Care este temperatura? Unitățile de temperatură sunt grade. Temperatura aburului și gazului

Fiecare persoană se confruntă zilnic cu conceptul de temperatură. Termenul a devenit ferm stabilit în viața noastră de zi cu zi: ne încălzi în produsele cu microunde sau prepararea alimentelor în cuptor, ne interesează vremea pe stradă sau afla dacă apa rece în râu - toate acestea este strâns legată de acest concept. Care este temperatura, ce înseamnă acest parametru fizic, la ce se măsoară? Aceste și alte întrebări vor fi răspuns în articol.

Cantitate fizică

Să analizăm ce temperatură este din punctul de vedere al unui sistem izolat în echilibru termodinamic. Termenul a venit din latină și înseamnă "amestecare corectă", "stare normală", "proporționalitate". Această valoare caracterizează starea echilibrului termodinamic al oricărui sistem macroscopic. În cazul în care sistemul izolat este în afara echilibrului, energia trece de la mai multe obiecte încălzite la mai puțin încălzite în timp. Rezultatul este o egalizare a temperaturii (schimbare) în întregul sistem. Acesta este primul postulat (punctul zero) al termodinamicii.

Temperatura determină distribuția particulelor constitutive ale sistemului în ceea ce privește nivelurile și vitezele de energie, gradul de ionizare a substanțelor, proprietățile radiației electromagnetice de echilibru ale corpurilor, densitatea totală a radiației. Deoarece pentru sistemul care se află în echilibru termodinamic, parametrii enumerați sunt egali, ei se numesc de obicei temperatura sistemului.

plasmă

În plus față de corpurile de echilibru, există sisteme în care statul este caracterizat prin mai multe valori de temperatură care nu sunt egale unul cu celălalt. Un exemplu bun este plasmă. Se compune din electroni (particule încărcate ușor) și ioni (particule încărcate greu). În coliziunile lor, există un transfer rapid al energiei 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 sunt în mod individual aproape de echilibru. În acest caz, este posibil să se ia temperaturile individuale ale fiecărui tip de particule. Cu toate acestea, acești parametri vor fi diferiți între ei.

magneți

În organismele în care particulele posedă moment magnetic, transferul de energie apare de obicei încet: de la gradele de translație la cele magnetice de libertate, care sunt asociate cu posibilitatea schimbării direcției momentului. Se pare că există stări în care corpul este caracterizat de o temperatură care nu coincide cu parametrul cinetic. Aceasta corespunde mișcării translaționale a particulelor elementare. Temperatura magnetică determină o parte a energiei interne. Poate fi pozitiv sau negativ. În procesul de egalizare, energia va fi transferată de la particule cu o valoare mai mare la particule cu o valoare a temperaturii mai scăzută dacă acestea sunt atât pozitive, cât și negative. Într-o situație urâtă, acest proces se va desfășura în direcția opusă - temperatura negativă va fi "mai mare" decât cea pozitivă.

Și de ce este necesar?

Paradoxul este că persoana obișnuită, pentru a realiza procesul de măsurare atât în ​​viața de zi cu zi, cât și în industrie, nu are nevoie nici măcar să știe ce temperatură este. Este suficient ca el să înțeleagă că acesta este gradul de încălzire a obiectului sau a mediului, mai ales că suntem familiarizați cu acești termeni din copilărie. Într-adevăr, majoritatea instrumentelor practice concepute pentru a măsura acest parametru măsoară efectiv alte proprietăți ale substanțelor care variază de la nivelul de încălzire sau de răcire. De exemplu, presiunea, rezistența electrică, volumul etc. În plus, aceste citiri sunt recalculate manual sau automat la valoarea dorită.

Se dovedește a determina temperatura, nu este nevoie să studiezi fizica. Prin acest principiu, cea mai mare parte a populației planetei noastre trăiește. Dacă televizorul funcționează, nu este nevoie să înțelegeți procesele tranzitorii ale dispozitivelor semiconductoare, să studiați, de unde provine electricitatea? în priză sau ca antena satelit semnal. Oamenii sunt obișnuiți cu faptul că în fiecare zonă există specialiști care vor putea să repare sau să depaneze sistemul. Filistina nu vrea să-și strice creierul, pentru că este mult mai bine să vezi ceapa sau fotbalul pe "cutie", savurând bere rece.

Și vreau să știu

Dar există oameni, cel mai adesea este studenții care sunt fie în măsura curiozitatea lor sau din necesitate trebuie să studieze fizica și pentru a determina ce este într-adevăr temperatura. Ca urmare, în căutarea lor, ele cad în jungla termodinamicii și studiază legile sale zero, prima și a doua. În plus, mintea curioasă va trebui înțeleasă Carnot cicluri și entropia. Iar la sfârșitul călătoriei sale el cu siguranță recunoaște că determinarea temperaturii ca un sistem termic reversibil parametru care nu depinde de tipul substanței de lucru, nu adaugă claritate sensul acestui concept. Și totuși, partea vizibilă va fi un anumit grad acceptat de sistemul internațional de unități (SI).

Temperatura ca energie cinetică

Mai mult "tangibil" este abordarea, care se numește teoria moleculare-cinetică. Din ea se formează o reprezentare că căldura este considerată ca una dintre formele de energie. De exemplu, energia cinetică a moleculelor și atomilor, un parametru în medie numărul foarte mare de particule care se deplasează în mod aleatoriu este o măsură a ceea ce se numește temperatura corpului. Astfel, particulele sistemului încălzit se deplasează mai repede decât cele reci.

Deoarece termenul în cauză este strâns legat de energia cinetică medie a unui grup de particule, ar fi destul de natural să se utilizeze un joulu ca unitate de măsurare 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 joula. Prin urmare, utilizarea sa este incomodă. Mișcarea termică este măsurată în unități derivate din jouli printr-un factor de conversie special.

Unități de temperatură

Până în prezent, există trei unități de bază pentru afișarea acestui parametru. În țara noastră, temperatura este de obicei determinată în grade Celsius. În centrul acestei unități de măsură se află punctul de solidificare a apei - valoarea absolută. Este originea. Aceasta înseamnă că temperatura apei la care începe să se formeze gheața este zero. În acest caz, apa servește drept măsură exemplară. Această valoare condițională a fost luată pentru comoditate. A doua valoare absolută este temperatura aburului, adică momentul în care apa din starea lichidă trece în starea gazoasă.

Următoarea unitate este gradul Kelvin. Originea acestui sistem este considerată a fi punctul absolut zero. Deci, un grad de Kelvin este egal cu unul gradul Celsius. Singura diferență este originea. Vom obține zero pentru Kelvin va fi egal cu minus 273,16 grade Celsius. În 1954, la Conferința Generală privind greutățile și măsurile, sa decis înlocuirea termenului de "grad Kelvin" pentru o unitate de temperatură de către "kelvin".

A treia unitate comună de măsurare este gradul Fahrenheit. Până în 1960, au fost utilizate pe scară largă în toate țările vorbitoare de limba engleză. Cu toate acestea, chiar și astăzi în viața de zi cu zi în Statele Unite utilizați această unitate. Sistemul este fundamental diferit de cel descris mai sus. Pentru punctul de referință, se adoptă temperatura de înghețare a unui amestec de sare, hidroxid de sodiu și apă într-un raport de 1: 1: 1. Deci, pe scara Fahrenheit, punctul de îngheț al apei este de plus 32 de grade, iar la fierbere - plus 212 de grade. În acest sistem, un grad este de 1/180 din diferența dintre aceste temperaturi. Astfel, intervalul de la 0 la +100 grade Fahrenheit corespunde unui interval de la -18 până la +38 grade Celsius.

Temperatura absolută zero

Să vedem ce înseamnă această opțiune. Un zero absolut este valoarea temperaturii de limitare la care presiunea gazului ideal dispare pentru un volum fix. Aceasta este cea mai mică valoare din natură. După cum prezise Mikhailo Lomonosov, "acesta este cel mai mare sau ultimul grad de frig." Din aceasta urmează chemarea Legea lui Avogadro: În volume egale de gaze, cu condiția ca aceeași temperatură și presiune să conțină același număr de molecule. Ce urmează de aici? Există o temperatură minimă a gazului la care presiunea sau volumul său vor dispărea. Această valoare absolută corespunde la zero în funcție de Kelvin sau 273 de grade Celsius.

Unele fapte interesante despre sistemul solar

Temperatura pe suprafața soarelui ajunge la 5700 Kelvin, iar în centrul nucleului - 15 milioane Kelvin. Planeta sistemului solar diferă foarte mult în ceea ce privește nivelul de încălzire. Astfel, temperatura de bază a Pământului nostru este aproximativ aceeași ca și pe suprafața Soarelui. Cea mai caldă planetă este Jupiter. Temperatura din centrul miezului este de cinci ori mai mare decât la suprafața Soarelui. Dar cea mai mică valoare a parametrului a fost înregistrată pe suprafața Lunii - era doar 30 de Kelvin. Această valoare este chiar mai mică decât pe suprafața lui Pluto.

Fapte despre Pământ

1. Cea mai mare valoare a temperaturii, care a înregistrat o persoană, a fost de 4 miliarde de grade Celsius. Această valoare este de 250 de ori mai mare decât temperatura nucleului Soarelui. Înregistrată de Laboratorul Natural din New York din Brookhaven în colizorul de ioni, a cărui lungime este de aproximativ 4 kilometri.

2. De asemenea, temperatura pe planeta noastră nu este întotdeauna ideală și confortabilă. De exemplu, în Verhnoyanske Yakutia temperatură în timpul iernii scade la minus 45 de grade Celsius. Dar în orașul etiopian Dallall, situația opusă. Acolo, temperatura medie anuală este de 34 de grade.

3. Condițiile cele mai extreme în care lucrează oamenii sunt înregistrate în minele de aur din Africa de Sud. Minerii lucrează la o adâncime de trei kilometri la o temperatură de plus de 65 grade Celsius.