scale de temperatură. Scala internațională de temperatură

SCALA DE TEMPERATURĂ

SCALA DE TEMPERATURĂ, scară gradată pentru măsurarea temperaturii. Pentru a crea orice scară de temperatură, trebuie să alegeți un parametru termometric care se modifică liniar cu temperatura (de exemplu, volumul unui gaz la presiune constantă sau expansiunea unui lichid într-un tub), două sau mai multe puncte fixe, ușor de reprodus, (de exemplu, punctele de fierbere și de îngheț ale apei) și setați diviziuni arbitrare (numite grade) între punctele fixe. Ca parametri termometrici, se folosesc de obicei expansiunea gazului, alcoolul, mercurul, rezistența electrică și lungimea de undă a luminii. Cele mai comune scale de temperatură sunt FAHRENHEIT, CELSIUS (centigrad) și KELVIN (sau absolut); ele sunt abreviate ca °F, °C și K. Scala Fahrenheit a folosit inițial punctul de îngheț al apei (presupus a fi 32 °F) și temperatura ca puncte fixe. corpul uman(96 °F, mai târziu - 98,6 °F). Intervalul dintre ele a fost împărțit la 64 de grade; Punctul de fierbere al apei este extrapolat la 212°F. Scara Celsius folosește punctele de îngheț și de fierbere ale apei ca 0°C și, respectiv, 100°C; interval împărțit la 100 de grade. Zero pe scara Kelvin sau termodinamică (-273,15 °C, -459,67 °F)

Dicționar enciclopedic științific și tehnic.

Vedeți care este „SCALA DE TEMPERATURĂ” în alte dicționare:

SCALA DE TEMPERATURĂ- o serie de puncte numerice pe scara termometrului, distribuite într-un interval de temperatură limitat de două puncte de temperatură constantă, luate ca principale puncte de referință (de obicei pentru aceleași stări fizice, de exemplu, temperaturi ... ... Marea Enciclopedie Politehnică

scara de temperatură- - [A.S. Goldberg. Dicţionar de energie engleză rusă. 2006] Subiecte energie în general la scară de temperatură EN...

scara de temperatură- temperatūros skalė statusas T sritis Energetika apibrėžtis Verčių, nurodančių atitinkamų temperatūros matavimo vienetų seką, visuma. atitikmenys: engl. scala de temperatură vok. Temperaturskala, f rus. scală de temperatură, f pranc. echelle de… … Aiškinamasis šiluminės și branduolinės technikos terminų žodynas

scara de temperatură- scara de temperatura... Dicționar de sinonime chimice I

Acum să măsoare temperatura aerului, apei, corpului etc. Folosim scara Celsius, unde un grad este egal cu 1/100 din diferența dintre temperaturile de fierbere a apei și de topirea gheții. Există și scara REAUMURE, în care gradul este 1/80 ... ... Enciclopedia vieții rusești a secolului XIX

Scala de temperatură Kelvin- Scala de temperatură termodinamică (TC), în care 0°K=–273,16°C (1K=1°C). Sin.: scară de temperatură absolută; scara Kelvin... Dicţionar de geografie

Scala de temperatură Fahrenheit- Scala de temperatură cu un punct de îngheț al apei la 32°F și un punct de fierbere de 212°F [conversia la scara de temperatură Celsius (C) se face prin formula: C=(F 32)5/9] ... Dicţionar de geografie

Scala de temperatură Celsius- Scala de temperatură (t°C) propusă de astronomul suedez A. Celsius, care împarte intervalul dintre punctul de îngheț și punctul de fierbere al apei în 100 de părți, astfel încât punctul de îngheț al apei la presiunea atmosferică standard să fie de 0° C și ...... Dicţionar de geografie

Scala de temperatură Réaumur- Termometru Réaumur — Subiecte industria petrolului și gazelor Sinonime Termometru Réaumur EN Scala Reaumur … Manualul Traducătorului Tehnic

Scala de temperatură Rankine- - [A.S. Goldberg. Dicţionar de energie engleză rusă. 2006] Subiecte energetice în general scala EN Rankine... Manualul Traducătorului Tehnic

Materialul din acest articol oferă o idee despre concept important ca temperatura. Oferim o definiție, luăm în considerare principiul schimbării temperaturii și schema de construire a scalelor de temperatură.

Ce este temperatura

Temperatura este o mărime fizică scalară care descrie starea de echilibru termodinamic a unui sistem macroscopic de corpuri.

Conceptul de temperatură este folosit și ca mărime fizică care determină gradul de încălzire a corpului, dar numai o astfel de interpretare nu este suficientă pentru a înțelege sensul termenului. Toate conceptele fizice sunt legate de anumite legi fundamentale și sunt înzestrate cu sens numai în conformitate cu aceste legi. În acest caz, termenul de temperatură este asociat cu conceptul de echilibru termic și cu legea ireversibilității macroscopice.

Fenomenul de echilibru termodinamic al corpurilor care alcătuiesc sistemul indică prezența aceleiași temperaturi a acestor corpuri. Este posibil să se măsoare temperatura doar indirect, pe baza dependenței de temperatură a acestora proprietăți fizice corpuri care pot fi măsurate direct.

Definiția 2

Sunt numite substanțe sau corpuri folosite pentru a obține o valoare a temperaturii termometric.

Să presupunem că două corpuri izolate termic sunt aduse în contact termic. Un corp va transfera un flux de energie către altul: procesul de transfer de căldură va începe. În acest caz, corpul care degajă căldură are o temperatură corespunzător mai mare decât corpul care „primește” fluxul de căldură. Evident, după ceva timp, procesul de transfer de căldură se va opri și echilibrul termic va veni: se presupune că temperaturile corpurilor sunt egalizate unele față de altele, valorile lor vor fi undeva în intervalul dintre valorile inițiale ale temperaturii. Astfel, temperatura servește ca o etichetă a echilibrului termic. Rezultă că orice valoare t care îndeplinește cerințele:

1. t1>t2 , când are loc transferul de căldură de la primul corp la al doilea;
2. t 1 "= t 2" = t, t 1 > t > t 2, când se stabilește echilibrul termic, acesta poate fi luat ca temperatură.

De asemenea, observăm că echilibrul termic al corpurilor este supus legii tranzitivității.

Definiția 3

Legea tranzitivității: când două corpuri sunt în echilibru cu un al treilea, atunci sunt în echilibru termic unul cu celălalt.

O caracteristică importantă a acestei definiții a temperaturii este ambiguitatea acesteia. Alegând diferite cantități care îndeplinesc cerințele stabilite (care vor afecta metodele de măsurare a temperaturii), este posibilă obținerea unor scale de temperatură nepotrivite.

Definiția 4

scara de temperatură este o modalitate de împărțire a intervalului de temperatură în părți.

Să luăm un exemplu.

Exemplul 1

Un dispozitiv binecunoscut pentru măsurarea temperaturii este un termometru. Luați în considerare termometrele. diverse dispozitive. Prima este reprezentată de o coloană de mercur în capilarul unui termometru, iar valoarea temperaturii aici este determinată de lungimea acestei coloane, care îndeplinește condițiile 1 și 2 de mai sus.

Și încă o modalitate de a măsura temperatura: folosind un termocuplu - un circuit electric cu un galvanometru și două joncțiuni de metale diferite (Figura 1 ).

Poza 1

O joncțiune este într-un mediu cu o temperatură fixă ​​(în exemplul nostru, este gheața care se topește), cealaltă este într-un mediu a cărui temperatură trebuie determinată. Aici, indicația temperaturii este EMF-ul termocuplului.

Aceste metode de măsurare a temperaturii nu vor da aceleași rezultate. Și pentru trecerea de la o temperatură la alta, trebuie construită o curbă de calibrare, care va stabili dependența EMF termocuplului de lungimea coloanei de mercur. În acest caz, scara uniformă a termometrului cu mercur este convertită în scara neuniformă a termocuplului (sau invers). Scale uniforme pentru măsurarea temperaturilor unui termometru cu mercur și a unui termocuplu creează două scale de temperatură complet diferite, pe care un corp în aceeași stare va avea temperaturi diferite. De asemenea, este posibil să luăm în considerare termometre care au design identic, dar au „corpuri termice” diferite (de exemplu, mercur și alcool): nici în acest caz nu vom observa coincidența scărilor de temperatură. Graficul lungimii coloanei de mercur față de lungimea coloanei de alcool nu va fi liniar.

Din cele de mai sus, putem concluziona că conceptul de temperatură, bazat pe legile echilibrului termic, este ambiguu. Această temperatură este empirică, depinde de metoda de măsurare. Un punct arbitrar este considerat „zero” al scalei empirice de temperatură. Conform definiției temperaturii empirice, sens fizic poartă doar diferența de temperatură sau modificarea acesteia. Orice scară empirică de temperatură este convertită într-o scară de temperatură termodinamică folosind corecții care iau în considerare natura relației dintre proprietatea termometrică și temperatura termodinamică.

Pentru a construi o scală de temperatură pentru măsurare, două puncte de referință fixe sunt atribuite la două valori numerice ale temperaturii. După aceea, diferența valorilor numerice atribuite punctelor de referință este împărțită la valorile alese în mod arbitrar suma necesară părți, rezultând o unitate de temperatură.

Valorile inițiale utilizate ca punct de referință și unități de măsură sunt temperaturile de tranziție ale substanțelor pure din punct de vedere chimic de la unul starea de agregare la altul, de exemplu, punctul de topire al gheții t 0 și punctul de fierbere al apei t k la presiunea atmosferică normală (P a ≈ 10 5 P a). Valorile t 0 și t k au sensuri diferite V tipuri variate scale de temperatura:

• Conform scalei Celsius (scala centigrade): punctul de fierbere al apei t k \u003d 100 ° C, punctul de topire al gheții t 0 \u003d 0 ° C. În scara Celsius, temperatura punctului triplu al apei este de 0,01 ° C la o presiune de 0,06 a t m.

Punct triplu de apă- temperatura și presiunea la care toate cele trei stări de agregare ale apei pot exista simultan în echilibru: lichid, solid (gheață) și abur.

• Conform scalei Fahrenheit: punctul de fierbere al apei t k = 212 ° F; temperatura de topire a gheții t 0 = 32 ° C.

Diferența de temperatură, exprimată în grade Celsius și Fahrenheit, este nivelată conform următoarei expresii:

t ° C 100 = t ° F - 32 180 sau t ° F = 1,8 ° C + 32.

Zero pe această scară este definit ca punctul de îngheț al unui amestec 1:1:1 de apă, amoniac și sare.

• Conform scalei Kelvin: punctul de fierbere al apei t k \u003d 373 K; temperatura de topire a gheții t 0 \u003d 273 K. Aici temperatura este măsurată de la zero absolut (t \u003d 273, 15 ° C) și se numește temperatură termodinamică sau absolută. T = 0 K - această valoare a temperaturii corespunde absenței absolute a fluctuațiilor termice.

Valorile temperaturii Celsius și Kelvin sunt legate între ele conform următoarei expresii:

T(K) = t°C + 273,15°C.

• Conform scalei Réaumur: punctul de fierbere al apei t k = 80 ° R; temperatura de topire a gheții t 0 = 0 ° R. Termometrul lui Réaumur folosea alcool; pe acest moment cântarul nu este aproape niciodată folosit.

Temperaturile exprimate în grade Celsius și grade Réaumur sunt legate după cum urmează:

1°C = 0,8°R.

• Conform scalei Rankin: punctul de fierbere al apei t k \u003d 671, 67 ° R a; punctul de topire al gheții t 0 = 491, 67 ° R a. Începutul scalei corespunde cu zero absolut. Numărul de grade dintre punctele fixe ale apei de îngheț și de fierbere în scala Rankine este identic cu scara Fahrenheit și este egal cu 180.

Temperaturile în funcție de Kelvin și Rankin sunt legate prin expresia:

° R a = ° F + 459 , 67 .

Gradele Fahrenheit pot fi convertite în grade Rankine conform formulei:

° R a = ° F + 459 , 67 .

Cel mai aplicabil în viața de zi cu zi și dispozitive tehnice Scara Celsius (unitatea de scară - grad Celsius, notat cu ° C).

În fizică, se folosește temperatura termodinamică, care nu este doar convenabilă, ci are și o semnificație fizică profundă, deoarece este definită ca energia cinetică medie a unei molecule. Unitatea de temperatură termodinamică este gradul Kelvin (înainte de 1968) sau acum pur și simplu Kelvin (K), care este una dintre unitățile de bază din C I. Temperatura T \u003d 0 K se numește temperatură zero absolut, așa cum s-a menționat mai sus.

În general, termometria modernă se bazează pe scara unui gaz ideal: presiunea este luată ca valoare termometrică. Scara unui termometru cu gaz este absolută (T = 0, p = 0). În rezolvarea problemelor practice, cel mai adesea este necesar să se folosească această scară specială de temperatură.

Exemplul 2

Se presupune că temperatura camerei confortabilă pentru o persoană este în intervalul de la + 18 ° C la + 22 ° C. Este necesar să se calculeze limitele intervalului de temperatură de confort în funcție de scara termodinamică.

Soluţie

Să luăm ca bază raportul T (K) = t ° C + 273, 15 ° C.

Să calculăm limitele inferioare și superioare ale temperaturii de confort în funcție de scara termodinamică:

T = 18 + 273 = 291 (K); T = 22 + 273 ≈ 295 (K).

Răspuns: limitele intervalului de temperatură de confort pe scara termodinamică sunt în intervalul de la 291 K la 295 K.

Exemplul 3

Este necesar să se determine la ce temperatură citirile termometrelor pe scara Celsius și pe scara Fahrenheit vor fi aceleași.

Soluţie

Figura 2

Să luăm ca bază relația t ° F = 1,8 t ° C + 32 .

După starea problemei, temperaturile sunt egale, atunci este posibil să se compună următoarea expresie:

x = 1 , 8 x + 32 .

Să determinăm variabila x din intrarea rezultată:

x \u003d - 32 0, 8 \u003d - 40 ° C.

Răspuns: la o temperatură de -40°C (sau -40°F), citirile termometrelor pe scările Celsius și Fahrenheit vor fi aceleași.

Dacă observați o greșeală în text, vă rugăm să o evidențiați și să apăsați Ctrl+Enter

Se mai numește și temperatura cantitate fizica care caracterizează gradul de încălzire al corpului, dar acest lucru nu este suficient pentru a înțelege semnificația și semnificația conceptului de temperatură. În această frază, există doar o înlocuire a unui termen cu altul și nu mai este de înțeles. De obicei, conceptele fizice sunt asociate cu unele legi fundamentale și capătă sens doar în legătură cu aceste legi. Conceptul de temperatură este legat de conceptul de echilibru termic și, în consecință, de legea ireversibilității macroscopice.

Schimbarea temperaturii

Într-o stare de echilibru termodinamic, toate corpurile care formează sistemul au aceeași temperatură. Temperatura poate fi măsurată doar indirect, pe baza dependenței de temperatură a unor astfel de proprietăți fizice ale corpurilor care pot fi măsurate direct. Substanțele (corpurile) folosite pentru aceasta se numesc termometrice.

Lăsați două corpuri izolate termic să fie aduse în contact termic. Un flux de energie se va repezi de la un corp la altul, va avea loc un proces de transfer de căldură. În acest caz, se consideră că corpul care degajă căldură are o temperatură mai mare decât corpul către care s-a repezit fluxul de căldură. Desigur, după un timp, fluxul de energie se oprește și echilibrul termic se instalează. Se presupune că temperaturile corpurilor sunt egalizate și sunt stabilite undeva în intervalul dintre valorile inițiale ale temperaturii. Deci, se dovedește că temperatura este un anumit semn al echilibrului termic. Rezultă că orice valoare t care îndeplinește cerințele:

1. $t_1>t_2$, dacă fluxul de căldură merge de la primul corp la al doilea;
2. $t"_1=t"_2=t,\ t_1 > t > t_2$, poate fi luată ca temperatură atunci când se stabilește echilibrul termic.

Se presupune că echilibrul termic al corpurilor respectă legea tranzitivității: dacă două corpuri sunt în echilibru cu un al treilea, atunci ele sunt în echilibru termic unul cu celălalt.

Cea mai importantă caracteristică a definiției de mai sus a temperaturii este ambiguitatea acesteia. Putem alege cantități care îndeplinesc cerințele în moduri diferite (care se vor reflecta în metodele de măsurare a temperaturii) și obținem scale de temperatură nepotrivite. Scalele de temperatură sunt modalități de împărțire în părți ale intervalelor de temperatură.

Să dăm exemple. După cum știți, un dispozitiv pentru măsurarea temperaturii este un termometru. Luați în considerare două tipuri de termometre cu dispozitive diferite. Într-un caz, rolul temperaturii corpului este jucat de lungimea coloanei de mercur din capilarul termometrului, în cazul în care termometrul se află în echilibru termic cu corpul a cărui temperatură o măsurăm. Lungimea coloanei de mercur satisface condițiile 1 și 2, care sunt date mai sus și se aplică temperaturii.

Există o altă modalitate de a măsura temperatura: folosind un termocuplu. Un termocuplu este un circuit electric cu un galvanometru și două joncțiuni de metale diferite (Fig. 1). O joncțiune este plasată într-un mediu cu o temperatură fixă, cum ar fi topirea gheții, cealaltă într-un mediu a cărui temperatură trebuie determinată. În acest caz, EMF-ul termocuplului este considerat un semn de temperatură. Aceste două metode de măsurare a temperaturii nu vor da aceleași rezultate. Și pentru a trece de la o temperatură la alta, este necesară construirea unei curbe de calibrare care să stabilească dependența EMF termocuplului de lungimea coloanei de mercur. Apoi scara uniformă a termometrului cu mercur este convertită în scara neuniformă a termocuplului (sau invers). Scalele uniforme ale unui termometru cu mercur și ale unui termocuplu formează două scale de temperatură complet diferite, pe care un corp în aceeași stare va avea temperaturi diferite. Puteți lua termometre care au design identic, dar cu „corpuri termice” diferite (de exemplu, mercur și alcool). Nici scalele lor de temperatură nu se potrivesc. Graficul lungimii coloanei de mercur față de lungimea coloanei de alcool nu va fi liniar.

Rezultă că conceptul de temperatură, bazat pe legile echilibrului termic, nu este clar. Această temperatură se numește empirică, depinde de metoda de măsurare a temperaturii. Zero al scalei empirice de temperatură este întotdeauna setat arbitrar. Conform definiției temperaturii empirice, numai diferența de temperatură, adică modificarea acesteia, are sens fizic. Orice scară empirică de temperatură este redusă la scara de temperatură termodinamică prin introducerea de corecții care țin cont de natura relației dintre proprietatea termometrică și temperatura termodinamică.

Scale de temperatură

Pentru a construi o scară de temperatură, valorile numerice ale temperaturii sunt atribuite la două puncte de referință fixe. După aceea, diferența de temperatură a punctelor de referință este împărțită la un număr de părți alese în mod arbitrar, obținându-se o unitate de temperatură. Ca valori inițiale care servesc la construirea scalei de temperatură pentru a stabili punctul de referință și unitatea sa - grade, se folosesc temperaturile de tranziție a substanțelor pure chimic de la o stare de agregare la alta, de exemplu, punctul de topire de gheata $t_0$ si punctul de fierbere al apei $t_k$ la presiunea atmosferica normala ($\aprox 10^5Pa).$ Cantitatile $t_0\ si\ t_k$ au valori diferite:

• pe scara Celsius (scala centigrade): punctul de fierbere al apei este $t_k=100^0C$, punctul de topire al ghetii este $t_0=0^0C$. Scara Celsius este o astfel de scară în care temperatura punctului triplu al apei este de 0,010C la o presiune de 0,06 atm. (Punctul triplu al apei este o anumită temperatură și presiune la care apa, vaporii ei și gheața pot exista simultan în echilibru.);
• pe scara Fahrenheit, punctul de fierbere al apei este $t_k=212^0F;$ $t_0$=3$2^0F$ este punctul de topire al gheții;

Relația dintre temperaturi exprimate în grade Celsius și Fahrenheit este:

\[\frac(t^0C)(100)=\frac(t^0F-32)(180)\ \ sau\ t^0F=1,8t^0C+32\ \left(1\right);\ ]

Zero pe această scară este determinat de punctul de îngheț al unui amestec de apă, sare și amoniac într-un raport de 1:1:1.

• pe scara Kelvin: temperatura se numără de la zero absolut (t \u003d -273,50C) și se numește temperatură termodinamică sau absolută. T=0K este starea corespunzătoare absenței totale a fluctuațiilor termice. Punctul de fierbere al apei pe această scară este $t_k=373K$, punctul de topire al gheții este $t_0=273K$. Relația dintre temperatura în Kelvin și temperatura în Celsius:
\
• pe scara Réaumur, punctul de fierbere al apei este $t_k=80^0R$, punctul de topire al gheții este $t_0=0^0R.$ Scara a căzut practic în neutilizare. Relația dintre temperaturi exprimate în grade Celsius și grade Réaumur:
\

Termometrul lui Réaumur folosea alcool.

• pe scara Rankin, punctul de fierbere al apei este $t_k=671,67^(0\ )Ra$, punctul de topire al gheții este $t_0=(491,67)^0Ra.$ Scala începe de la zero absolut. Numărul de grade dintre punctele de îngheț și de fierbere ale apei pe scara Fahrenheit și Rankine este același și este egal cu 180.

Relația dintre Kelvin și grade Rankine: 1K=1,$8^(0\ )Ra$, grade Fahrenheit sunt convertite în grade Rankine folosind formula:

\[^0Ra=^0F+459,67\stanga(4\dreapta);\]

În tehnologie și în viața de zi cu zi se folosește temperatura de pe scara Celsius. Unitatea acestei scale se numește gradul Celsius ($^0C).\ $ În fizică, se folosește temperatura termodinamică, care nu numai că este mai convenabilă, dar are și o semnificație fizică profundă, deoarece este determinată de energia cinetică medie. a moleculei. Unitatea de temperatură termodinamică, gradul kelvin (înainte de 1968), sau acum pur și simplu kelvin (K), este una dintre unitățile de bază din SI. Temperatura T=0K se numește temperatură zero absolut. Termometria modernă se bazează pe scara de gaz ideală, unde presiunea este utilizată ca mărime termometrică. Scara termometrului cu gaz este absolută (T=0, p=0). Când rezolvați probleme, cel mai adesea va trebui să utilizați această scară specială de temperatură.

Cele mai cunoscute, în acest moment, scale de temperatură sunt scările Fahrenheit, Celsius și Kelvin.

Scala de temperatură Fahrenheit cel mai popular în SUA. Temperatura este măsurată în grade, de exemplu 48,2 °F (patruzeci și opt și două de grade Fahrenheit), simbolul F indică faptul că este utilizată scara Fahrenheit.

Europenii sunt obișnuiți Scala de temperatură Celsius, care măsoară și temperatura în grade, cum ar fi 48,2°C (patruzeci și opt și două de grade Celsius), simbolul C indică faptul că este utilizată scara Celsius.

Oamenii de știință sunt mai obișnuiți să opereze cu Scala de temperatură Kelvin. Până în 1968, kelvinul era denumit oficial gradul Kelvin, apoi s-a decis să se facă referire la valoarea temperaturii măsurată pe scara Kelvin, pur și simplu în kelvin (fără grade), de exemplu, 48,2 K (patruzeci și opt și doi kelvin).

Daniel Gabriel Fahrenheit El și-a inventat cântarul în secolul al XVIII-lea în timp ce făcea termometre la Amsterdam. Pentru punctul zero de temperatură, Fahrenheit a luat temperatura unei soluții de sare înghețată, care în acel moment era folosită pentru a obține temperaturi scăzute în laborator. Un fizician german a stabilit o valoare de 32°F pentru punctul de topire al gheții și punctul de îngheț al apei (când temperatura crește și, respectiv, scade). Conform scalei rezultate, punctul de fierbere al apei este de 212°F.

În același secol al XVIII-lea, un om de știință suedez Anders Celsiusși-a inventat propria scară de temperatură, care se bazează pe punctul de îngheț (0°C) și punctul de fierbere (100°C) apa pura la presiunea atmosferică normală.

Scara Kelvin a fost inventată în secolul al XIX-lea de un om de știință britanic. William Thomson, care a primit ulterior titlul onorific de baron Kelvin. Thomson și-a bazat scala de temperatură pe conceptul de zero absolut. Mai târziu, scara Kelvin a devenit principala în fizică, iar acum sistemele Fahrenheit și Celsius sunt determinate prin ea.

În centrul său, temperatura oricărui obiect caracterizează măsura mișcării moleculelor sale - cu cât moleculele se mișcă mai repede, cu atât temperatura obiectului este mai mare și invers. Cu cât temperatura este mai scăzută, cu atât moleculele se mișcă mai încet. La zero absolut (0 K), moleculele se opresc (ceea ce nu poate fi în natură). Din acest motiv, atingerea zeroului absolut sau chiar a temperaturilor mai scăzute este imposibilă.

Trebuie să spun că gradarea scărilor Kelvin și Celsius este aceeași (un grad Celsius este egal cu un kelvin) și 0 K \u003d -273,15 ° C.

Astfel, legarea scărilor de temperatură Kelvin și Celsius este foarte simplă:

K=C+273,15 C=K-273,15

Să încercăm să conectăm scările Celsius și Fahrenheit.

După cum știți, apa îngheață la 32 ° F și 0 ° C: 32°F=0°C. Apa se fierbe la 212°F și 100°C: 212°F=100°C.

Astfel, pentru 180 de grade Fahrenheit sunt 100 de grade Celsius (raport 9/5): 212°F-32°F=100°C-0°C.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că punctul zero al scării Celsius corespunde punctului de 32 de grade al scării Fahrenheit.

Având în vedere corespondențele de mai sus dintre cele două scale, derivăm formula pentru conversia temperaturii de la o scară la alta:

C \u003d (5/9) (F-32) F \u003d (9/5) C + 32

Dacă te hotărăști acest sistem ecuații, puteți afla asta -40°C = -40°F- aceasta este singura temperatură la care valoarea ambelor scale coincid.

Acționând într-un mod similar, conectăm scalele Kelvin și Fahrenheit:

F = (9/5) (K-273,15)+32 = (9/5)K-459,67 K = (5/9) (F+459,67)

Definiție cinetică moleculară

Măsurarea temperaturii

Pentru a măsura temperatura, se selectează un parametru termodinamic al substanței termometrice. O modificare a acestui parametru este asociată fără ambiguitate cu o schimbare a temperaturii.

În practică, temperatura se măsoară folosind

Unități de temperatură și scară

Din faptul că temperatura este energia cinetică a moleculelor, este clar că este cel mai natural să o măsurăm 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.

Scala de temperatură Kelvin

concept temperatura absolută a fost introdus de W. Thomson (Kelvin), în legătură cu care scala de temperatură absolută se numește scala Kelvin sau scara de temperatură termodinamică. Unitatea de măsură a temperaturii absolute este kelvin (K).

Scala de temperatură absolută se numește astfel deoarece măsura stării fundamentale a limitei inferioare de temperatură este zero absolut, adică cea mai scăzută temperatură posibilă la care, în principiu, este imposibil să se extragă energie termică dintr-o substanță.

Zero absolut este definit ca 0 K, care este aproximativ -273,15 °C.

Scara de temperatură Kelvin este o scară de temperatură care se măsoară de la zero absolut.

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, din cauza căruia temperatura trebuie să fie exprima un număr negativ. Pentru astfel de cazuri au fost introduse scale de temperatură absolută.

Una dintre acestea se numește scara Rankine, iar cealaltă se numește scara termodinamică absolută (scala Kelvin); temperaturile sunt măsurate, respectiv, în grade Rankine (°Ra) și kelvins (K). Ambele scale încep de la zero absolut. Ele diferă prin aceea că kelvin este egal cu grade Celsius, iar gradul Rankine este egal cu grade Fahrenheit.

Punctul de îngheț al apei la presiunea atmosferică standard corespunde cu 273,15 K. Numărul de grade Celsius și kelvin dintre punctele de îngheț și de fierbere ale apei este același și egal cu 100. Prin urmare, grade Celsius sunt convertite în kelvin folosind formula K \ u003d °C + 273,15.

Celsius

Fahrenheit

În Anglia, și mai ales în SUA, se folosește scala Fahrenheit. Zero grade Celsius este 32 de grade Fahrenheit, iar un grad Fahrenheit este de 5/9 grade Celsius.

acceptat în prezent următoarea definiție Fahrenheit: Aceasta 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 punctul de topire al gheții la presiunea atmosferică, iar 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), 1 ° F = 9/5 ° C + 32. Propus de G. Fahrenheit în 1724.

Energia mișcării termice la zero absolut

Pe măsură ce materia se răcește, multe forme de energie termică și efectele asociate acestora scad simultan în magnitudine. Materia trece dintr-o stare mai puțin ordonată într-o stare mai ordonată. Gazul se transformă în lichid și apoi se cristalizează într-un corp solid (chiar și la zero absolut, heliul rămâne în stare lichidă la presiunea atmosferică). Mișcarea atomilor și moleculelor încetinește, energia lor cinetică scade. Rezistența majorității metalelor scade din cauza scăderii împrăștierii electronilor de către atomii care vibrează cu o amplitudine mai mică. rețea cristalină. Astfel, chiar și la zero absolut, electronii de conducere se mișcă între atomi cu o viteză Fermi de ordinul a 1x10 6 m/s.

Temperatura la care particulele de materie au o cantitate minimă de mișcare, care se păstrează numai datorită mișcării mecanice cuantice, este temperatura zero absolut (T = 0K).

Temperaturile de zero absolut nu pot fi atinse. Cel mai temperatura scazuta(450±80)x10 -12 K Condensul Bose-Einstein al atomilor de sodiu a fost obținut în 2003 de către cercetătorii de la MIT. În acest caz, vârful radiației termice se află în regiunea lungimilor de undă de ordinul a 6400 km, adică aproximativ raza Pământului.

Temperatura din punct de vedere termodinamic

Există multe scări diferite de temperatură. Odată ce temperatura a fost determinată foarte arbitrar. Temperatura a fost măsurată prin semne aplicate la distanțe egale pe pereții unui tub în care apa se dilata la încălzire. Apoi au decis să măsoare temperatura și au descoperit că distanțele de grade nu sunt aceleași. În termodinamică, este dată o definiție a temperaturii care nu depinde de proprietățile particulare ale unei substanțe.

Vă prezentăm funcția f(T) , care nu depinde de proprietățile substanței. Din termodinamică rezultă că dacă unii motor termic absorbind cantitatea de căldură Q 1 la T 1 degajă căldură Q s la o temperatură de un grad, iar cealaltă mașină, după ce a absorbit căldura Q 2 la T 2, degajă aceeași căldură Q s la o temperatură de un grad, apoi o mașină care absoarbe Q 1 la T 1 ar trebui la temperatura T 2 degajă căldură Q 2 .

Desigur, între căldură Q si temperatura T există dependență și căldură Q 1 ar trebui să fie proporțional Q s. Astfel, pentru fiecare cantitate de căldură Q s, eliberat la o temperatură de un grad, corespunde cantității de căldură absorbită de mașină la o temperatură T egal cu Q sînmulțit cu o funcție crescătoare f temperatura:

Deoarece funcția găsită crește cu temperatura, putem presupune că ea însăși măsoară temperatura, pornind de la temperatura standard un grad. Aceasta înseamnă că puteți găsi temperatura unui corp determinând cantitatea de căldură care este absorbită de un motor termic care funcționează în intervalul dintre temperatura corpului și temperatura de un grad. Temperatura obtinuta in acest fel se numeste temperatura termodinamica absoluta si nu depinde de proprietatile substantei. Astfel, pentru un motor termic reversibil, este valabilă următoarea egalitate:

Pentru un sistem în care entropia S ar putea fi o funcție S(E) energia sa E, temperatura termodinamică este definită ca:

Temperatura și radiația

Pe măsură ce temperatura crește, energia emisă de corpul încălzit crește. Energia de radiație a unui corp negru este descrisă de legea Stefan-Boltzmann

Scara Reaumur

Propus în anul de R. A. Reaumur, care a descris termometrul cu alcool pe care l-a inventat.

Unitate - gradul Réaumur (°R), 1 °R este egal cu 1/80 din intervalul de temperatură dintre punctele de referință - temperatura gheții de topire (0 °R) și apă clocotită (80 °R)

1°R = 1,25°C.

În prezent, scara a căzut în desuetudine, s-a păstrat cel mai mult timp în Franța, în patria autorului.

Tranziții de la diferite scări

Compararea scalelor de temperatură

¹ Temperatura medie normală a corpului uman este de 36,6 °C ±0,7 °C sau 98,2 °F ±1,3 °F. Valoarea de 98,6 °F este o conversie exactă în Fahrenheit a valorii germane din secolul al XIX-lea de 37 °C. părți diferite corpul este diferit