Kakšna je temperatura? Temperaturne enote so stopnje. Temperatura pare in plina

Vsakdo se dnevno sooča s konceptom temperature. Izraz je postalo trdno zasidrani v našem vsakdanjem življenju: ogrejemo v mikrovalovnih izdelkov ali pripravo hrane v pečici, nas zanima vreme na ulici ali če želite izvedeti, ali hladna voda v reki - vse to je tesno povezano s tem konceptom. In kakšna je temperatura, kaj pomeni ta fizični parameter, na kaj se meri? Na ta in druga vprašanja bomo odgovorili v članku.

Fizična količina

Poglejmo, kaj je temperatura s stališča izoliranega sistema v termodinamičnem ravnotežju. Izraz izhaja iz latinščine in pomeni »pravilno mešanje«, »normalno stanje«, »sorazmernost«. Ta vrednost označuje stanje termodinamičnega ravnovesja katerega koli makroskopskega sistema. V primeru, ko je izolirani sistem izven ravnovesja, energija prehaja iz bolj segretih predmetov v manj segrevanje s časom. Rezultat je izenačitev temperature (sprememba) v celotnem sistemu. To je prvi postulat (ničelna točka) termodinamike.

Temperatura določa porazdelitev sestavnih delcev sistema v smislu nivojev in hitrosti energije, stopnje ionizacije snovi, lastnosti ravnovesnega elektromagnetnega sevanja teles, celotne volumske gostote sevanja. Ker so za sistem, ki je v termodinamičnem ravnotežju, navedeni parametri enaki, jih ponavadi imenujemo temperatura sistema.

Plazma

Poleg ravnovesnih teles obstajajo sistemi, v katerih je država značilna več temperaturnih vrednosti, ki niso enake drugemu. Dober primer je plazma. Sestavljen je iz elektronov (svetlo nabitih delcev) in ionov (težko napolnjenih delcev). Pri trkih se hitro prenese energija iz elektronov v elektron in iz ionov v ion. Toda med heterogenimi elementi je počasen prehod. Plazma je lahko v stanju, v katerem so elektroni in ioni posamezno blizu ravnovesja. V tem primeru je mogoče sprejeti posamezne temperature vsake vrste delcev. Vendar se ti parametri med seboj razlikujejo.

Magneti

V telesih, v katerih imajo delci magnetni moment, prenos energije običajno poteka počasi: od translacijskih do magnetnih stopenj svobode, ki so povezane z možnostjo spreminjanja smeri trenutka. Izkazalo se je, da obstajajo stanja, v katerih je telo značilno, da temperatura ne sovpada s kinetičnim parametrom. Ujema s translacijskim gibanjem osnovnih delcev. Magnetna temperatura določa del notranje energije. Lahko je pozitivna ali negativna. V procesu izravnave se energija prenese iz delcev z večjo vrednostjo na delce z nižjo temperaturno vrednostjo, če so tako pozitivne kot negativne. V grdem položaju se bo ta postopek nadaljeval v nasprotni smeri - negativna temperatura bo "višja" od pozitivne.

In zakaj je to potrebno?

Paradoks je, da povprečna oseba, da bi lahko izvajala postopek merjenja v vsakdanjem življenju in v industriji, sploh ne potrebuje vedeti, kaj je temperatura. Zadostuje mu, da razume, da je to stopnja segrevanja predmeta ali medija, še posebej, ker smo iz teh obdobij seznanjeni s temi izrazi. Pravzaprav večina praktičnih instrumentov za merjenje tega parametra dejansko meri druge lastnosti snovi, ki se razlikujejo od stopnje ogrevanja ali hlajenja. Na primer tlak, električni upor, prostornina itd. Poleg tega se takšni odčitki ročno ali samodejno preračunajo na želeno vrednost.

Izkazalo se je, da določimo temperaturo, ni potrebe po študiji fizike. S tem načelom živi večji del prebivalstva našega planeta. Če TV deluje, ni potrebe po razumevanju prehodnih procesov polprevodniških naprav, za študij, od kod prihaja električna energija? v vtičnici ali kot satelitsko anteno signal. Ljudje se uporabljajo za dejstvo, da na vsakem območju obstajajo strokovnjaki, ki bodo lahko popravili ali odpravili napako. Filistejka ne želi zategovati njegovih možganov, saj je veliko bolje gledati sapo ali nogomet na "škatli", ki pije hladno pivo.

In hočem vedeti

Vendar obstajajo ljudje, najpogosteje so študentje, ki bodisi v merilu svoje radovednosti bodisi morajo nujno preučiti fiziko in določiti, kakšna je temperatura. Kot rezultat, pri iskanju spadajo v džunglo termodinamike in preučujejo nične, prve in druge zakone. Poleg tega bo treba raziskovati razum Carnot ciklov in entropija. Na koncu svojega potovanja zagotovo prepozna, da definicija temperature kot parametra reverzibilnega termičnega sistema, ki ni odvisna od vrste delovne snovi, ne bo jasnejša za smisel tega koncepta. In še vedno bo vidni del v nekaterih stopnjah sprejel mednarodni sistem enot (SI).

Temperatura kot kinetična energija

Bolj "oprijemljiv" je pristop, ki se imenuje molekularno-kinetična teorija. Iz nje se oblikuje reprezentacija, da se toplota šteje za eno od oblik energije. Na primer, kinetična energija molekul in atomov, ki je povprečen pri velikem številu kaotično gibljivih delcev, se izkaže za merilo, ki se ponavadi imenuje telesna temperatura. Tako se delci ogrevanega sistema premikajo hitreje od hladnih.

Ker je zadevni izraz tesno povezan s povprečno kinetično energijo skupine delcev, bi bilo zelo naravno, da uporabimo džul kot enoto merjenja temperature. Kljub temu se to ne zgodi, kar je razloženo z dejstvom, da je energija termičnega gibanja osnovnih delcev zelo majhna glede na džul. Zato je njegova uporaba neprimerna. Termično gibanje se meri v enotah, pridobljenih iz džulov, s pomočjo posebnega pretvorbenega faktorja.

Temperaturne enote

Za prikaz tega parametra so na voljo tri osnovne enote. V naši državi se temperatura običajno določi v stopinjah Celzija. V središču te merske enote je točka strjevanja vode - absolutna vrednost. To je izvor. To pomeni, da je temperatura vode, na kateri se led kreira, nič. V tem primeru voda služi kot vzoren ukrep. Ta pogojna vrednost je bila uporabljena za udobje. Druga absolutna vrednost je temperatura para, to je čas, ko voda iz tekočega stanja prehaja v plinasto stanje.

Naslednja enota je stopinje Kelvin. Izvor tega sistema velja za točko absolutna nič. Torej, ena stopnja Kelvin je enaka eni stopinj Celzija. Edina razlika je izvor. Dobimo to nič za Kelvin bo enako minus 273,16 stopinj Celzija. Leta 1954 je bila na Generalni konferenci o utežeh in ukrepih sprejeta odločitev, da se izraz "Kelvin stopnja" za enoto temperature nadomesti z "kelvin".

Tretja skupna merska enota je stopinje Fahrenheit. Do leta 1960 so jih uporabljali v vseh angleško govorečih državah. Vendar pa tudi danes v vsakdanjem življenju v Združenih državah uporablja to enoto. Sistem se bistveno razlikuje od zgoraj opisanih. Za referenčno točko se sprejme temperatura zamrzovanja mešanice soli, natrijevega hidroksida in vode v razmerju 1: 1: 1. Torej, na lestvici Fahrenheit, je zmrzovalna točka vode plus 32 stopinj in vrelišče - plus 212 stopinj. V tem sistemu je ena stopnja 1/180 razlike v teh temperaturah. Torej, razpon od 0 do +100 stopinj Fahrenheita ustreza razponu od -18 do +38 Celsius.

Absolutna temperatura nič

Poglejmo, kaj to pomeni. Absolutna ničelna vrednost je vrednost mejne temperature, pri kateri idealen plinski tlak izgine za določen volumen. To je najnižja vrednost v naravi. Kot je napovedal Mikhailo Lomonosov, "to je največja ali zadnja stopnja mraza". Iz tega sledi kemikalija Avogadrovo pravo: V enakih količinah plinov, pod pogojem, da enaka temperatura in tlak vsebuje enako število molekul. Kaj sledi iz tega? Obstaja minimalna temperatura plina, pri kateri njena tlak ali prostornina izgine. Ta absolutna vrednost ustreza nič po Kelvin, ali 273 stopinj Celzija.

Nekaj ​​zanimivih dejstev o sončnem sistemu

Temperatura na površini sonca doseže 5700 Kelvin in v središču jedra - 15 milijonov Kelvinov. Planeti sončnega sistema se močno razlikujejo glede na stopnjo ogrevanja. Tako je jedrska temperatura naše Zemlje približno enaka kot na površini Sonca. Najbolj vroč planet je Jupiter. Temperatura v sredini jedra je petkrat višja kot na površini Sonca. Najnižja vrednost parametra pa je bila zabeležena na površini Lune - le 30 Kelvinov. Ta vrednost je še nižja kot na površini Plutona.

Dejstva o Zemlji

1. Najvišja vrednost temperature, ki je zabeležila osebo, je bila 4 milijarde Celzija. Ta vrednost je 250-krat višja od temperature Sunčevega jedra. Zapis, ki ga je določil New York Naravni laboratorij Brookhavena v ionskem kolektorju, katerega dolžina je približno 4 km.

2. Temperatura na našem planetu tudi ni vedno idealna in udobna. Na primer, v mestu Verkhnoyansk v Yakutiji temperatura v zimskem času pada na minus 45 stopinj Celzija. Toda v etiopskem mestu Dallall, nasprotno situacijo. Tam je povprečna letna temperatura plus 34 stopinj.

3. Najbolj ekstremni pogoji, pod katerimi ljudje delajo, so zabeleženi v rudnikih zlata v Južni Afriki. Rudarji delujejo na globini treh kilometrov pri temperaturi nad 65 stopinj Celzija.