מהי הטמפרטורה? יחידות טמפרטורה - מעלות. הטמפרטורה של קיטור וגז

כל אדם מתמודד מושג טמפרטורה יומי. המונח הפך מבוסס היטב בחיי היומיום שלנו: אנחנו להתחמם במוצרים במיקרוגל או הכנת אוכל בתנור, אנו מעוניינים למזג האוויר ברחוב או לברר אם המים הקרים בנהר - כל זה קשור קשר הדוק למושג זה. ומה הוא הטמפרטורה, כלומר הפרמטר הפיזי, מה זה נמדד? על שאלות אלה ואחרות כדי לענות במאמר זה.

גודל פיזיקלי

בואו נסתכל מה הטמפרטורה מנקודת מבט של מערכת מבודדת בשיווי משקל תרמודינמי. המונח לקוח מהמילה הלטינית שפירושה "ערבוב ראויה", "נורמלית", "מידתיות". ערך זה שמאפיין מצב שיווי המשקל של מערכת מקרוסקופית. במקרה שבו מערכת מבודדת מתוך איזון, עם חלוף הזמן מתקיים העברת האנרגיה מן האובייקט החם על פחות מחומם. התוצאה היא טמפרטורת יישור (שינוי) ברחבי המערכת. זהו מושכל ראשון (אפס start) התרמודינמיקה.

הטמפרטורה קובעת את חלוקת חלקיקים מרוכבים פי רמות האנרגיה של המערכת ואת המהירויות, מידת היינון של החומרים, תכונות שיווי המשקל של הצפיפות בצובר מלאת גופי קרינה אלקטרומגנטית של הקרינה. אז עבור מערכת נמצאת בשיווי משקל תרמודינמי, פרמטרים אלה שווים, אז הם נקראים בטמפרטורת מערכת.

פלזמה

יתר על כן שיווי משקל גופי, יש מערכות שבהן המצב מאופיין בערכים הטמפרטורה בכמה אינם שווים. דוגמא טובה לכך היא פלזמה. זה מורכב של אלקטרונים (אור חלקיקים טעונים) ויונים (חלקיקים טעונים כבד). כאשר התנגשויות מתרחשות העברת אנרגיה מהירה מן האלקטרון כדי האלקטרון לבין יון אל יון. אבל בין אלמנטים הטרוגניים מתקיים מעבר איטי. פלזמה עלולה להיות במצב שבו האלקטרונים ויונים בנפרד קרוב שיווי משקל. במקרה זה, כל טמפרטורת פרט יכולה ללבוש צורה של חלקיקים. עם זאת, בין הפרמטרים הללו יהיו שונים.

מגנטים

הגופים שבהם יש חלקיקים רגע מגנטיים, העברת אנרגיה מתרחשת בדרך כלל לאט מאוד על מעלות מגנטי translational של חופש אשר קשורים עם אפשרות לשנות את הכיוונים של מומנט. מתברר כי ישנם מצבים שבהם הגוף יש טמפרטורה שאינה עולה בקנה אחד עם הפרמטר הקינטית. זה מתאים התנועה קדימה של חלקיקים יסודיים. טמפרטורה מגנטית קובעת את החלק של האנרגיה הפנימית. זה יכול להיות חיובי או שלילי. במהלך אנרגית ההתלקחות יועבר מן החלקיקים עם הערך הגבוה יותר עבור חלקיקים עם ערך טמפרטורה נמוך יותר במקרה אם הם שניהם חיוביים או שליליים. בתהליך זה מצב לוואי יזרום בכיוון ההפוך - טמפרטורה שלילית היא "גבוהה" יותר חיובי.

ולמה זה נחוץ?

הפרדוקס נעוץ בעובדה שהאיש ברחוב לקיים את תהליך המדידה הן בבית והן בתעשייה, לא צריך אפילו לדעת מהי הטמפרטורה. בשביל זה מספיק כדי להבין שזה מידת חום האובייקט או לסביבה, במיוחד מאז התנאים האלה אנחנו מכירים מיילדות. ואכן, רוב המכשירים המעשיים למדידת פרמטר זה בעצם מודד מאפיינים שונים של חומרים המשנים את רמת חימום או קירור. לדוגמא, לחץ, התנגדות חשמלית, כמות t. סימנים נוספים הם ד ידני או אוטומטי מתורגמים לערך הרצוי.

אז, כדי לקבוע את הטמפרטורה, אין צורך ללמוד פיזיקה. על פי עיקרון זה מתגורר רוב אוכלוסיית כדור הארץ שלנו. אם הטלוויזיה פועלת, אין זה הכרחי כדי להבין את תהליכי המעבר של התקני מוליכים למחצה, ללמוד את מקור החשמל לשקע או הולך צלחת לווין האות. אנשים רגילים שיש מומחים בכל תחום, אשר תוכל לתקן או באגים במערכת. באביט לא רצה להעמיס על המוח שלך, כי אין מקום טוב יותר לצפות באופרת סבון או כדורגל על "התיבה", תוך כדי לגימת בירה קרה.

ואני רוצה לדעת

אבל ישנם אנשים, לרוב הוא התלמידים שהנם בהיקף של סקרנותם או מתוך הכרח צריך ללמוד פיסיקה כדי לקבוע מה הטמפרטורה באמת. כתוצאה מכך, בחיפוש שלהם, הם נופלים לתוך המבוך של תרמודינאמיקה לבין המחקר זה הוא אפס, החוקים הראשונים ושניים. בנוסף, המוח החקרני יצטרך להבין את מחזור קרנו ו אנטרופיה. ובסוף דרכו הוא בהחלט מכיר בכך קביעת הטמפרטורה כמערכת תרמית הפיכה פרמטר זה אינו תלויה בסוג החומר עובד, לא להוסיף בהירות במובן של המושג הזה. ובכל זאת חלק גלוי יילקח על ידי המערכת הבינלאומית של יחידות (SI) כמה מעלות.

הטמפרטורה של האנרגיה הקינטית

נוסף "מוחשי" היא גישה, אשר נקראת התאוריה המולקולרית-קינטית. מייצוג זה נוצר כדי שהחום נחשב כסוג של אנרגיה. לדוגמה, את האנרגיה הקינטית של המולקולות והאטומים, פרמטר בממוצע במשך מספר עצום של חלקיקים נעים באופן אקראי הוא מדד של מה שנקרא טמפרטורת הגוף. לפיכך, מערכת החלקיקים המחוממת לנוע מהר יותר קר.

מכיוון שמונח זה קשור קשר דוק האנרגיה הקינטית הממוצעת של קבוצת החלקיקים, זה יהיה טבעי למדי כיחידת הטמפרטורה בשימוש ג'אול. אף על פי כן, זה לא קורה, זה בגלל האנרגיה של התנועה התרמית של חלקיקים אלמנטריים היא קטנה מאוד ביחס ג'אול. לכן, זה לא נוח לשימוש. תנועת תרמית נמדדת ביחידות של ג'אול שהושג באמצעות גורם המיוחדים לגיור.

יחידות טמפרטורה

נכון להיום, שלוש יחידות עיקריות המשמשות לתצוגה בפרמטר זה. במדינה שלנו, הטמפרטורה בדרך כלל נקבעה צלזיוס מעלות. הבסיס של יחידה זו הוא נקודת הַקשָׁאָה מים - הערך המוחלט של. זוהי נקודת ההתייחסות. כלומר, וטמפרטורת המים שבו הקרח מתחילה להיווצר, הוא אפס. במקרה זה, מים משמשים קריטריון למופת. ערך ברירת מחדל זו אומצה מטעמי נוחות. הערך השני הוא הטמפרטורה המוחלטת של הקיטור, למשל, בעת המים עוברים מהמצב הנוזלי אל הגזים.

היחידות הבאות הן מעלות קלווין. מקורו של מערכת זו נחשבת לנקודת האפס המוחלט. לפיכך, במידה זו קלווין שווה לאחד מעלות צלזיוס. ההבדל הוא רק ההתחלה של הפניה. אנו מוצאים כי אפס קלווין שווה צלזיוס 273.16 מעלות מינוס. בשנת 1954 בוועידה הכללית על משקלות ומידות הוחלטה להחליף את המונח "תואר קלווין" עבור יחידת הטמפרטורה בתוך "קלווין".

יחידת המשותף השלישית של מדידה היא מעלות פרנהייט. עד 1960, הם היו בשימוש נרחב בכל המדינות דוברות אנגלית. עם זאת, היום בבית בארה"ב באמצעות יחידה זו. המערכת היא שונה באופן מהותי מאלו שתוארו לעיל. לקבלת ממוצא אימצה הטמפרטורה המקפיאה של תערובת מלח אמוניה ומים בשיעור 1: 1: 1. לפיכך, נקודת מי ההקפאה פרנהייט שווה פלוס 32 מעלות, והרתיחה - פלוס 212 מעלות. במערכת זו, הבדל תואר אחד שווה ל 1/180 של טמפרטורות אלה. לפיכך, טווח בין 0 ל 100 מעלות פרנהייט בטווח מ -18 ל 38 צלסיוס.

אפס מוחלט

בוא נראה מה הפרמטר הזה. ערך אפס המוחלט שנקרא טמפרטורת גבול שבו לחץ הגז האידיאלי נעלם בווליום קבוע. זהו הערך הנמוך ביותר בטבע. כצפוי על ידי מיכאיל לומונוסוב, "הוא הגדול ביותר או את המידה האחרונה של קר." מכאן נובעות הכימי זה חוק אבוגדרו: כמויות שווות של גז בתנאים של אותו הטמפרטורה ולחץ מכיל את אותו מספר של מולקולות. מה המסקנה מכל זה? יש טמפרטורה מינימלית של גז שבה הלחץ או נפח להיעלם. ערך זה מתאים קלווין מעל האפס המוחלט, או 273 מעלות צלסיוס.

כמה עובדות מעניינות על מערכת השמש

הטמפרטורה על פני השטח של השמש מגיעה 5700 מעלות קלווין, ואת הליבה במרכז - 15 מיליון קלווין. כוכבי הלכת של מערכת השמש נבדלים זה מזה מבחינת חימום. לפיכך, את הטמפרטורה של ליבת כדור הארץ שלנו היא בערך כמו על פני השטח של השמש. כוכב לכת החם יופיטר נחשב. טמפרטורה במרכז הליבה שלה עד חמש פעמים גבוהות יותר מאשר על פני השטח של השמש. והנה הוא הערך הנמוך ביותר שנרשם על פני השטח של הירח - זה היה רק 30 מעלות קלווין. ערך זה הוא אפילו נמוך יותר מאשר לפני השטח של פלוטו.

עובד על כדור הארץ

1. ערך הטמפרטורה הגבוה ביותר נרשם אדם היה 4 מיליארדים מעלות צלסיוס. ערך זה הוא 250 פעמים גבוה יותר מאשר הטמפרטורה של הגרעין סאן. שיא נמסר מעבדה טבעית בניו יורק ברוקהייבן מאיץ יונים, שאורכו כ 4 ק"מ.

2. הטמפרטורה של כדור הארץ היא לא תמיד מושלמת ונוחה. לדוגמה, ב Verhnoyanske יאקוטיה הטמפרטורה בחורף יורדת ל צלזיוס 45 מעלות מינוס. והנה בעיר האתיופית של Dallol הפוך מצב. יש טמפרטורה ממוצעת של 34 מעלות פלוס.

3. בתנאים הקיצוניים ביותר שבם אנשים עובדים, רשמו במכרות הזהב בדרום אפריקה. כורים עובדים בעומק של שלושה קילומטרים בטמפרטורה של מינוס 65 מעלות.