Vad är temperaturen? Temperaturenheter är grader. Ång- och gastemperatur

Varje person står inför tanken på temperatur på en daglig basis. Termen har stått in i vårt vardag: vi värmer upp mat i mikrovågsugnen, förbereder mat i ugnen, är intresserad av väder på gatan, eller huruvida vattnet är kallt i floden - allt detta är nära relaterat till detta koncept. Och vad är temperaturen, vad betyder den här fysiska parametern, i vad mäts det? Dessa och andra frågor kommer att besvaras i artikeln.

Fysisk mängd

Låt oss överväga vilken temperatur som är från ett isolerat system i termodynamisk jämvikt. Termen kom från latin och betyder "korrekt blandning", "normalt tillstånd", "proportionalitet". Denna kvantitet karakteriserar tillståndet för termodynamisk jämvikt i vilket makroskopiskt system som helst. I det fall det isolerade systemet är oavgjort, övergår energi från mer uppvärmda föremål till mindre uppvärmda över tiden. Resultatet är en temperaturutjämning (förändring) i hela systemet. Detta är det första postulatet (nollpunkten) av termodynamiken.

Temperaturen bestämmer fördelningen av systemets beståndsdelar i termer av energinivåer och hastigheter, graden av jonisering av substanser, egenskaperna av jämviktelektromagnetisk strålning av kroppar, den totala volymen av strålningstätheten. Eftersom för det system som är i termodynamisk jämvikt är de angivna parametrarna lika, de kallas vanligtvis systemets temperatur.

plasma

Förutom jämviktskroppar finns det system där staten kännetecknas av flera temperaturvärden som inte är lika med varandra. Ett bra exempel är plasma. Den består av elektroner (lätta laddade partiklar) och joner (tungladdade partiklar). I deras kollisioner sker en snabb överföring av energi från elektronen till elektronen och från jonen till jonen. Men mellan de heterogena elementen finns en långsam övergång. Plasman kan vara i ett tillstånd där elektronerna och jonerna är individuellt nära jämvikt. I det här fallet är det möjligt att ta individuella temperaturer för varje slags partiklar. Dessa parametrar kommer emellertid att skilja sig från varandra.

magneter

I organ där partiklar har ett magnetiskt ögonblick, sker energiöverföring vanligtvis långsamt: från translatoriska till magnetiska frihetsgrader, som är förknippade med möjligheten att ändra momentets riktning. Det visar sig att det finns stater där kroppen kännetecknas av en temperatur som inte sammanfaller med den kinetiska parametern. Det motsvarar den translatoriska rörelsen av elementära partiklar. Den magnetiska temperaturen bestämmer en del av den interna energin. Det kan vara antingen positivt eller negativt. Under utjämningsprocessen kommer energi att överföras från partiklar med ett större värde till partiklar med ett lägre temperaturvärde om de är både positiva eller negativa. I en otäck situation kommer denna process att fortsätta i motsatt riktning - den negativa temperaturen blir "högre" än den positiva.

Och varför är det nödvändigt?

Paradoxen är att den genomsnittliga personen, för att utföra mätprocessen både i vardagen och i industrin, inte ens behöver veta vilken temperatur som är. Det kommer att vara tillräckligt för honom att förstå att det här är graden av uppvärmning av ett föremål eller medium, särskilt eftersom vi är bekanta med dessa termer från barndomen. Faktum är att de flesta praktiska instrument som är avsedda att mäta denna parameter faktiskt mäter andra egenskaper hos ämnen som varierar från värme eller kyla. Till exempel, tryck, elektrisk resistans, volym etc. Vidare beräknas sådana mätningar manuellt eller automatiskt till önskat värde.

Det visar sig att bestämma temperaturen, det finns ingen anledning att studera fysik. Med denna princip bor de flesta av våra planetens befolkning. Om TV: n arbetar, behöver man inte förstå övergångsförfarandena för halvledaranordningar, för att studera varifrån el kommer från uttaget eller hur signalen går till parabolantennen . Människor är vana vid det faktum att i alla områden finns det specialister som kan reparera eller felsöka systemet. Den filistinska vill inte påverka sin hjärna, för det är mycket bättre att titta på tvålopera eller fotboll på "låda", smutta på kall öl.

Och jag vill veta

Men det finns människor, oftast är de studenter som, antingen i åtgärd av deras nyfikenhet, eller nödvändigtvis måste studera fysik och bestämma vad temperaturen verkligen är. Till följd av detta faller de i termodynamikens djungel och studerar noll, första och andra lagar. Dessutom måste det nyfikna sinnet förstå Carnot-cykler och entropi. Och i slutet av sin resa erkänner han säkert att definitionen av temperatur som parameter för ett reversibelt termiskt system som inte är beroende av vilken typ av arbetssubstans det inte kommer att ge klarhet i begreppet. Ändå kommer den synliga delen att vara några grader accepterade av det internationella systemet för enheter (SI).

Temperatur som kinetisk energi

Mer "konkret" är den metod som kallas molekylär-kinetisk teori. Därifrån bildas en representation som värme anses vara en av energiformerna. Till exempel visar den kinetiska energin hos molekyler och atomer, en parameter som är genomsnittlig över ett stort antal chaotiskt rörliga partiklar, att det är ett mått på det som vanligtvis kallas kroppstemperaturen. Sålunda rör sig partiklarna i det uppvärmda systemet snabbare än de kalla.

Eftersom den betraktande termen är nära relaterad till den genomsnittliga kinetiska energin hos en grupp partiklar, skulle det vara ganska naturligt att använda en joule som en temperaturmätningsenhet. Ändå händer detta inte, vilket förklaras av det faktum att den termiska rörelsens energi av elementära partiklar är mycket liten i förhållande till jouleen. Därför är dess användning obekvämt. Termisk rörelse mäts i enheter härledda från joules med hjälp av en särskild omvandlingsfaktor.

Temperaturenheter

Hittills finns det tre grundläggande enheter för att visa denna parameter. I vårt land bestäms temperaturen vanligtvis i grader Celsius. I hjärtat av denna måttenhet ligger punkten för stelning av vatten - det absoluta värdet. Det är ursprunget. Det vill säga, temperaturen på vattnet vid vilken is börjar att bildas är noll. I det här fallet fungerar vatten som en modellmått. Detta villkorliga värde togs för enkelhets skyld. Det andra absolutvärdet är ångans temperatur, det vill säga den tid då vatten från vätsketillståndet passerar in i gasformigt tillstånd.

Nästa enhet är grader Kelvin. Ursprunget för detta system anses vara den absoluta nollpunkten. Så, en grad av Kelvin är lika med en grad av Celsius. Den enda skillnaden är ursprunget. Vi får den noll för Kelvin blir lika med minus 273.16 grader Celsius. År 1954 bestämdes vid generalkonferensen om vikter och åtgärder att termen "Kelvin-grad" ersattes för en temperaturenhet med "kelvin".

Den tredje gemensamma måttenheten är grader Fahrenheit. Fram till 1960 användes de allmänt i alla engelsktalande länder. Men även idag i vardagen i USA använder du denna enhet. Systemet är fundamentalt annorlunda än de som beskrivits ovan. För referenspunkten antas frysningstemperaturen för en blandning av salt, ammoniak och vatten i ett förhållande av 1: 1: 1. Så, på Fahrenheit-skalan är fryspunkten för vatten plus 32 grader och kokande - plus 212 grader. I detta system är en grad 1/180 av skillnaden mellan dessa temperaturer. Så, intervallet från 0 till +100 grader Fahrenheit motsvarar ett intervall från -18 till +38 Celsius.

Absolut noll temperatur

Låt oss se vad det här alternativet betyder. En absolut noll är värdet av den begränsande temperaturen vid vilken det ideala gastrycket försvinner för en bestämd volym. Detta är det lägsta värdet i naturen. Som Mikhailo Lomonosov förutspådde, "det här är den största eller sista graden av förkylning." Detta följer Avogadros kemiska lag: i lika stora volymer av gaser, under samma temperatur och tryck, finns samma antal molekyler. Vad följer av detta? Det finns en minsta gastemperatur vid vilken dess tryck eller volym kommer att försvinna. Detta absoluta värde motsvarar noll enligt Kelvin eller 273 grader Celsius.

Några intressanta fakta om solsystemet

Temperaturen på solytan når 5700 Kelvin, och i mitten av kärnan - 15 miljoner Kelvin. Solsystemets planeter skiljer sig mycket från varandra när det gäller värmehöjden. Således är vår jordens kärntemperatur ungefär densamma som på solens yta. Den mest heta planet är Jupiter. Temperaturen i kärnans mitt är fem gånger högre än på solens yta. Men det lägsta värdet på parametern var fast på månens yta - det var bara 30 Kelvin. Detta värde är ännu lägre än på Pluto-ytan.

Fakta om jorden

1. Den högsta temperaturen som en person registrerade var 4 miljarder grader Celsius. Detta värde är 250 gånger högre än temperaturen i solens kärna. Rekord som fastställts av New York Natural Laboratory i Brookhaven i jonkollider, vars längd är cirka 4 kilometer.

2. Temperaturen på vår planet är också inte alltid idealisk och bekväm. Till exempel, i staden Verkhnoyansk i Yakutia, faller temperaturen på vintern till minus 45 grader Celsius. Men i den etiopiska staden Dallall är den motsatta situationen. Där är den genomsnittliga årstemperaturen plus 34 grader.

3. De mest extrema förhållandena under vilka människor arbetar registreras i guldgruvorna i Sydafrika. Minare arbetar på ett djup av tre kilometer vid en temperatur av plus 65 grader Celsius.