilibrul este măsurat aici cu o frecvență de curent alternativ de 50 Hz.
3. Termometre cu rezistență electrică
În practica metalurgică, termometrele de rezistență (RT) sunt folosite pentru a măsura temperaturi de până la 6500C, al căror principiu de funcționare se bazează pe dependența rezistenței electrice a unei substanțe de temperatură. Cunoscând această dependență, temperatura mediului în care este scufundat este judecată după modificarea valorii rezistenței termometrului. Parametrul de ieșire al dispozitivului este o mărime electrică care poate fi măsurată cu o precizie foarte mare (până la 0,020C), transmisă pe distanțe mari și utilizată direct în sistemele automate de control și reglare.
Metalele pure sunt folosite ca materiale pentru fabricarea elementelor sensibile ale vehiculului: platină, cupru, nichel, fier și semiconductori.
Tipul funcției R = f(t) depinde de natura materialului și poate fi scrisă ca o ecuație liniară R = R 0 (1 + at), unde a este coeficientul de temperatură al rezistenței, t este temperatura.
Rezistența semiconductorilor scade brusc odată cu creșterea temperaturii, adică au un coeficient de temperatură negativ de rezistență aproape cu un ordin de mărime mai mare decât cel al metalelor. Termometrele de rezistență cu semiconductori (SRT) sunt utilizate în principal pentru măsurarea temperaturilor scăzute.
Avantajele TSPP sunt dimensiunile mici, inerția redusă și coeficientul ridicat. Cu toate acestea, au și dezavantaje semnificative:
1) natura neliniară a dependenței rezistenței de temperatură;
2) lipsa de reproductibilitate a caracteristicilor de compoziție și calibrare, care exclude interschimbabilitatea vehiculelor individuale de acest tip. Acest lucru duce la eliberarea TSPP cu absolvire individuală.
Tipuri și modele de vehicule
Pentru a rezolva diverse probleme, vehiculele sunt împărțite în referință, exemplare și funcționale, care la rândul lor sunt împărțite în laborator și tehnice.
În funcție de scopul și designul lor, vehiculele tehnice se împart în: submersibile, de suprafață și de interior; protejat și neprotejat de medii agresive; staționar și portabil; termometre de clasa 1, 2 și 3 de precizie etc. Termometrul este format dintr-un element sensibil amplasat într-o carcasă de protecție din oțel pe care este sudată un fiting. Firele armate cu margele de porțelan conectează bornele elementului senzor la un bloc de borne situat în carcasa capului. Capul este inchis in partea de sus cu un capac, in partea de jos exista o intrare prin presetupa prin care se alimenteaza cablul de instalare. La măsurarea temperaturii mediilor de înaltă presiune, pe capacul vehiculului este instalat un manșon de protecție special (de montare).
Elementul sensibil al vehiculului este realizat din sârmă metalică subțire cu cadru fără inducție sau înfășurare fără cadru. Mult mai puțin frecvente în practica metalurgică sunt termometrele de rezistență cu semiconductori (SRTC) pentru măsurarea temperaturilor de la -90 la +180 0C. Sunt utilizate în relee termice, regulatoare de temperatură joasă care asigură stabilizarea de înaltă precizie a elementelor sensibile ale analizoarelor de gaze, cromatografelor, carcaselor pirometrelor, electrozilor instalațiilor termoelectrice pentru analiza expresă a compoziției metalului etc.
Ce este temperatura?
Ce este temperatura? (definiție și explicație dacă este posibil)
Sapienti sat
Din lat. Temperatura - stare normală
Temperatura este o mărime fizică care caracterizează energia cinetică medie a particulelor dintr-un sistem macroscopic într-o stare de echilibru termodinamic. Într-o stare de echilibru, temperatura are aceeași valoare pentru toate părțile macroscopice ale sistemului.
Pentru a măsura temperatura, este selectat un anumit parametru termodinamic al substanței termometrice. O modificare a acestui parametru este în mod clar asociată cu o schimbare a temperaturii.
Bulat 1
Temperatura (din latinescul temperatura - amestecare adecvată, stare normală) este o mărime fizică care caracterizează aproximativ energia cinetică medie a particulelor unui sistem macroscopic pe un grad de libertate, care se află într-o stare de echilibru termodinamic. (http://ru.wikipedia.org/wiki/Temperature).
În esență, temperatura este o măsură a energiei cinetice a moleculelor.
Ek = 3/2 * k*T, unde Ek este energia cinetică medie a moleculelor, k este constanta lui Boltzmann = 1,38 * 10^-23 J/K, T este temperatura (în grade Kelvin).
http://ru.wikipedia.org/wiki/Boltzmann_constant
Într-o definiție termodinamică mai generală: temperatura este reciproca modificării entropiei (gradul de dezordine) a unui sistem atunci când o cantitate unitară de căldură este adăugată sistemului: 1/T = ΔS/ΔQ.
aceasta este viteza de mișcare a moleculelor și, de asemenea, cu condiția ca aceasta să poată fi detectată în domeniul infraroșu al spectrului de radiații unde electromagnetice.
Prin urmare, temperatura la o altitudine de 1000 km de Pământ este de mii de grade Celsius, dar acolo nu se simte din cauza atmosferei rarefiate.
Aceasta este energia mișcării microscopice haotice pe grad de libertate.
Ideea este că mișcarea haotică se răspândește în cele din urmă la toate „gradele de libertate”, adică la toate modurile posibile de mișcare. De exemplu, dacă o moleculă se poate mișca în trei direcții și se poate roti în trei direcții, atunci, în timp, energia va fi distribuită uniform în toate cele șase mișcări.
Dacă și o moleculă poate vibra ca un arc, atunci energia va pătrunde în această mișcare. Dacă o moleculă poate emite fotoni, atunci haosul va pătrunde și acolo - molecula va începe să emită haotic fotoni.
În cele din urmă, când totul se stabilește, toate formele posibile de mișcare sunt implicate în mod egal - aceasta se numește „echilibru termodinamic”. În această stare, câtă energie cade pe un grad (și fiecare grad reprezintă aceeași cantitate de energie) se numește „temperatură”. Numai că, pentru a converti din jouli în grade, trebuie și să împărțiți la constanta lui Boltzmann.
Dacă două substanțe ale căror molecule au numere diferite de grade de libertate sunt furnizate cu aceeași cantitate de energie, atunci substanța cu mai multe grade de libertate va fi mai rece. Căldura curge de la mai cald la mai rece, prin urmare, acolo unde există mai multe grade de libertate, energia este direcționată acolo.
Anatoly Khapilin
Aceasta este o măsură condiționată pentru determinarea gradului de excitare a plasmei akasha în jurul planetei, care, la rândul său, mută moleculele structurilor la locul excitației sale. De exemplu, focul, ca element al materiei eterice, este mai energetic decât elementele fizice și, prin urmare, excită local o plasmă care pătrunde totul și toată lumea, precum și spațiul dintr-o structură care, de exemplu, ar trebui să ardă și începe să distrugă structurile de conexiuni electronice. Cu cât acesta din urmă este mai slab, cu atât această structură se va prăbuși mai repede. Și cu cât este mai mare gradul de excitare a plasmei în timpul arderii, de exemplu, a unui gaz, cu atât este mai energetic. Mai multe detalii in sursa.
Evgeniy Dyubailo
Temperatura este o mărime fizică care caracterizează energia cinetică medie a particulelor unui sistem macroscopic într-o stare de echilibru termodinamic.
Mai simplu spus, temperatura este o măsură a energiei
Definiție termodinamică
Istoria abordării termodinamice
Cuvântul „temperatură” a apărut în acele zile când oamenii credeau că corpurile mai încălzite conțineau o cantitate mai mare de substanță specială - calorică, decât cele mai puțin încălzite. Prin urmare, temperatura a fost percepută ca puterea unui amestec de materie corporală și calorică. Din acest motiv, unitățile de măsură ale tăriei băuturilor alcoolice și ale temperaturii se numesc aceleași - grade.
Determinarea temperaturii în fizica statistică
Instrumentele de măsurare a temperaturii sunt adesea calibrate pe scări relative - Celsius sau Fahrenheit.
În practică, se măsoară și temperatura
Cel mai precis termometru practic este termometrul de rezistență din platină. Au fost dezvoltate cele mai recente metode de măsurare a temperaturii, bazate pe măsurarea parametrilor radiației laser.
Unități de temperatură și scară
Deoarece temperatura este energia cinetică a moleculelor, este clar că este cel mai natural să o măsuram în unități de energie (adică în sistemul SI în jouli). Cu toate acestea, măsurarea temperaturii a început cu mult înainte de crearea teoriei cinetice moleculare, astfel încât scalele practice măsoară temperatura în unități convenționale - grade.
Temperatura absolută. Scala de temperatură Kelvin
Conceptul de temperatură absolută a fost introdus de W. Thomson (Kelvin), și de aceea scala de temperatură absolută se numește scară Kelvin sau scară de temperatură termodinamică. Unitatea de măsură a temperaturii absolute este kelvin (K).
Scala de temperatură absolută se numește așa deoarece măsura stării fundamentale a limitei inferioare a temperaturii este zero absolut, adică cea mai scăzută temperatură posibilă la care este, în principiu, imposibilă extragerea energiei termice dintr-o substanță.
Zero absolut este definit ca 0 K, care este egal cu -273,15 °C.
Scara de temperatură Kelvin este o scară care începe de la zero absolut.
De mare importanță este dezvoltarea, pe baza scalei termodinamice Kelvin, a scalelor practice internaționale bazate pe puncte de referință - tranziții de fază ale substanțelor pure determinate prin metode de termometrie primară. Prima scară internațională de temperatură a fost adoptată în 1927 de ITS-27. Din 1927, scara a fost redefinită de mai multe ori (MTSh-48, MPTS-68, MTSh-90): temperaturile de referință și metodele de interpolare s-au schimbat, dar principiul rămâne același - baza scării este un set de tranziții de fază de substanțe pure cu anumite valori ale temperaturilor termodinamice și instrumente de interpolare calibrate în aceste puncte. Scara ITS-90 este în prezent în vigoare. Documentul principal (Regulamente la scară) stabilește definiția Kelvin, valorile temperaturilor de tranziție de fază (puncte de referință) și metodele de interpolare.
Scalele de temperatură utilizate în viața de zi cu zi - atât Celsius, cât și Fahrenheit (folosite în principal în SUA) - nu sunt absolute și, prin urmare, incomode atunci când se efectuează experimente în condiții în care temperatura scade sub punctul de îngheț al apei, motiv pentru care temperatura trebuie exprimată. număr negativ. Pentru astfel de cazuri au fost introduse scale de temperatură absolută.
Una se numește scara Rankine, iar cealaltă se numește scara termodinamică absolută (scala Kelvin); temperaturile lor sunt măsurate în grade Rankine (°Ra) și respectiv kelvins (K). Ambele scale încep la temperatura zero absolută. Ele diferă prin faptul că prețul unei diviziuni pe scara Kelvin este egal cu prețul unei diviziuni pe scara Celsius, iar prețul unei diviziuni pe scara Rankine este echivalent cu prețul divizării termometrelor cu scara Fahrenheit. Punctul de îngheț al apei la presiunea atmosferică standard corespunde la 273,15 K, 0 °C, 32 °F.
Scara Kelvin este legată de punctul triplu al apei (273,16 K), iar constanta Boltzmann depinde de aceasta. Acest lucru creează probleme cu acuratețea interpretării măsurătorilor de temperatură ridicată. BIPM ia în considerare acum posibilitatea de a trece la o nouă definiție a lui Kelvin și de a fixa constanta Boltzmann, în loc de referință la temperatura punctului triplu. .
Celsius
În tehnologie, medicină, meteorologie și în viața de zi cu zi se utilizează scara Celsius, în care temperatura punctului triplu al apei este de 0,008 °C și, prin urmare, punctul de îngheț al apei la o presiune de 1 atm este de 0 °C. C. În prezent, scara Celsius este determinată prin scara Kelvin: prețul unei diviziuni pe scara Celsius este egal cu prețul unei diviziuni pe scara Kelvin, t(°C) = T(K) - 273,15. Astfel, punctul de fierbere al apei, ales inițial de Celsius ca punct de referință de 100 °C, și-a pierdut semnificația, iar estimările moderne pun punctul de fierbere al apei la presiunea atmosferică normală la aproximativ 99,975 °C Scala Celsius este practic foarte convenabil, deoarece apa este foarte răspândită pe planeta noastră și viața noastră se bazează pe ea. Zero Celsius este un punct special pentru meteorologie deoarece este asociat cu înghețarea apei atmosferice. Scara a fost propusă de Anders Celsius în 1742.
Fahrenheit
In Anglia si mai ales in SUA se foloseste scara Fahrenheit. Zero grade Celsius înseamnă 32 de grade Fahrenheit, iar 100 de grade Celsius înseamnă 212 de grade Fahrenheit.
Definiția actuală a scalei Fahrenheit este următoarea: este o scară de temperatură în care 1 grad (1 °F) este egal cu 1/180 din diferența dintre punctul de fierbere al apei și temperatura de topire a gheții la presiunea atmosferică și punctul de topire al gheții este de +32 °F. Temperatura de pe scara Fahrenheit este legată de temperatura de pe scara Celsius (t °C) prin raportul t °C = 5/9 (t °F - 32), t °F = 9/5 t °C + 32. Propus. de G. Fahrenheit în anul 1724.
Scara Reaumur
Tranziții de la diferite scări
Compararea scalelor de temperatură
| Descriere | Kelvin | Celsius | Fahrenheit | Rankin | Delisle | Newton | Reaumur | Roemer |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zero absolut | 0 | −273,15 | −459,67 | 0 | 559,725 | −90,14 | −218,52 | −135,90 |
| Temperatura de topire a amestecului Fahrenheit (sare și gheață în cantități egale) | 255,37 | −17,78 | 0 | 459,67 | 176,67 | −5,87 | −14,22 | −1,83 |
| Punctul de îngheț al apei (condiții normale) | 273,15 | 0 | 32 | 491,67 | 150 | 0 | 0 | 7,5 |
| Temperatura medie a corpului uman¹ | 310,0 | 36,6 | 98,2 | 557,9 | 94,5 | 12,21 | 29,6 | 26,925 |
| Punctul de fierbere al apei (condiții normale) | 373,15 | 100 | 212 | 671,67 | 0 | 33 | 80 | 60 |
| Topirea titanului | 1941 | 1668 | 3034 | 3494 | −2352 | 550 | 1334 | 883 |
| Suprafața Soarelui | 5800 | 5526 | 9980 | 10440 | −8140 | 1823 | 4421 | 2909 |
¹ Temperatura medie normală a corpului uman este de 36,6 °C ±0,7 °C sau 98,2 °F ±1,3 °F. Valoarea obișnuită de 98,6 °F este o conversie exactă în Fahrenheit a valorii germane din secolul al XIX-lea de 37 °C. Cu toate acestea, această valoare nu se află în intervalul temperaturii medii normale a corpului uman, deoarece temperatura diferitelor părți ale corpului este diferită.
Unele valori din acest tabel sunt rotunjite.
Caracteristicile tranzițiilor de fază
Pentru a descrie punctele de tranziție de fază ale diferitelor substanțe, se folosesc următoarele valori de temperatură:
- Temperatura de recoacere
- Temperatura de sinterizare
- Temperatura de sinteză
- Temperatura aerului
- Temperatura solului
- Temperatura omologa
- Temperatura Debye (Temperatura caracteristică)
Vezi si
Note
Literatură
- Spassky B.I. Istoria fizicii Partea I. - Moscova: „Școala superioară”, 1977.
- Sivukhin D.V. Termodinamică și fizică moleculară. - Moscova: „Știință”, 1990.