Τι είναι η θερμοκρασία στον ορισμό της βιολογίας. Απόλυτη θερμοκρασία. Μονάδες θερμοκρασίας

Σχέδιο:

1 Θερμοδυναμικός ορισμός
- 1.1 Ιστορία της θερμοδυναμικής προσέγγισης
2 Προσδιορισμός θερμοκρασίας στη στατιστική φυσική
3 Μέτρηση θερμοκρασίας
4 Μονάδες θερμοκρασίας και κλίμακα
- 4.1 Κλίμακα θερμοκρασίας Kelvin
- Κλίμακα 4,2 Κελσίου
- 4.3 θερμόμετρο Φαρενάιτ
5 Ενέργεια θερμικής κίνησης στο απόλυτο μηδέν
- 5.1 Θερμοκρασία και ακτινοβολία
- 5.2 Κλίμακα Reaumur
6 Μεταβάσεις από διαφορετικές κλίμακες
7 Σύγκριση κλίμακες θερμοκρασίας
8 Χαρακτηριστικά των μεταπτώσεων φάσης
9 Ενδιαφέροντα γεγονότα

Εισαγωγή

Θερμοκρασία(από λατ. θερμοκρασία- σωστή ανάμειξη, κανονική κατάσταση) - βαθμωτό φυσική ποσότητα, που χαρακτηρίζει τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων ενός μακροσκοπικού συστήματος ανά ένα βαθμό ελευθερίας, το οποίο βρίσκεται σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας.

Το μέτρο της θερμοκρασίας δεν είναι η ίδια η κίνηση, αλλά η χαοτική φύση αυτής της κίνησης. Η τυχαιότητα της κατάστασης ενός σώματος καθορίζει τη θερμοκρασία του και αυτή η ιδέα (η οποία αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον Boltzmann) ότι μια ορισμένη κατάσταση θερμοκρασίας ενός σώματος δεν καθορίζεται καθόλου από την ενέργεια της κίνησης, αλλά από την τυχαιότητα αυτής της κίνησης. , είναι η νέα έννοια στην περιγραφή των φαινομένων θερμοκρασίας που πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ..

(Π. Λ. Καπίτσα)

ΣΕ Διεθνές σύστημαμονάδες (SI) η θερμοδυναμική θερμοκρασία είναι μέρος των επτά βασικών μονάδων και εκφράζεται σε Kelvin. Οι παραγόμενες ποσότητες SI, που έχουν ειδική ονομασία, περιλαμβάνουν τη θερμοκρασία Κελσίου, μετρούμενη σε βαθμούς Κελσίου. Στην πράξη, οι βαθμοί Κελσίου χρησιμοποιούνται συχνά λόγω της ιστορικής τους σύνδεσης με σημαντικά χαρακτηριστικά του νερού - το σημείο τήξης του πάγου (0 °C) και το σημείο βρασμού (100 °C). Αυτό είναι βολικό αφού οι περισσότερες κλιματικές διεργασίες, διεργασίες στην άγρια ζωή κ.λπ. σχετίζονται με αυτό το εύρος. Μια αλλαγή στη θερμοκρασία ενός βαθμού Κελσίου ισοδυναμεί με μια αλλαγή στη θερμοκρασία ενός Kelvin. Επομένως, μετά την εισαγωγή ενός νέου ορισμού του Kelvin το 1967, το σημείο βρασμού του νερού έπαψε να παίζει το ρόλο ενός σταθερού σημείου αναφοράς και, όπως δείχνουν οι ακριβείς μετρήσεις, δεν είναι πλέον ίσο με 100 °C, αλλά κοντά στους 99,975 °C.

Υπάρχουν επίσης κλίμακες Fahrenheit και κάποιες άλλες.

1. Θερμοδυναμικός ορισμός

Η ύπαρξη κατάστασης ισορροπίας ονομάζεται πρώτη αρχική θέση της θερμοδυναμικής. Η δεύτερη αρχική θέση της θερμοδυναμικής είναι η δήλωση ότι η κατάσταση ισορροπίας χαρακτηρίζεται από μια ορισμένη ποσότητα, η οποία, κατά τη θερμική επαφή δύο συστημάτων ισορροπίας, γίνεται η ίδια για αυτά ως αποτέλεσμα της ανταλλαγής ενέργειας. Αυτή η ποσότητα ονομάζεται θερμοκρασία.

1.1. Ιστορία της θερμοδυναμικής προσέγγισης

Η λέξη "θερμοκρασία" προέκυψε εκείνες τις ημέρες όταν οι άνθρωποι πίστευαν ότι τα περισσότερα θερμαινόμενα σώματα περιείχαν μεγαλύτερη ποσότητα ειδικής ουσίας - θερμιδικής - από τα λιγότερο θερμαινόμενα σώματα. Επομένως, η θερμοκρασία έγινε αντιληπτή ως η δύναμη ενός μείγματος σωματικής ύλης και θερμίδων. Για το λόγο αυτό, οι μονάδες μέτρησης για την περιεκτικότητα των αλκοολούχων ποτών και τη θερμοκρασία ονομάζονται ίδιες - βαθμοί.

Σε κατάσταση ισορροπίας, η θερμοκρασία έχει την ίδια τιμή για όλα τα μακροσκοπικά μέρη του συστήματος. Αν δύο σώματα σε ένα σύστημα έχουν την ίδια θερμοκρασία, τότε δεν υπάρχει μεταφορά κινητικής ενέργειας σωματιδίων (θερμότητας) μεταξύ τους. Εάν υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας, τότε η θερμότητα μετακινείται από σώμα με υψηλότερη θερμοκρασία σε σώμα με χαμηλότερη, επειδή αυξάνεται η συνολική εντροπία.

Η θερμοκρασία συνδέεται επίσης με τις υποκειμενικές αισθήσεις του «θερμού» και του «κρύου», που σχετίζονται με το εάν ο ζωντανός ιστός εκπέμπει ή λαμβάνει θερμότητα.

Ορισμένα κβαντομηχανικά συστήματα μπορεί να βρίσκονται σε κατάσταση στην οποία η εντροπία δεν αυξάνεται αλλά μειώνεται με την προσθήκη ενέργειας, η οποία τυπικά αντιστοιχεί σε αρνητική απόλυτη θερμοκρασία. Ωστόσο, τέτοιες καταστάσεις δεν είναι «κάτω από το απόλυτο μηδέν», αλλά «πάνω από το άπειρο», αφού όταν ένα τέτοιο σύστημα έρχεται σε επαφή με ένα σώμα με θετική θερμοκρασία, η ενέργεια μεταφέρεται από το σύστημα στο σώμα και όχι το αντίστροφο (για περισσότερες λεπτομέρειες, βλέπε Κβαντική θερμοδυναμική).

Οι ιδιότητες της θερμοκρασίας μελετώνται από τον κλάδο της φυσικής - θερμοδυναμικής. Η θερμοκρασία παίζει επίσης σημαντικό ρόλο σε πολλούς τομείς της επιστήμης, συμπεριλαμβανομένων άλλων κλάδων της φυσικής, καθώς και της χημείας και της βιολογίας.

2. Προσδιορισμός θερμοκρασίας στη στατιστική φυσική

Στη στατιστική φυσική, η θερμοκρασία καθορίζεται από τον τύπο

όπου S είναι εντροπία, E είναι η ενέργεια του θερμοδυναμικού συστήματος. Η τιμή T που εισάγεται με αυτόν τον τρόπο είναι η ίδια για διαφορετικά σώματα σε θερμοδυναμική ισορροπία. Όταν δύο σώματα έρχονται σε επαφή, το σώμα με μεγάλη τιμή Τ θα μεταφέρει ενέργεια στο άλλο.

3. Μέτρηση θερμοκρασίας

Για τη μέτρηση της θερμοδυναμικής θερμοκρασίας, επιλέγεται μια συγκεκριμένη θερμοδυναμική παράμετρος της θερμομετρικής ουσίας. Μια αλλαγή σε αυτή την παράμετρο συνδέεται σαφώς με μια αλλαγή στη θερμοκρασία. Ένα κλασικό παράδειγμα θερμοδυναμικού θερμομέτρου είναι ένα θερμόμετρο αερίου, στο οποίο η θερμοκρασία προσδιορίζεται με τη μέτρηση της πίεσης του αερίου σε έναν κύλινδρο σταθερού όγκου. Η απόλυτη ακτινοβολία, ο θόρυβος και τα ακουστικά θερμόμετρα είναι επίσης γνωστά.

Τα θερμοδυναμικά θερμόμετρα είναι πολύ περίπλοκες μονάδες που δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πρακτικούς σκοπούς. Επομένως, οι περισσότερες μετρήσεις γίνονται χρησιμοποιώντας πρακτικά θερμόμετρα, τα οποία είναι δευτερεύοντα, καθώς δεν μπορούν να συσχετίσουν άμεσα καμία ιδιότητα μιας ουσίας με τη θερμοκρασία. Για να επιτευχθεί η συνάρτηση παρεμβολής, πρέπει να βαθμονομηθούν σε σημεία αναφοράς στη διεθνή κλίμακα θερμοκρασίας. Το πιο ακριβές πρακτικό θερμόμετρο είναι το θερμόμετρο αντίστασης πλατίνας. Τα όργανα μέτρησης θερμοκρασίας συχνά βαθμονομούνται σε σχετικές κλίμακες - Κελσίου ή Φαρενάιτ.

Στην πράξη μετριέται και η θερμοκρασία

υγρά και μηχανικά θερμόμετρα,
θερμοστοιχείο,
θερμόμετρο αντίστασης,

θερμόμετρο αερίου,
πυρόμετρο.

Έχουν αναπτυχθεί οι πιο πρόσφατες μέθοδοι μέτρησης της θερμοκρασίας που βασίζονται στη μέτρηση των παραμέτρων της ακτινοβολίας λέιζερ.

4. Μονάδες και κλίμακα μέτρησης θερμοκρασίας

Δεδομένου ότι η θερμοκρασία είναι η κινητική ενέργεια των μορίων, είναι σαφές ότι είναι πιο φυσικό να μετρηθεί σε μονάδες ενέργειας (δηλαδή στο σύστημα SI σε τζάουλ). Ωστόσο, η μέτρηση της θερμοκρασίας ξεκίνησε πολύ πριν από τη δημιουργία της μοριακής κινητική θεωρία, λοιπόν, οι πρακτικές ζυγαριές μετρούν τη θερμοκρασία σε συμβατικές μονάδες - βαθμούς.

4.1. Κλίμακα θερμοκρασίας Kelvin

Η έννοια της απόλυτης θερμοκρασίας εισήχθη από τον W. Thomson (Kelvin), και επομένως η κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας ονομάζεται κλίμακα Kelvin ή θερμοδυναμική κλίμακα θερμοκρασίας. Η μονάδα της απόλυτης θερμοκρασίας είναι το Kelvin (K).

Η κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας ονομάζεται έτσι επειδή το μέτρο της θεμελιώδους κατάστασης κατώτερο όριοθερμοκρασία - απόλυτο μηδέν, δηλαδή η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία στην οποία, καταρχήν, είναι αδύνατο να εξαχθεί θερμική ενέργεια από μια ουσία.

Το απόλυτο μηδέν ορίζεται ως 0 K, το οποίο είναι ίσο με -273,15 °C (ακριβώς).

Η κλίμακα θερμοκρασίας Kelvin είναι μια κλίμακα που ξεκινά από το απόλυτο μηδέν.

Είναι σημαντικό να αναπτυχθούν, με βάση τη θερμοδυναμική κλίμακα Kelvin, διεθνείς πρακτικές κλίμακες που βασίζονται σε σημεία αναφοράς - μεταβάσεις φάσης καθαρές ουσίεςπροσδιορίζεται με πρωτογενείς θερμομετρικές μεθόδους. Η πρώτη διεθνής κλίμακα θερμοκρασίας υιοθετήθηκε το 1927 από το ITS-27. Από το 1927, η κλίμακα επαναπροσδιορίστηκε αρκετές φορές (MTSh-48, MPTS-68, MTSh-90): οι θερμοκρασίες αναφοράς και οι μέθοδοι παρεμβολής έχουν αλλάξει, αλλά η αρχή παραμένει η ίδια - η βάση της κλίμακας είναι ένα σύνολο μεταβάσεων φάσης καθαρών ουσιών με ορισμένες τιμές θερμοδυναμικών θερμοκρασιών και οργάνων παρεμβολής που βαθμονομούνται σε αυτά τα σημεία. Η κλίμακα ITS-90 είναι αυτή τη στιγμή σε ισχύ. Το κύριο έγγραφο (Κανονισμοί για την κλίμακα) καθορίζει τον ορισμό του Kelvin, τις τιμές των θερμοκρασιών μετάβασης φάσης (σημεία αναφοράς) και τις μεθόδους παρεμβολής.

Οι κλίμακες θερμοκρασίας που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή ζωή - τόσο Κελσίου όσο και Φαρενάιτ (που χρησιμοποιούνται κυρίως στις ΗΠΑ) - δεν είναι απόλυτες και επομένως άβολες κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων σε συνθήκες όπου η θερμοκρασία πέφτει κάτω από το σημείο πήξης του νερού, γι' αυτό η θερμοκρασία πρέπει να εκφράζεται αρνητική αριθμός. Για τέτοιες περιπτώσεις, εισήχθησαν κλίμακες απόλυτης θερμοκρασίας.

Μία από αυτές ονομάζεται κλίμακα Rankine και η άλλη είναι η απόλυτη θερμοδυναμική κλίμακα (κλίμακα Κέλβιν). οι θερμοκρασίες τους μετρώνται σε βαθμούς Rankine (°Ra) και Kelvins (K), αντίστοιχα. Και οι δύο κλίμακες ξεκινούν σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία. Διαφέρουν στο ότι η τιμή μιας διαίρεσης στην κλίμακα Kelvin είναι ίση με την τιμή μιας διαίρεσης στην κλίμακα Κελσίου και η τιμή μιας διαίρεσης στην κλίμακα Rankine είναι ισοδύναμη με την τιμή της διαίρεσης των θερμομέτρων με την κλίμακα Fahrenheit. Θερμοκρασία κατάψυξης του νερού στο πρότυπο ατμοσφαιρική πίεσηαντιστοιχούν σε 273,15 K, 0 °C, 32 °F.

Η κλίμακα Kelvin συνδέεται με το τριπλό σημείο του νερού (273,16 K) και η σταθερά Boltzmann εξαρτάται από αυτήν. Αυτό δημιουργεί προβλήματα με την ακρίβεια της ερμηνείας των μετρήσεων υψηλής θερμοκρασίας. Το BIPM εξετάζει τώρα τη δυνατότητα να μεταβεί σε έναν νέο ορισμό του Kelvin και να καθορίσει τη σταθερά Boltzmann, αντί να αναφέρεται στη θερμοκρασία τριπλού σημείου. .

4.2. Κελσίου

Στην τεχνολογία, την ιατρική, τη μετεωρολογία και την καθημερινή ζωή, χρησιμοποιείται η κλίμακα Κελσίου, στην οποία η θερμοκρασία του τριπλού σημείου του νερού είναι 0,008 °C και, επομένως, το σημείο πήξης του νερού σε πίεση 1 atm είναι 0 ° ΝΤΟ. Επί του παρόντος, η κλίμακα Κελσίου καθορίζεται μέσω της κλίμακας Kelvin: η τιμή μιας διαίρεσης στην κλίμακα Κελσίου είναι ίση με την τιμή μιας διαίρεσης στην κλίμακα Kelvin, t(°C) = T(K) - 273,15. Έτσι, το σημείο βρασμού του νερού, που αρχικά επιλέχθηκε από τον Κελσίου ως σημείο αναφοράς των 100 °C, έχει χάσει τη σημασία του και οι σύγχρονες εκτιμήσεις θέτουν το σημείο βρασμού του νερού σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση περίπου στους 99,975 °C πολύ βολικό, αφού το νερό είναι πολύ διαδεδομένο στον πλανήτη μας και σε αυτό βασίζεται η ζωή μας. Ο μηδέν Κελσίου είναι ένα ιδιαίτερο σημείο για τη μετεωρολογία γιατί συνδέεται με το πάγωμα ατμοσφαιρικό νερό. Η κλίμακα προτάθηκε από τον Anders Celsius το 1742.

4.3. θερμόμετρο Φαρενάιτ

Στην Αγγλία και ιδιαίτερα στις ΗΠΑ χρησιμοποιείται η κλίμακα Fahrenheit. Ο μηδέν βαθμοί Κελσίου είναι 32 βαθμοί Φαρενάιτ και ένας βαθμός Φαρενάιτ είναι 9/5 βαθμοί Κελσίου.

Επί του παρόντος αποδεκτό τον παρακάτω ορισμόΚλίμακα Φαρενάιτ: Πρόκειται για μια κλίμακα θερμοκρασίας στην οποία 1 βαθμός (1 °F) ισούται με το 1/180 της διαφοράς μεταξύ του σημείου βρασμού του νερού και της θερμοκρασίας τήξης του πάγου σε ατμοσφαιρική πίεση, και το σημείο τήξης του πάγου είναι + 32 °F. Η θερμοκρασία στην κλίμακα Φαρενάιτ σχετίζεται με τη θερμοκρασία στην κλίμακα Κελσίου (t °C) με την αναλογία t °C = 5/9 (t °F - 32), t °F = 9/5 t °C + 32. Προτεινόμενη από τον G. Fahrenheit το 1724 .

5. Ενέργεια θερμικής κίνησης στο απόλυτο μηδέν

Όταν η ύλη ψύχεται, πολλές μορφές θερμικής ενέργειας και οι συναφείς επιδράσεις τους μειώνονται ταυτόχρονα σε μέγεθος. Η ύλη μετακινείται από μια λιγότερο τακτοποιημένη κατάσταση σε μια πιο τακτική.

... η σύγχρονη έννοια του απόλυτου μηδέν δεν είναι η έννοια της απόλυτης ηρεμίας, αντίθετα, στο απόλυτο μηδέν μπορεί να υπάρξει κίνηση - και υπάρχει, αλλά είναι μια κατάσταση πλήρους τάξης.

Π. Λ. Καπίτσα (Ιδιότητες υγρού ηλίου)

Το αέριο μετατρέπεται σε υγρό και μετά κρυσταλλώνεται σε στερεός(το ήλιο παραμένει σε υγρή κατάσταση σε ατμοσφαιρική πίεση ακόμα και στο απόλυτο μηδέν). Η κίνηση των ατόμων και των μορίων επιβραδύνεται, η κινητική τους ενέργεια μειώνεται. Η αντίσταση των περισσότερων μετάλλων μειώνεται λόγω της μείωσης της σκέδασης των ηλεκτρονίων στα άτομα του κρυσταλλικού πλέγματος που δονούνται με μικρότερο πλάτος. Έτσι, ακόμη και στο απόλυτο μηδέν, τα ηλεκτρόνια αγωγιμότητας κινούνται μεταξύ των ατόμων με ταχύτητα Fermi της τάξης του 1 × 10 6 m/s.

Η θερμοκρασία στην οποία τα σωματίδια της ύλης έχουν ένα ελάχιστο ποσό κίνησης, που διατηρείται μόνο λόγω της κβαντομηχανικής κίνησης, είναι η θερμοκρασία του απόλυτου μηδέν (T = 0K).

Δεν είναι δυνατή η επίτευξη θερμοκρασίας απόλυτο μηδέν. Η χαμηλότερη θερμοκρασία (450 ± 80) × 10 −12 K του συμπυκνώματος ατόμων νατρίου Bose-Einstein ελήφθη το 2003 από ερευνητές από το MIT. Στην περίπτωση αυτή, η κορυφή της θερμικής ακτινοβολίας βρίσκεται στην περιοχή μήκους κύματος της τάξης των 6400 km, δηλαδή περίπου στην ακτίνα της Γης.

5.1. Θερμοκρασία και ακτινοβολία

Η ενέργεια που εκπέμπεται από ένα σώμα είναι ανάλογη με την τέταρτη δύναμη της θερμοκρασίας του. Έτσι, στους 300 K, εκπέμπονται έως και 450 watt από ένα τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας. Αυτό εξηγεί, για παράδειγμα, τη νυχτερινή ψύξη η επιφάνεια της γηςκάτω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η ενέργεια ακτινοβολίας ενός απόλυτα μαύρου σώματος περιγράφεται από τον νόμο Stefan-Boltzmann

5.2. Ζυγαριά Reaumur

Προτάθηκε το 1730 από τον R. A. Reaumur, ο οποίος περιέγραψε το θερμόμετρο αλκοόλης που εφηύρε.

Η μονάδα είναι ο βαθμός Reaumur (°R), 1 °R ισούται με το 1/80 του διαστήματος θερμοκρασίας μεταξύ των σημείων αναφοράς - τη θερμοκρασία τήξης του πάγου (0 °R) και το σημείο βρασμού του νερού (80 °R)

1 °R = 1,25 °C.

Επί του παρόντος, η ζυγαριά έχει πέσει εκτός χρήσης, επιβίωσε περισσότερο στη Γαλλία, την πατρίδα του συγγραφέα.

6. Μεταβάσεις από διαφορετικές κλίμακες

7. Σύγκριση κλιμάκων θερμοκρασίας

Σύγκριση κλίμακες θερμοκρασίας

Περιγραφή	Κέλβιν	Κελσίου	θερμόμετρο Φαρενάιτ	Rankin	Delisle	Νεύτο	Reaumur	Roemer
Απόλυτο μηδενικό	0	−273.15	−459.67	0	559.725	−90.14	−218.52	−135.90
Θερμοκρασία τήξης του μείγματος Fahrenheit (αλάτι και πάγος σε ίσες ποσότητες)	255.37	−17.78	0	459.67	176.67	−5.87	−14.22	−1.83
Σημείο πήξης νερού (Κανονικές συνθήκες)	273.15	0	32	491.67	150	0	0	7.5
Μέση θερμοκρασία ανθρώπινου σώματος¹	310.0	36.6	98.2	557.9	94.5	12.21	29.6	26.925
Σημείο βρασμού νερού (Κανονικές συνθήκες)	373.15	100	212	671.67	0	33	80	60
Λιώσιμο τιτανίου	1941	1668	3034	3494	−2352	550	1334	883
Επιφάνεια Ήλιου	5800	5526	9980	10440	−8140	1823	4421	2909

¹ Η κανονική μέση θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος είναι 36,6 °C ±0,7 °C ή 98,2 °F ±1,3 °F. Η συνήθως αναφερόμενη τιμή των 98,6 °F είναι μια ακριβής μετατροπή σε Φαρενάιτ του 19ου αιώνα στη γερμανική τιμή των 37 °C. Ωστόσο, αυτή η τιμή δεν βρίσκεται εντός του εύρους της κανονικής μέσης θερμοκρασίας του ανθρώπινου σώματος, δεδομένου ότι η θερμοκρασία διαφορετικά μέρητα σώματα είναι διαφορετικά.

Ορισμένες τιμές σε αυτόν τον πίνακα έχουν στρογγυλοποιηθεί.

8. Χαρακτηριστικά των μεταπτώσεων φάσης

Για την περιγραφή των σημείων μετάβασης φάσης διαφόρων ουσιών, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες τιμές θερμοκρασίας:

Θερμοκρασία τήξης
Θερμοκρασία βρασμού
Θερμοκρασία ανόπτησης
Θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης
Θερμοκρασία σύνθεσης
Θερμοκρασία του αέρα
Θερμοκρασία εδάφους
Ομόλογη θερμοκρασία
Τριπλό σημείο
Θερμοκρασία Debye (Χαρακτηριστική θερμοκρασία)
Θερμοκρασία Κιουρί

9. Ενδιαφέροντα γεγονότα

Η χαμηλότερη θερμοκρασία στη Γη μέχρι το 1910 −68, Verkhoyansk

Η υψηλότερη θερμοκρασία που δημιουργήθηκε από τον άνθρωπο, ~10 τρισ. Το K (που είναι συγκρίσιμο με τη θερμοκρασία του Σύμπαντος στα πρώτα δευτερόλεπτα της ζωής του) επιτεύχθηκε το 2010 κατά τη σύγκρουση ιόντων μολύβδου που επιταχύνθηκαν σε ταχύτητες σχεδόν φωτός. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων
Η υψηλότερη θεωρητικά δυνατή θερμοκρασία είναι η θερμοκρασία Planck. Δεν μπορεί να υπάρξει υψηλότερη θερμοκρασία αφού τα πάντα μετατρέπονται σε ενέργεια (όλα τα υποατομικά σωματίδια θα καταρρεύσουν). Αυτή η θερμοκρασία είναι περίπου 1,41679(11)×10 32 K (περίπου 142 μη εκατομμύρια K).
Η χαμηλότερη θερμοκρασία που δημιουργήθηκε από τον άνθρωπο επιτεύχθηκε το 1995 από τους Eric Cornell και Carl Wieman από τις ΗΠΑ με ψύξη ατόμων ρουβιδίου. . Ήταν πάνω από το απόλυτο μηδέν κατά λιγότερο από το 1/170 δισεκατομμυριοστό του κλάσματος ενός K (5,9×10 −12 K).
Η επιφάνεια του Ήλιου έχει θερμοκρασίες περίπου 6000 Κ.
Οι σπόροι των ανώτερων φυτών παραμένουν βιώσιμοι μετά την ψύξη στους -269 °C.

Σημειώσεις

GOST 8.417-2002. ΜΟΝΑΔΕΣ ΠΟΣΟΤΗΤΩΝ - nolik.ru/systems/gost.htm
Η έννοια της θερμοκρασίας - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=1
I. P. Bazarov. Θερμοδυναμική, Μ., Ανώτατο Σχολείο, 1976, σελ. 13-14.
Platinum - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=81 θερμόμετρο αντίστασης - η κύρια συσκευή MTSH-90.
Θερμομετρία λέιζερ - temperatures.ru/newmet/newmet.php?page=0
Σημεία αναφοράς MTSH-90 - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=3
Ανάπτυξη ενός νέου ορισμού του Kelvin - temperatures.ru/kelvin/kelvin.php?page=2
D. A. Parshin, G. G. ZegryaΚρίσιμο σημείο. Ιδιότητες ουσίας σε κρίσιμη κατάσταση. Τριπλό σημείο. Μεταβάσεις φάσεων του δεύτερου είδους. Μέθοδοι παραλαβής χαμηλές θερμοκρασίες. - edu.ioffe.spb.ru/edu/thermodinamics/lect11h.pdf. Στατιστική θερμοδυναμική. Διάλεξη 11. Ακαδημαϊκό Πανεπιστήμιο Αγίας Πετρούπολης.
Σχετικά με διάφορες μετρήσεις θερμοκρασίας σώματος - hypertextbook.com/facts/LenaWong.shtml (Αγγλικά)
BBC News - Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) δημιουργεί μια "μίνι Μεγάλη Έκρηξη" - www.bbc.co.uk/news/science-environment-11711228
Τα πάντα για τα πάντα. Καταγραφές θερμοκρασίας - tem-6.narod.ru/weather_record.html
Θαύματα της επιστήμης - www.seti.ee/ff/34gin.swf

Βιβλιογραφία

B. I. SpasskyΙστορία της φυσικής Μέρος Ι - osnovanija.narod.ru/History/Spas/T1_1.djvu. - Μόσχα: "Γυμνάσιο", 1977.
Sivukhin D.V.Θερμοδυναμική και μοριακή φυσική. - Μόσχα: "Επιστήμη", 1990.

Κατεβάστε
Αυτή η περίληψη βασίζεται σε ένα άρθρο από τη ρωσική Wikipedia. Ο συγχρονισμός ολοκληρώθηκε 07/09/11 16:20:43
Παρόμοιες περιλήψεις: Φάσμα (στη φυσική), Χώρος στη φυσική, Φυσικές ποσότητες.
Το κείμενο είναι διαθέσιμο με άδεια Creative Commons Attribution-ShareAlike.

Θερμοκρασία (στη φυσική) Θερμοκρασία(από το λατινικό temperatura - σωστή ανάμειξη, αναλογικότητα, κανονική κατάσταση), ένα φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει την κατάσταση της θερμοδυναμικής ισορροπίας ενός μακροσκοπικού συστήματος. Το T. είναι το ίδιο για όλα τα μέρη ενός απομονωμένου συστήματος που βρίσκεται σε θερμοδυναμική ισορροπία. Εάν ένα απομονωμένο σύστημα δεν βρίσκεται σε ισορροπία, τότε με την πάροδο του χρόνου η μετάβαση της ενέργειας (μεταφορά θερμότητας) από πιο θερμά μέρη του συστήματος σε λιγότερο θερμαινόμενα οδηγεί στην εξίσωση της θερμότητας σε ολόκληρο το σύστημα (το πρώτο αξίωμα ή η μηδενική αρχή θερμοδυναμική). Ο Τ. ορίζει: την κατανομή των σωματιδίων που σχηματίζουν ένα σύστημα πάνω επίπεδα ενέργειας(εκ. Στατιστικά Boltzmann) και την κατανομή της ταχύτητας των σωματιδίων (βλ. Κατανομή Maxwell) βαθμός ιοντισμού μιας ουσίας (βλ Φόρμουλα Σαχά) ιδιότητες ισορροπίας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σωμάτων - φασματική πυκνότητα ακτινοβολίας (βλ. Ο νόμος του Planck για την ακτινοβολία), συνολική ογκομετρική πυκνότητα ακτινοβολίας (βλ. Νόμος ακτινοβολίας Stefan-Boltzmann) κ.λπ. Το T., που περιλαμβάνεται ως παράμετρος στην κατανομή Boltzmann, ονομάζεται συχνά διέγερση T., στην κατανομή Maxwell - κινητικό T., στον τύπο του Saha - ιονισμός T., στο νόμο Stefan-Boltzmann - θερμοκρασία ακτινοβολίας. Εφόσον για ένα σύστημα σε θερμοδυναμική ισορροπία όλες αυτές οι παράμετροι είναι ίσες μεταξύ τους, ονομάζονται απλώς θερμοκρασία του συστήματος. ΣΕ κινητική θεωρία αερίωνκαι άλλα τμήματα της στατιστικής μηχανικής, το Τ. προσδιορίζεται ποσοτικά έτσι ώστε η μέση κινητική ενέργεια της μεταφορικής κίνησης ενός σωματιδίου (που έχει τρεις βαθμούς ελευθερίας) να είναι ίση με Τ, όπου k είναι Σταθερά Boltzmann, Τ- Θερμοκρασία σώματος. Στη γενική περίπτωση, η ενέργεια ορίζεται ως το παράγωγο της ενέργειας του σώματος ως συνόλου σύμφωνα με αυτήν εντροπίαΑυτή η θερμοκρασία είναι πάντα θετική (καθώς η κινητική ενέργεια είναι θετική ονομάζεται απόλυτη θερμοκρασία ή θερμοκρασία στη θερμοδυναμική κλίμακα). Ανά μονάδα απόλυτου Τ. σε Διεθνές Σύστημα Μονάδων(SI) αποδεκτό Κέλβιν(ΠΡΟΣ ΤΗΝ). Το T. μετριέται συχνά στην κλίμακα Κελσίου (t), οι τιμές του t σχετίζονται με το T με την ισότητα t = T √ 273,15 K (ένας βαθμός Κελσίου είναι ίσος με Kelvin). Μέθοδοι μέτρησης Τ. συζητούνται σε άρθρα Θερμομετρία, Θερμόμετρο.

Μόνο η κατάσταση ισορροπίας των σωμάτων χαρακτηρίζεται από αυστηρά καθορισμένη θερμοκρασία. Υπάρχουν, ωστόσο, συστήματα των οποίων η κατάσταση μπορεί να χαρακτηριστεί κατά προσέγγιση από πολλές άνισες θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, σε ένα πλάσμα που αποτελείται από ελαφρά (ηλεκτρόνια) και βαριά (ιόντα) φορτισμένα σωματίδια, όταν τα σωματίδια συγκρούονται, η ενέργεια μεταφέρεται γρήγορα από τα ηλεκτρόνια στα ηλεκτρόνια και από τα ιόντα στα ιόντα, αλλά αργά από τα ηλεκτρόνια στα ιόντα και πίσω. Υπάρχουν καταστάσεις του πλάσματος στις οποίες μεμονωμένα συστήματα ηλεκτρονίων και ιόντων βρίσκονται κοντά στην ισορροπία, και είναι δυνατό να εισαχθεί Τ. ηλεκτρονίων Τ εκαι Τ. ιόντα Τ Και ,δεν ταιριάζουν μεταξύ τους.

Σε σώματα των οποίων τα σωματίδια έχουν μαγνητική ροπή, Η ενέργεια συνήθως μεταφέρεται αργά από μεταφορικούς σε μαγνητικούς βαθμούς ελευθερίας που σχετίζονται με τη δυνατότητα αλλαγής της κατεύθυνσης της μαγνητικής ροπής. Εξαιτίας αυτού, υπάρχουν καταστάσεις στις οποίες το σύστημα μαγνητικών ροπών χαρακτηρίζεται από μια θερμοκρασία που δεν συμπίπτει με την κινητική θερμοκρασία που αντιστοιχεί στη μεταφορική κίνηση των σωματιδίων. Μαγνητικό Τ. καθορίζει το μαγνητικό μέρος εσωτερική ενέργειακαι μπορεί να είναι θετικό και αρνητικό (βλ. Αρνητική θερμοκρασία). Κατά τη διαδικασία εξισορρόπησης της θερμοκρασίας, η ενέργεια μεταφέρεται από σωματίδια (βαθμοί ελευθερίας) με υψηλότερη θερμοκρασία σε σωματίδια (βαθμοί ελευθερίας) με μικρότερη θερμοκρασία εάν είναι και τα δύο θετικά ή αρνητικά, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση εάν ένα από αυτά είναι θετικό και το άλλο είναι αρνητικό. Υπό αυτή την έννοια, το αρνητικό Τ. είναι «υψηλότερο» από οποιοδήποτε θετικό.

Η έννοια του Τ. χρησιμοποιείται επίσης για τον χαρακτηρισμό συστημάτων μη ισορροπίας (βλ. Θερμοδυναμική διεργασιών μη ισορροπίας). Για παράδειγμα, φωτεινότητα ουράνια σώματαχαρακτηρίζω θερμοκρασία φωτεινότητας, φασματική σύνθεση ακτινοβολίας - θερμοκρασία χρώματοςκαι τα λοιπά.

L. F. Andreev.

Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. - Μ.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. 1969-1978 .

Δείτε τι είναι η "Θερμοκρασία (στη φυσική)" σε άλλα λεξικά:

- ... Βικιπαίδεια

ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ, στη βιολογία, η ένταση της θερμότητας. Τα θερμόαιμα (ΟΜΙΟΘΕΡΜΑ) ζώα, όπως τα πουλιά και τα θηλαστικά, διατηρούν τη θερμοκρασία του σώματος εντός στενών ορίων ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία περιβάλλον. Αυτό οφείλεται στους μυς... Επιστημονικό και τεχνικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό

Διάσταση Θ Μονάδες μέτρησης SI K ... Wikipedia

Σημείο βρασμού, σημείο βρασμού είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα υγρό βράζει υπό σταθερή πίεση. Το σημείο βρασμού αντιστοιχεί στη θερμοκρασία του κορεσμένου ατμού πάνω από μια επίπεδη επιφάνεια ενός υγρού που βράζει, αφού ... Wikipedia

Το πιο σημαντικό στοιχείο που χαρακτηρίζει τον καιρό είναι η θερμοκρασία του αέριου περιβάλλοντος που περιβάλλει την επιφάνεια της γης, πιο σωστά η θερμοκρασία του στρώματος αέρα που υπόκειται στην παρατήρησή μας. Στις μετεωρολογικές παρατηρήσεις, αυτό το στοιχείο έχει την πρώτη θέση... εγκυκλοπαιδικό λεξικόΦΑ. Brockhaus και I.A. Έφρον

θερμοκρασία- 1) Η ποσότητα που χαρακτηρίζει ένα φυσικό σώμα σε κατάσταση θερμικής ισορροπίας σχετίζεται με την ένταση της θερμικής κίνησης των μερών του σώματος. 2) ο βαθμός ζεστασιάς του ανθρώπινου σώματος ως δείκτης υγείας. αποσύνθεση αυξημένος βαθμός θερμότητας σώματος με... ... Ιστορικό και ετυμολογικό λεξικό λατινικών δανείων

Είναι απαραίτητο να ελέγξετε την ποιότητα της μετάφρασης και να φέρετε το άρθρο σε συμμόρφωση με τους στυλιστικούς κανόνες της Wikipedia. Μπορείτε να βοηθήσετε... Wikipedia

Ιστορία της Τεχνολογίας Ανά Περίοδο και Περιοχή: Νεολιθική Επανάσταση Αρχαίες Αιγυπτιακές Τεχνολογίες Επιστήμη και Τεχνολογία αρχαία ΙνδίαΕπιστήμη και Τεχνολογία Αρχαία Κίνατεχνολογίες Αρχαία Ελλάδατεχνολογίες Αρχαία ΡώμηΤεχνολογίες του Ισλαμικού κόσμου... ... Wikipedia

Θερμοκρασία που χαρακτηρίζει τις καταστάσεις ισορροπίας ενός θερμοδυναμικού συστήματος στο οποίο η πιθανότητα να βρεθεί το σύστημα σε μικροκατάσταση με υψηλότερη ενέργεια είναι υψηλότερη από ό,τι σε μια μικροκατάσταση με χαμηλότερη. Στην κβαντική στατιστική αυτό σημαίνει ότι... ... Wikipedia

Η θερμοκρασία (από το λατινικό temperatura - σωστή ανάμειξη, κανονική κατάσταση) είναι μια φυσική ποσότητα που χαρακτηρίζει ένα θερμοδυναμικό σύστημα και εκφράζει ποσοτικά τη διαισθητική έννοια των διαφορετικών βαθμών θέρμανσης των σωμάτων.
Τα ζωντανά όντα είναι σε θέση να αντιλαμβάνονται τις αισθήσεις της ζέστης και του κρύου απευθείας μέσω των αισθήσεών τους. Ωστόσο, για τον ακριβή προσδιορισμό της θερμοκρασίας απαιτείται η αντικειμενική μέτρηση της θερμοκρασίας, χρησιμοποιώντας όργανα. Τέτοιες συσκευές ονομάζονται θερμόμετρα και μετρούν τη λεγόμενη εμπειρική θερμοκρασία. Στην εμπειρική κλίμακα θερμοκρασίας καθορίζονται δύο σημεία αναφοράς και ο αριθμός των διαιρέσεων μεταξύ τους - έτσι εισήχθησαν οι σημερινές κλίμακες Κελσίου, Φαρενάιτ και άλλες κλίμακες. Η απόλυτη θερμοκρασία που μετράται σε Kelvin εισάγεται ένα σημείο αναφοράς τη φορά, λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι στη φύση υπάρχει ένα ελάχιστο όριο θερμοκρασίας - απόλυτο μηδέν. Η ανώτερη τιμή θερμοκρασίας περιορίζεται από τη θερμοκρασία Planck.
Εάν το σύστημα είναι μέσα θερμική ισορροπία, τότε η θερμοκρασία όλων των μερών του είναι ίδια. Διαφορετικά, η ενέργεια μεταφέρεται στο σύστημα από τα πιο θερμαινόμενα μέρη του συστήματος στα λιγότερο θερμαινόμενα, οδηγώντας σε εξίσωση των θερμοκρασιών στο σύστημα και μιλάμε για την κατανομή θερμοκρασίας στο σύστημα ή για ένα βαθμωτό πεδίο θερμοκρασίας. Στη θερμοδυναμική, η θερμοκρασία είναι ένα εντατικό θερμοδυναμικό μέγεθος.
Μαζί με τη θερμοδυναμική, άλλοι ορισμοί της θερμοκρασίας μπορούν να εισαχθούν σε άλλους κλάδους της φυσικής. Η μοριακή κινητική θεωρία δείχνει ότι η θερμοκρασία είναι ανάλογη με τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων του συστήματος. Η θερμοκρασία καθορίζει την κατανομή των σωματιδίων του συστήματος σύμφωνα με τα επίπεδα ενέργειας (βλέπε στατιστικές Maxwell - Boltzmann), την κατανομή των σωματιδίων σύμφωνα με τις ταχύτητες (βλ. Κατανομή Maxwell), τον βαθμό ιοντισμού της ύλης (βλ. βλέπε Τύπο Planck), ολική πυκνότητα ακτινοβολίας όγκου (βλ. νόμο Stefan-Boltzmann), κ.λπ. Η θερμοκρασία που περιλαμβάνεται ως παράμετρος στην κατανομή Boltzmann ονομάζεται συχνά θερμοκρασία διέγερσης, στην κατανομή Maxwell - κινητική θερμοκρασία, στον τύπο Saha - ιονισμός θερμοκρασία, στο νόμο Stefan-Boltzmann - θερμοκρασία ακτινοβολίας. Για ένα σύστημα σε θερμοδυναμική ισορροπία, όλες αυτές οι παράμετροι είναι ίσες μεταξύ τους και ονομάζονται απλώς θερμοκρασία του συστήματος.
Στο Διεθνές Σύστημα Ποσοτήτων (ISQ), η θερμοδυναμική θερμοκρασία επιλέγεται ως ένα από τα επτά βασικά φυσικά μεγέθη του συστήματος. Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI), το οποίο βασίζεται στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων, η μονάδα για αυτή τη θερμοκρασία, το Κέλβιν, είναι μία από τις επτά βασικές μονάδες SI. Στο σύστημα SI και στην πράξη, η θερμοκρασία Κελσίου χρησιμοποιείται επίσης ο βαθμός Κελσίου (°C), ίσος σε μέγεθος με τον Κέλβιν. Αυτό είναι βολικό, καθώς οι περισσότερες κλιματικές διεργασίες στη Γη και διεργασίες στη ζωντανή φύση σχετίζονται με την περιοχή από -50 έως +50 °C.

Ιστορία

Δεδομένου ότι η θερμοκρασία είναι η κινητική ενέργεια των μορίων, είναι σαφές ότι είναι πιο φυσικό να μετρηθεί σε μονάδες ενέργειας (δηλαδή στο σύστημα SI σε τζάουλ). Ωστόσο, η μέτρηση της θερμοκρασίας ξεκίνησε πολύ πριν από τη δημιουργία της μοριακής κινητικής θεωρίας, έτσι οι πρακτικές κλίμακες μετρούν τη θερμοκρασία σε συμβατικές μονάδες - μοίρες.

Κλίμακα Kelvin

Η θερμοδυναμική χρησιμοποιεί την κλίμακα Kelvin, στην οποία η θερμοκρασία μετριέται από το απόλυτο μηδέν (η κατάσταση που αντιστοιχεί στην ελάχιστη θεωρητικά δυνατή εσωτερική ενέργεια ενός σώματος) και ένα Kelvin είναι ίσο με το 1/273,16 της απόστασης από το απόλυτο μηδέν στο τριπλό σημείο του νερό (η κατάσταση στην οποία ζεύγη πάγου, νερού και νερού βρίσκονται σε ισορροπία). Η σταθερά του Boltzmann χρησιμοποιείται για τη μετατροπή των Κέλβιν σε μονάδες ενέργειας. Χρησιμοποιούνται επίσης παράγωγες μονάδες: kilokelvin, megakelvin, millikelvin κ.λπ.

Κελσίου

Στην καθημερινή ζωή χρησιμοποιείται η κλίμακα Κελσίου, στην οποία 0 είναι το σημείο πήξης του νερού και 100° είναι το σημείο βρασμού του νερού σε ατμοσφαιρική πίεση. Δεδομένου ότι τα σημεία πήξης και βρασμού του νερού δεν είναι καλά καθορισμένα, η κλίμακα Κελσίου ορίζεται επί του παρόντος χρησιμοποιώντας την κλίμακα Κέλβιν: ένας βαθμός Κελσίου είναι ίσος με ένα Κέλβιν, το απόλυτο μηδέν θεωρείται ότι είναι -273,15 °C. Η κλίμακα Κελσίου είναι πρακτικά πολύ βολική γιατί το νερό είναι πολύ συνηθισμένο στον πλανήτη μας και η ζωή μας βασίζεται σε αυτό. Ο μηδέν Κελσίου είναι ένα ιδιαίτερο σημείο για τη μετεωρολογία, αφού το πάγωμα του ατμοσφαιρικού νερού αλλάζει σημαντικά τα πάντα.

θερμόμετρο Φαρενάιτ

Στην Αγγλία και ιδιαίτερα στις ΗΠΑ χρησιμοποιείται η κλίμακα Fahrenheit. Σε αυτήν την κλίμακα, το διάστημα από την ίδια τη θερμοκρασία χωρίζεται σε 100 μοίρες. κρύος χειμώναςστην πόλη όπου ζούσε το Φαρενάιτ, στη θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος. Μηδέν βαθμοί Κελσίου είναι 32 βαθμοί Φαρενάιτ και ένας βαθμός Φαρενάιτ ισούται με 5/9 βαθμούς Κελσίου.

Ο τρέχων ορισμός της κλίμακας Φαρενάιτ είναι ο εξής: είναι μια κλίμακα θερμοκρασίας στην οποία 1 βαθμός (1 °F) ισούται με το 1/180 της διαφοράς μεταξύ του σημείου βρασμού του νερού και της θερμοκρασίας τήξης του πάγου σε ατμοσφαιρική πίεση, και το σημείο τήξης του πάγου είναι +32 °F. Η θερμοκρασία Φαρενάιτ σχετίζεται με τη θερμοκρασία Κελσίου (t °C) με την αναλογία t °C = 5/9 (t °F - 32), δηλαδή μια αλλαγή στη θερμοκρασία 1 °F αντιστοιχεί σε μια αλλαγή 5/9 ° ΝΤΟ. Προτάθηκε από τον G. Fahrenheit το 1724.

Ζυγαριά Reaumur

Προτάθηκε το 1730 από τον R. A. Reaumur, ο οποίος περιέγραψε το θερμόμετρο αλκοόλης που εφηύρε.

1 °R = 1,25 °C.

Μετατροπή θερμοκρασίας μεταξύ των κύριων κλιμάκων
	Κέλβιν	Κελσίου	θερμόμετρο Φαρενάιτ
Kelvin (K)		C + 273,15	= (F + 459,67) / 1,8
Κελσίου (°C)	Κ − 273,15		= (F − 32) / 1,8
Φαρενάιτ (°F)	Κ 1,8 − 459,67	C 1,8 + 32

Σύγκριση κλίμακες θερμοκρασίας

Περιγραφή	Κέλβιν	Κελσίου	θερμόμετρο Φαρενάιτ	Νεύτο	Reaumur
Απόλυτο μηδενικό		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
Θερμοκρασία τήξης μείγματος Φαρενάιτ (αλάτι και πάγος σε ίσες ποσότητες)	255.37	−17.78		−5.87	−14.22
Σημείο πήξης νερού (κανονικές συνθήκες)	273.15
Μέση θερμοκρασία ανθρώπινου σώματος ¹	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
Σημείο βρασμού νερού (κανονικές συνθήκες)	373.15
Ηλιακή θερμοκρασία επιφάνειας	5800	5526	9980	1823	4421

¹ Η κανονική θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος είναι 36,6 °C ±0,7 °C ή 98,2 °F ±1,3 °F. Η συνήθως αναφερόμενη τιμή των 98,6 °F είναι μια ακριβής μετατροπή σε Φαρενάιτ του 19ου αιώνα στη γερμανική τιμή των 37 °C. Εφόσον αυτή η τιμή δεν βρίσκεται εντός του εύρους της κανονικής θερμοκρασίας σύμφωνα με τις σύγχρονες έννοιες, μπορούμε να πούμε ότι περιέχει υπερβολική (λανθασμένη) ακρίβεια. Ορισμένες τιμές σε αυτόν τον πίνακα έχουν στρογγυλοποιηθεί.

Σύγκριση κλιμάκων Φαρενάιτ και Κελσίου

(o F- Κλίμακα Φαρενάιτ, oC- κλίμακα Κελσίου)

οφά	οντο		οφά	οντο		οφά	οντο		οφά	οντο
459.67 -450 -400 -350 -300 -250 -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65	273.15 -267.8 -240.0 -212.2 -184.4 -156.7 -128.9 -123.3 -117.8 -112.2 -106.7 -101.1 -95.6 -90.0 -84.4 -78.9 -73.3 -70.6 -67.8 -65.0 -62.2 -59.4 -56.7 -53.9		60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5	51.1 -48.3 -45.6 -42.8 -40.0 -37.2 -34.4 -31.7 -28.9 -28.3 -27.8 -27.2 -26.7 -26.1 -25.6 -25.0 -24.4 -23.9 -23.3 -22.8 -22.2 -21.7 -21.1 -20.6		4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19	20.0 -19.4 -18.9 -18.3 -17.8 -17.2 -16.7 -16.1 -15.6 -15.0 -14.4 -13.9 -13.3 -12.8 -12.2 -11.7 -11.1 -10.6 -10.0 -9.4 -8.9 -8.3 -7.8 -7.2		20 21 22 23 24 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 125 150 200	6.7 -6.1 -5.6 -5.0 -4.4 -3.9 -1.1 1.7 4.4 7.2 10.0 12.8 15.6 18.3 21.1 23.9 26.7 29.4 32.2 35.0 37.8 51.7 65.6 93.3

Για να μετατρέψετε βαθμούς Κελσίου σε Kelvin, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τον τύπο T=t+T 0όπου T είναι η θερμοκρασία σε Kelvin, t είναι η θερμοκρασία σε βαθμούς Κελσίου, T 0 =273,15 Kelvins. Το μέγεθος ενός βαθμού Κελσίου είναι ίσο με το Kelvin.

Σχέδιο:

1 Θερμοδυναμικός ορισμός
- 1.1 Ιστορία της θερμοδυναμικής προσέγγισης
2 Προσδιορισμός θερμοκρασίας στη στατιστική φυσική
3 Μέτρηση θερμοκρασίας
4 Μονάδες θερμοκρασίας και κλίμακα
- 4.1 Κλίμακα θερμοκρασίας Kelvin
- Κλίμακα 4,2 Κελσίου
- 4.3 θερμόμετρο Φαρενάιτ
5 Ενέργεια θερμικής κίνησης στο απόλυτο μηδέν
- 5.1 Θερμοκρασία και ακτινοβολία
- 5.2 Κλίμακα Reaumur
6 Μεταβάσεις από διαφορετικές κλίμακες
7 Σύγκριση κλίμακες θερμοκρασίας
8 Χαρακτηριστικά των μεταπτώσεων φάσης
9 Ενδιαφέροντα γεγονότα

Εισαγωγή

Θερμοκρασία(από λατ. θερμοκρασία- σωστή ανάμειξη, κανονική κατάσταση) είναι ένα βαθμωτό φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων ενός μακροσκοπικού συστήματος σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας ανά ένα βαθμό ελευθερίας.

Το μέτρο της θερμοκρασίας δεν είναι η ίδια η κίνηση, αλλά η χαοτική φύση αυτής της κίνησης. Η τυχαιότητα της κατάστασης ενός σώματος καθορίζει τη θερμοκρασία του και αυτή η ιδέα (η οποία αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον Boltzmann) ότι μια ορισμένη κατάσταση θερμοκρασίας ενός σώματος δεν καθορίζεται καθόλου από την ενέργεια της κίνησης, αλλά από την τυχαιότητα αυτής της κίνησης. , είναι η νέα έννοια στην περιγραφή των φαινομένων θερμοκρασίας που πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ..

(Π. Λ. Καπίτσα)

Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI), η θερμοδυναμική θερμοκρασία είναι μία από τις επτά βασικές μονάδες και εκφράζεται σε Κέλβιν. Οι παραγόμενες ποσότητες SI, που έχουν ειδική ονομασία, περιλαμβάνουν τη θερμοκρασία Κελσίου, μετρούμενη σε βαθμούς Κελσίου. Στην πράξη, οι βαθμοί Κελσίου χρησιμοποιούνται συχνά λόγω της ιστορικής τους σύνδεσης με σημαντικά χαρακτηριστικά του νερού - το σημείο τήξης του πάγου (0 °C) και το σημείο βρασμού (100 °C). Αυτό είναι βολικό αφού οι περισσότερες κλιματικές διεργασίες, διεργασίες στην άγρια ζωή κ.λπ. σχετίζονται με αυτό το εύρος. Μια αλλαγή στη θερμοκρασία ενός βαθμού Κελσίου ισοδυναμεί με μια αλλαγή στη θερμοκρασία ενός Kelvin. Επομένως, μετά την εισαγωγή ενός νέου ορισμού του Kelvin το 1967, το σημείο βρασμού του νερού έπαψε να παίζει το ρόλο ενός σταθερού σημείου αναφοράς και, όπως δείχνουν οι ακριβείς μετρήσεις, δεν είναι πλέον ίσο με 100 °C, αλλά κοντά στους 99,975 °C.

Υπάρχουν επίσης κλίμακες Fahrenheit και κάποιες άλλες.

1. Θερμοδυναμικός ορισμός

1.1. Ιστορία της θερμοδυναμικής προσέγγισης

2. Προσδιορισμός θερμοκρασίας στη στατιστική φυσική

Στη στατιστική φυσική, η θερμοκρασία καθορίζεται από τον τύπο

3. Μέτρηση θερμοκρασίας

Στην πράξη μετριέται και η θερμοκρασία

υγρά και μηχανικά θερμόμετρα,
θερμοστοιχείο,
θερμόμετρο αντίστασης,

θερμόμετρο αερίου,
πυρόμετρο.

4. Μονάδες και κλίμακα μέτρησης θερμοκρασίας

Δεδομένου ότι η θερμοκρασία είναι η κινητική ενέργεια των μορίων, είναι σαφές ότι είναι πιο φυσικό να μετρηθεί σε μονάδες ενέργειας (δηλαδή στο σύστημα SI σε τζάουλ). Ωστόσο, η μέτρηση της θερμοκρασίας ξεκίνησε πολύ πριν από τη δημιουργία της μοριακής κινητικής θεωρίας, έτσι οι πρακτικές κλίμακες μετρούν τη θερμοκρασία σε συμβατικές μονάδες - μοίρες.

4.1. Κλίμακα θερμοκρασίας Kelvin

Η κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας ονομάζεται επειδή το μέτρο της θεμελιώδους κατάστασης του κατώτερου ορίου θερμοκρασίας είναι το απόλυτο μηδέν, δηλαδή η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία στην οποία, καταρχήν, είναι αδύνατη η εξαγωγή θερμικής ενέργειας από μια ουσία.

Το απόλυτο μηδέν ορίζεται ως 0 K, το οποίο είναι ίσο με -273,15 °C (ακριβώς).

Η κλίμακα θερμοκρασίας Kelvin είναι μια κλίμακα που ξεκινά από το απόλυτο μηδέν.

Μεγάλη σημασία έχει η ανάπτυξη, με βάση τη θερμοδυναμική κλίμακα Kelvin, διεθνών πρακτικών κλιμάκων που βασίζονται σε σημεία αναφοράς - μεταβάσεις φάσης καθαρών ουσιών που προσδιορίζονται με πρωτογενείς θερμομετρικές μεθόδους. Η πρώτη διεθνής κλίμακα θερμοκρασίας υιοθετήθηκε το 1927 από το ITS-27. Από το 1927, η κλίμακα επαναπροσδιορίστηκε αρκετές φορές (MTSh-48, MPTS-68, MTSh-90): οι θερμοκρασίες αναφοράς και οι μέθοδοι παρεμβολής έχουν αλλάξει, αλλά η αρχή παραμένει η ίδια - η βάση της κλίμακας είναι ένα σύνολο μεταβάσεων φάσης καθαρών ουσιών με ορισμένες τιμές θερμοδυναμικών θερμοκρασιών και οργάνων παρεμβολής που βαθμονομούνται σε αυτά τα σημεία. Η κλίμακα ITS-90 είναι αυτή τη στιγμή σε ισχύ. Το κύριο έγγραφο (Κανονισμοί για την κλίμακα) καθορίζει τον ορισμό του Kelvin, τις τιμές των θερμοκρασιών μετάβασης φάσης (σημεία αναφοράς) και τις μεθόδους παρεμβολής.

Μία από αυτές ονομάζεται κλίμακα Rankine και η άλλη είναι η απόλυτη θερμοδυναμική κλίμακα (κλίμακα Κέλβιν). οι θερμοκρασίες τους μετρώνται σε βαθμούς Rankine (°Ra) και Kelvins (K), αντίστοιχα. Και οι δύο κλίμακες ξεκινούν σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία. Διαφέρουν στο ότι η τιμή μιας διαίρεσης στην κλίμακα Kelvin είναι ίση με την τιμή μιας διαίρεσης στην κλίμακα Κελσίου και η τιμή μιας διαίρεσης στην κλίμακα Rankine είναι ισοδύναμη με την τιμή της διαίρεσης των θερμομέτρων με την κλίμακα Fahrenheit. Το σημείο πήξης του νερού σε τυπική ατμοσφαιρική πίεση αντιστοιχεί σε 273,15 K, 0 °C, 32 °F.

4.2. Κελσίου

Στην τεχνολογία, την ιατρική, τη μετεωρολογία και την καθημερινή ζωή, χρησιμοποιείται η κλίμακα Κελσίου, στην οποία η θερμοκρασία του τριπλού σημείου του νερού είναι 0,008 °C και, επομένως, το σημείο πήξης του νερού σε πίεση 1 atm είναι 0 ° ΝΤΟ. Επί του παρόντος, η κλίμακα Κελσίου καθορίζεται μέσω της κλίμακας Kelvin: η τιμή μιας διαίρεσης στην κλίμακα Κελσίου είναι ίση με την τιμή μιας διαίρεσης στην κλίμακα Kelvin, t(°C) = T(K) - 273,15. Έτσι, το σημείο βρασμού του νερού, που αρχικά επιλέχθηκε από τον Κελσίου ως σημείο αναφοράς των 100 °C, έχει χάσει τη σημασία του και οι σύγχρονες εκτιμήσεις θέτουν το σημείο βρασμού του νερού σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση περίπου στους 99,975 °C πολύ βολικό, αφού το νερό είναι πολύ διαδεδομένο στον πλανήτη μας και σε αυτό βασίζεται η ζωή μας. Ο μηδέν Κελσίου είναι ένα ιδιαίτερο σημείο για τη μετεωρολογία γιατί συνδέεται με το πάγωμα του ατμοσφαιρικού νερού. Η κλίμακα προτάθηκε από τον Anders Celsius το 1742.

4.3. θερμόμετρο Φαρενάιτ

Ο τρέχων ορισμός της κλίμακας Φαρενάιτ είναι ο εξής: είναι μια κλίμακα θερμοκρασίας στην οποία 1 βαθμός (1 °F) ισούται με το 1/180 της διαφοράς μεταξύ του σημείου βρασμού του νερού και της θερμοκρασίας τήξης του πάγου σε ατμοσφαιρική πίεση, και το σημείο τήξης του πάγου είναι +32 °F. Η θερμοκρασία στην κλίμακα Φαρενάιτ σχετίζεται με τη θερμοκρασία στην κλίμακα Κελσίου (t °C) με την αναλογία t °C = 5/9 (t °F - 32), t °F = 9/5 t °C + 32. Προτεινόμενη από τον G. Fahrenheit το 1724 .

5. Ενέργεια θερμικής κίνησης στο απόλυτο μηδέν

... η σύγχρονη έννοια του απόλυτου μηδέν δεν είναι η έννοια της απόλυτης ηρεμίας, αντίθετα, στο απόλυτο μηδέν μπορεί να υπάρξει κίνηση - και υπάρχει, αλλά είναι μια κατάσταση πλήρους τάξης.

Π. Λ. Καπίτσα (Ιδιότητες υγρού ηλίου)

Το αέριο μετατρέπεται σε υγρό και στη συνέχεια κρυσταλλώνεται σε στερεό (το ήλιο, ακόμη και στο απόλυτο μηδέν, παραμένει σε υγρή κατάσταση στην ατμοσφαιρική πίεση). Η κίνηση των ατόμων και των μορίων επιβραδύνεται, η κινητική τους ενέργεια μειώνεται. Η αντίσταση των περισσότερων μετάλλων μειώνεται λόγω της μείωσης της σκέδασης ηλεκτρονίων στα άτομα του κρυσταλλικού πλέγματος που δονούνται με μικρότερο πλάτος. Έτσι, ακόμη και στο απόλυτο μηδέν, τα ηλεκτρόνια αγωγιμότητας κινούνται μεταξύ των ατόμων με ταχύτητα Fermi της τάξης του 1 × 10 6 m/s.

5.1. Θερμοκρασία και ακτινοβολία

Η ενέργεια που εκπέμπεται από ένα σώμα είναι ανάλογη με την τέταρτη δύναμη της θερμοκρασίας του. Έτσι, στους 300 K, εκπέμπονται έως και 450 watt από ένα τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας. Αυτό εξηγεί, για παράδειγμα, την ψύξη της επιφάνειας της γης τη νύχτα κάτω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η ενέργεια ακτινοβολίας ενός απόλυτα μαύρου σώματος περιγράφεται από τον νόμο Stefan-Boltzmann

5.2. Ζυγαριά Reaumur

Προτάθηκε το 1730 από τον R. A. Reaumur, ο οποίος περιέγραψε το θερμόμετρο αλκοόλης που εφηύρε.

1 °R = 1,25 °C.

6. Μεταβάσεις από διαφορετικές κλίμακες

7. Σύγκριση κλιμάκων θερμοκρασίας

Σύγκριση κλίμακες θερμοκρασίας

Περιγραφή	Κέλβιν	Κελσίου	θερμόμετρο Φαρενάιτ	Rankin	Delisle	Νεύτο	Reaumur	Roemer
Απόλυτο μηδενικό	0	−273.15	−459.67	0	559.725	−90.14	−218.52	−135.90
Θερμοκρασία τήξης του μείγματος Fahrenheit (αλάτι και πάγος σε ίσες ποσότητες)	255.37	−17.78	0	459.67	176.67	−5.87	−14.22	−1.83
Σημείο πήξης νερού (Κανονικές συνθήκες)	273.15	0	32	491.67	150	0	0	7.5
Μέση θερμοκρασία ανθρώπινου σώματος¹	310.0	36.6	98.2	557.9	94.5	12.21	29.6	26.925
Σημείο βρασμού νερού (Κανονικές συνθήκες)	373.15	100	212	671.67	0	33	80	60
Λιώσιμο τιτανίου	1941	1668	3034	3494	−2352	550	1334	883
Επιφάνεια Ήλιου	5800	5526	9980	10440	−8140	1823	4421	2909

¹ Η κανονική μέση θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος είναι 36,6 °C ±0,7 °C ή 98,2 °F ±1,3 °F. Η συνήθως αναφερόμενη τιμή των 98,6 °F είναι μια ακριβής μετατροπή σε Φαρενάιτ του 19ου αιώνα στη γερμανική τιμή των 37 °C. Ωστόσο, αυτή η τιμή δεν βρίσκεται εντός του εύρους της κανονικής μέσης θερμοκρασίας του ανθρώπινου σώματος, καθώς η θερμοκρασία των διαφόρων τμημάτων του σώματος είναι διαφορετική.

Ορισμένες τιμές σε αυτόν τον πίνακα έχουν στρογγυλοποιηθεί.

8. Χαρακτηριστικά των μεταπτώσεων φάσης

Θερμοκρασία τήξης
Θερμοκρασία βρασμού
Θερμοκρασία ανόπτησης
Θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης
Θερμοκρασία σύνθεσης
Θερμοκρασία του αέρα
Θερμοκρασία εδάφους
Ομόλογη θερμοκρασία
Τριπλό σημείο
Θερμοκρασία Debye (Χαρακτηριστική θερμοκρασία)
Θερμοκρασία Κιουρί

9. Ενδιαφέροντα γεγονότα

Η χαμηλότερη θερμοκρασία στη Γη μέχρι το 1910 −68, Verkhoyansk

Η υψηλότερη θερμοκρασία που δημιουργήθηκε από τον άνθρωπο, ~10 τρισ. Το K (που είναι συγκρίσιμο με τη θερμοκρασία του Σύμπαντος στα πρώτα δευτερόλεπτα της ζωής του) επιτεύχθηκε το 2010 κατά τη σύγκρουση ιόντων μολύβδου που επιταχύνθηκαν σε ταχύτητες σχεδόν φωτός. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων
Η υψηλότερη θεωρητικά δυνατή θερμοκρασία είναι η θερμοκρασία Planck. Δεν μπορεί να υπάρξει υψηλότερη θερμοκρασία αφού τα πάντα μετατρέπονται σε ενέργεια (όλα τα υποατομικά σωματίδια θα καταρρεύσουν). Αυτή η θερμοκρασία είναι περίπου 1,41679(11)×10 32 K (περίπου 142 μη εκατομμύρια K).
Η χαμηλότερη θερμοκρασία που δημιουργήθηκε από τον άνθρωπο επιτεύχθηκε το 1995 από τους Eric Cornell και Carl Wieman από τις ΗΠΑ με ψύξη ατόμων ρουβιδίου. . Ήταν πάνω από το απόλυτο μηδέν κατά λιγότερο από το 1/170 δισεκατομμυριοστό του κλάσματος ενός K (5,9×10 −12 K).
Η επιφάνεια του Ήλιου έχει θερμοκρασίες περίπου 6000 Κ.
Οι σπόροι των ανώτερων φυτών παραμένουν βιώσιμοι μετά την ψύξη στους -269 °C.

Σημειώσεις

GOST 8.417-2002. ΜΟΝΑΔΕΣ ΠΟΣΟΤΗΤΩΝ - nolik.ru/systems/gost.htm
Η έννοια της θερμοκρασίας - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=1
I. P. Bazarov. Θερμοδυναμική, Μ., Ανώτατο Σχολείο, 1976, σελ. 13-14.
Platinum - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=81 θερμόμετρο αντίστασης - η κύρια συσκευή MTSH-90.
Θερμομετρία λέιζερ - temperatures.ru/newmet/newmet.php?page=0
Σημεία αναφοράς MTSH-90 - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=3
Ανάπτυξη ενός νέου ορισμού του Kelvin - temperatures.ru/kelvin/kelvin.php?page=2
D. A. Parshin, G. G. ZegryaΚρίσιμο σημείο. Ιδιότητες ουσίας σε κρίσιμη κατάσταση. Τριπλό σημείο. Μεταβάσεις φάσεων δεύτερης τάξης. Μέθοδοι για τη λήψη χαμηλών θερμοκρασιών. - edu.ioffe.spb.ru/edu/thermodinamics/lect11h.pdf. Στατιστική θερμοδυναμική. Διάλεξη 11. Ακαδημαϊκό Πανεπιστήμιο Αγίας Πετρούπολης.
Σχετικά με διάφορες μετρήσεις θερμοκρασίας σώματος - hypertextbook.com/facts/LenaWong.shtml (Αγγλικά)
BBC News - Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) δημιουργεί μια "μίνι Μεγάλη Έκρηξη" - www.bbc.co.uk/news/science-environment-11711228
Τα πάντα για τα πάντα. Καταγραφές θερμοκρασίας - tem-6.narod.ru/weather_record.html
Θαύματα της επιστήμης - www.seti.ee/ff/34gin.swf

Βιβλιογραφία

B. I. SpasskyΙστορία της φυσικής Μέρος Ι - osnovanija.narod.ru/History/Spas/T1_1.djvu. - Μόσχα: "Γυμνάσιο", 1977.
Sivukhin D.V.Θερμοδυναμική και μοριακή φυσική. - Μόσχα: "Επιστήμη", 1990.

Κατεβάστε
Αυτή η περίληψη βασίζεται σε ένα άρθρο από τη ρωσική Wikipedia. Ο συγχρονισμός ολοκληρώθηκε 07/09/11 16:20:43
Παρόμοιες περιλήψεις: