Температура, її фізичний міст. Вимірювання температури. Температурні шкали

 

Температура - величина, що характеризує міру нагрітості тіл. Тіла можуть бути нагріті нерівномірно (наприклад, одна частина тіла нагріта сильніше за іншу). Для визначення температури тіла в цьому випадку необхідно почекати, поки тіло в результаті теплообміну не перейде в рівноважний стан, при якому воно буде рівномірно нагріто.

Тепловою рівновагою називають такий стан тіл, при якому всі макроскопічні параметри скільки завгодно довго залишаються незмінними. Це означає, що в системі не міняються об'єм і тиск, не відбувається теплообмін, відсутні взаємні перетворення газів, рідин, твердих тіл і так далі Зокрема, не міняється об'єм стовпчика ртуті в термометрі, тобто температура системи залишається постійною. Але мікроскопічні процеси усередині тіла не припиняються і при тепловій рівновазі: міняються положення молекул, їх швидкості при зіткненнях.

Температура - величина, що характеризує стан теплової рівноваги тіл.

Два тіла, що мають однакові температури, знаходяться в тепловій рівновазі. Якщо два тіла знаходяться в тепловій рівновазі з третьою, то і меду собою вони теж знаходяться в тепловій рівновазі.

Температура тіла - величина, яка визначає напрям теплообміну, тобто, чи буде дане тіло віддавати (або приймати) іншому тілу з іншою температурою теплоту.

Своєрідність температури в тому, що її не можна виміряти методом порівняння з еталоном. Для виміру температури необхідно, щоб термометрична речовина (тіло) прийшла в теплову рівновагу з середовищем, температуру якого потрібно виміряти. Своєрідність температури і в тому, що вона не адитивна. Це означає, що температура всього тіла не дорівнює сумі температур його частин.

 

Для виміру температури користуються тим, що при зміні температури тіла змінюються його властивості, а, отже, і величини, що характеризують властивості.

 

Прилад для виміру температури називають термометром. В основі роботи термометра покладена властивість тіл змінювати об'єм при нагріванні або охолоджуванні Термометри бувають різні: ртутні, спиртні, електричні, оптичні і ін. Вони мають різні термометричні речовини, термометричні величини і властивості.

Одиниця виміру температури - градус.

 

Розмір градуса встановлюють так. Довільно вибирають дві температури (їх називають крапками реперів) - звичайно це температура танення льоду і кипіння води при атмосферному тиску - і ділять температурний інтервал між крапками реперів на деяке число рівних частин - градусів. Так отримують температурну шкалу. Можна отримати безліч таких шкал. Їх називають відносними шкалами. Прикладами відносних шкал є шкали Цельсія, Фаренгейта, Реомюра.

Так у міжнародній шкалі температур за нуль прийнято температуру танення льоду при нормальному атмосферному тиску, за 100⁰ – температуру пари кипіння води при нормальному атмосферному тиску. 1/100 цього інтервалу – це 1⁰С.

Але не все в світі відносно. Так, існує абсолютний нуль температури. Є і абсолютна шкала температур.

Абсолютний нуль температури – це температура, при якій припинився б тепловий рух частинок, із яких складається тіло. Це найнижча температура в природі.

t = -273,15 ⁰С

Абсолютний нуль температур недосяжний.

Англійський вчений У. Кельвін (1824-1907) ввів абсолютну шкалу температур.

Абсолютна шкала температур (її називають також шкалою Кельвіна) - це шкала, в якій нульова температура за відповідає абсолютному нулю, а кожна одиниця температури за цією шкалою дорівнює градусу за шкалою Цельсія.

 

У СІ абсолютна температура вимірюється в кельвінах:

[T] =1К.

1 К дорівнює частині температурного інтервалу від абсолютного нуля температури до температури потрійної точки води. Шкала Кельвіна - абсолютна шкала, оскільки при Т=0К, термометрична величина - тиск Р = 0 Па.

 

Зв'язок між температурою в градусах Цельсія і Кельвіна виражений наступною формулою:

Т (К) = t (⁰С) + 273

Величина градуса Цельсія дорівнює величині градуса Кельвіна.

 

Абсолютна температура - фізична скалярна величина, яка є мірою середньої кінетичної енергії хаотичного поступального руху молекул.