Temperatura termodinamică absolută este

Temperatura termodinamică absolută

Călătoria termică haotică în planul particulelor de gaz, cum ar fi atomii și moleculele

Există două definiții ale temperaturii. Unul este din punct de vedere molecular-cinetic, celălalt din punct de vedere termodinamic.

Temperatura (de la temperatura latină - amestecarea corectă, starea normală) este o cantitate fizică. aproximativ caracterizând energia cinetică medie a particulelor unui sistem macroscopic care se află într-o stare de echilibru termodinamic care se încadrează pe un grad de libertate.

În sistemul SI, temperatura este măsurată în kelvine. Dar, în practică, gradele Celsius sunt adesea folosite datorită legării la caracteristicile importante ale apei - punctul de topire al gheții (0 ° C) și punctul de fierbere (100 ° C). Acest lucru este convenabil, deoarece cele mai multe procese climatice, procese în natură etc. sunt asociate cu acest domeniu.

Există și scale de Fahrenheit și altele.

Determinarea cinetică moleculară

Temperatura punctului cinetice de vedere molecular - o cantitate fizică ce caracterizează intensitatea aleatoare, mișcarea termică a întregului set de sisteme de particule, și proporțional cu energia cinetică medie a mișcării de translație a unei singure particule.

Relația dintre energia cinetică, masa și viteza este exprimată prin următoarea formulă:
Ek = 1 / 2m • v 2
Astfel, particule de aceeași masă și având aceeași viteză au aceeași temperatură.
Energia cinetică medie a unei particule este legată de temperatura termodinamică a constantei Boltzmann:
E p = i / 2kB T
în cazul în care:

i - numărul de grade de libertate kB = 1.380 6505 (24) × 10 -23 J / K - temperatura constantă T a lui Boltzmann;

Definiție termodinamică

Temperatura este inversul schimbării entropiei (gradului de dezordine) al sistemului când se adaugă o singură cantitate de căldură în sistem. 1 / T = ΔS / ΔQ.

Istoria abordării termodinamice

Cuvântul "temperatură" a apărut în acele zile când oamenii credeau că în mai multe corpuri încălzite conține mai mult o substanță specială - căldură. decât în mai puțin încălzit. Prin urmare, temperatura a fost percepută ca fiind puterea unui amestec de substanță a corpului și a căldurii. Din acest motiv, unitățile de rezistență a lichidului și a temperaturii sunt numite aceleași grade.

În starea de echilibru, temperatura are aceeași valoare pentru toate părțile macroscopice ale sistemului. Dacă două corpuri au aceeași temperatură în sistem, atunci energia cinetică a particulelor (căldura) nu se transferă între ele. Dacă există o diferență de temperatură, atunci căldura trece de la un corp cu o temperatură mai mare la un corp cu o temperatură mai scăzută, deoarece entropia totală crește.

Temperatura este, de asemenea, asociată cu senzațiile subiective de "căldură" și "rece", legate de faptul că țesutul viu renunță la căldură sau îl primește.

Unele sisteme mecanice cuantice pot fi într-o stare în care entropia nu crește, ci scade cu adăugarea de energie, care corespunde în mod formal unei temperaturi absolute absolute. Totuși aceste condiții nu sunt „sub zero absolut“ și „peste infinit“, deoarece contactul sistemului cu un corp având o temperatură pozitivă, energia este transferată din sistem la corp, și nu invers (a se vedea. Termodinamică Quantum).

Proprietățile de temperatură sunt studiate în secțiunea fizică - termodinamică. Temperatura joacă, de asemenea, un rol important în multe domenii ale științei, inclusiv în alte ramuri ale fizicii, precum și în chimie și biologie.

Măsurarea temperaturii

Pentru a măsura temperatura, este ales un anumit parametru termodinamic al substanței termometrice. Schimbarea acestui parametru este asociată în mod unic cu o modificare a temperaturii.

În practică, se utilizează măsurarea temperaturii

Unități și scară de temperatură

Din faptul că temperatura este energia cinetică a moleculelor, este clar că este foarte natural să se măsoare în unitățile de energie (adică în sistemul SI în jouli). Cu toate acestea, măsurarea temperaturii a început cu mult înainte de crearea teoriei moleculare-cinetice, astfel încât scările practice măsoară temperatura în unități convenționale-grade.

Scară de temperatură Kelvin

Noțiunea de temperatură absolută a fost introdusă de W. Thomson (Kelvin), în legătură cu care scara temperaturii absolute se numește scara Kelvin sau scara de temperatură termodinamică. Unitatea de temperatură absolută este kelvin (K).

Scala de temperatură absolută este numită astfel deoarece măsura stării de bază a limitei de temperatură inferioară este absolută zero. adică cea mai mică temperatură posibilă la care, în principiu, este imposibilă extragerea energiei termice din substanță.

Absolutul zero este definit ca 0 K, care este de aproximativ -273,15 ° C.

Scara de temperatură Kelvin este o scară de temperatură în care originea este de la zero absolută.

Utilizat în scale de temperatură zilnică - ca Celsius. așa și fahrenheit (utilizate în principal în Statele Unite) - nu sunt absolute și, prin urmare, sunt indezirabile în realizarea de experimente în condiții în care temperatura scade sub punctul de îngheț al apei, din cauza căreia temperatura trebuie să-și exprime un număr negativ. Pentru astfel de cazuri, au fost introduse scale absolute de temperatură.

Una dintre ele se numește scara Rankin. iar cealaltă cu o scară termodinamică absolută (scala Kelvin); temperaturile de-a lungul lor sunt măsurate, respectiv, în grade Rankine (° Ra) și kelvin (K). Ambele scări încep la zero absolută. Ele diferă prin faptul că kelvinul este egal cu gradul de Celsius, iar gradul Rankin este gradul de Fahrenheit.

Punct de congelare de apă la presiune atmosferică standard, corespund 273,15 K. Numărul Kelvin și grade Celsius între punctele de congelare și fierbere ale apei și aceeași 100. Prin urmare Celsius în grade Kelvin transferat prin formula K = ° C + 273,15.

Scară Celsius

În viața de zi cu zi se utilizează scara Celsius. în care, pentru 0, se ia punctul de îngheț al apei și pentru 100 ° punctul de fierbere al apei la presiune atmosferică normală. Deoarece temperatura de înghețare și a apei de fierbere nu este bine definită, în prezent Celsius determinate de scara Kelvin: Kelvin grade Celsius este, zero absolut este luată ca scala -273,15 ° C Celsius este, practic, foarte convenabil, deoarece apa este foarte frecvente pe planeta noastră și viata noastra se bazeaza pe ea. Zero Celsius este un punct special pentru meteorologie. deoarece este asociată cu înghețarea apei atmosferice. Scara a fost propusă de Anders Celsius în 1742.

Scara Fahrenheit

În Anglia și, în special, în SUA, se utilizează scara Fahrenheit. Zero grade Celsius este de 32 de grade Fahrenheit, iar gradul de Fahrenheit este egal cu 5/9 grade Celsius.

In prezent acceptat Fahrenheit următoarea definiție: scala de temperatură, în care 1 grad (1 ° F) este egal cu 1/180 din diferența de puncte de apă și topirea gheții la presiune atmosferică de fierbere, iar punctul de topire al gheții are o temperatură de 32 ° F. Temperatura Fahrenheit legată de temperatura în grade Celsius (t ° C), raportul t ° C = 5/9 (t ° F - 32), 1 ° F = 9/5 ° C + D. 32. 1724 Fahrenheit.

Energia mișcării termice la zero absolută

Atunci când materia se răcește, multe forme de energie termică și efectele asociate scad simultan în magnitudine. Substanța trece de la o stare mai puțin ordonată la una mai ordonată. Gazul se transformă într-un lichid și apoi cristalizează într-un corp solid (heliu și la zero absolută rămâne în stare lichidă la presiune atmosferică). Mișcarea atomilor și moleculelor încetinește, energia lor cinetică scade. Rezistența majorității metalelor scade datorită scăderii dispersiei electronilor prin atomii vibratori cu o amplitudine mai mică a atomilor de latură cristalină. Astfel, chiar și la zero absolută, electronii de conducere se deplasează între atomi cu o viteză Fermi de ordinul 1x106 m / s.

Temperatura la care particulele de materie au o cantitate minimă de mișcare, care este păstrată numai prin mișcarea cuantică-mecanică, este temperatura zero absolută (T = 0K).

Temperatura din punct de vedere termodinamic

Există multe scale diferite de temperatură. Odată ce temperatura a fost determinată foarte arbitrar. Temperatura a fost măsurată prin mărci plasate la distanțe egale pe pereții tubului, în care apa a fost încălzită în timpul încălzirii. Apoi au decis să măsoare temperatura cu un termometru cu mercur și au descoperit că gradele nu sunt aceleași. Termodinamica oferă o definiție a temperaturii care nu depinde de proprietățile particulare ale materiei.

Introducem funcția f (T). care nu depinde de proprietățile substanței. Din termodinamică rezultă că, dacă o mașină termică, absorbând cantitatea de căldură Q1 la T1, eliberează căldura Qs la o temperatură de un grad. și o altă mașină, absorbind căldură Q2 la T2. extrage aceeași temperatură Qs la o temperatură de un grad, atunci mașina care absoarbe Q1 la T1 trebuie să genereze căldură Q2 la o temperatură T2.

Desigur, există o relație între căldura Q și temperatura T, iar căldura Q1 ar trebui să fie proporțională cu Qs. Astfel, fiecare cantitate de căldură Qs. determinată la o temperatură de un grad, corespunde cu cantitatea de căldură absorbită de mașină la o temperatură T egală cu Qs. înmulțită cu o anumită funcție de creștere f a temperaturii:

Deoarece funcția găsită crește cu temperatura, se poate presupune că ea însăși măsoară temperatura, pornind de la o temperatură standard de un grad. Aceasta înseamnă că puteți găsi temperatura corpului prin determinarea cantității de căldură absorbită de motorul termic care funcționează în intervalul dintre temperatura corpului și temperatura de un grad. Temperatura astfel obținută se numește temperatura termodinamică absolută și nu depinde de proprietățile substanței. Astfel, pentru o mașină termică reversibilă, egalitatea este îndeplinită:

Pentru un sistem în care entropia S poate fi o funcție a S (E) a energiei sale E. Temperatura termodinamică este definită ca:

Temperatură și radiație

Pe măsură ce crește temperatura, energia radiată de corpul încălzit crește. Energia radiativă a unui corp absolut negru este descrisă de legea lui Stefan-Boltzmann

Cantar de Reaumur

Propusă în 1730 de RA Reaumur. care a descris termometrul de alcool pe care la inventat.

Unitatea este gradul de Reaumur (° R), 1 ° R este egal cu 1/80 din intervalul de temperatură dintre punctele de referință - temperatura de topire a gheții (0 ° R) și punctul de fierbere a apei (80 ° R)

Tranziții de la scări diferite

Recalcularea temperaturii între cântarele principale

¹ Temperatura medie normală a corpului uman este de 36,6 ° C ± 0,7 ° C sau de 98,2 ° F ± 1,3 ° F Reductibil de obicei, valoarea de 98,6 ° F - transformarea acestui curent în Fahrenheit adoptat în secolul Germania XIX valori de 37 ° C. Cu toate acestea, această valoare nu este în intervalul normal de temperatura medie a corpului uman, deoarece temperatura diferitelor părți ale diferitelor corp [1].

Unele dintre valorile din acest tabel au fost rotunjite.

Caracteristic pentru tranzițiile de fază

Pentru a descrie punctele de tranziție de fază ale diferitelor substanțe, se folosesc următoarele valori de temperatură:

notițe

literatură

Vezi ce "temperatura termodinamică absolută" în alte dicționare este:

temperatura termodinamica - temperatura termodinamica (absoluta) Temperatura, masurata de la zero absolut la scara de temperatura termodinamica. Temperatura, măsurată de la scara termodinamică de temperatură de la zero absolută ... Dicționar terminologic politehnic

temperatura termodinamică este temperatura care determină raportul dintre schimbarea energiei corpului și schimbarea corespunzătoare a entropiei sale; Vezi și: Temperatura luminozității temperaturii teoretice ... Dicționarul encyclopedic al metalurgiei

Temperatură - Dimensiuni Θ SI unități ... Wikipedia

TEMPERATURA - (1) una dintre principalele cantități fizice (altă masă, volum, presiune), care caracterizează starea termică a corpului (starea echilibrului termodinamic al unui sistem macroscopic). T. este o măsură a energiei cinetice a mișcării termice a atomilor și ... ... Enciclopediei Politehnice Mare

TEMPERATURA ABSOLUTĂ - (temperatura termodinamică), un parametru de stare care caracterizează temperatura macroscopică. sistemul este într-o stare de termodinamică. echilibru (în acest caz, amplitudinea tuturor subsistemelor sale macroscopice este aceeași). AMS a fost introdus în 1848. fizician W. Thomson (Kelvin) ... ... Enciclopedie fizică

TEMPERATURA ABSOLUTĂ - temperatura (termodinamică) T, măsurată de la zero absolută. Conceptul de temperatura absolută a fost introdus de W. Thomson (Lord Kelvin), și, prin urmare, scara de scară de temperatură absolută numit Kelvin sau termodinamic ... ... Collegiate dicționar

temperatura absolută - temperatura termodinamică impusă de fizicianul englez William Thomson (Lord Kelvin), notată T, măsurată de la Kelvin scară de temperatură absolută zero sau scală de temperatură termodinamică. Valorile absolute ... ... Începuturile științei naturale moderne

TEMPERATURA ABSOLUTĂ - Temperatura termodinamică ... Dicționarul metalurgic

temperatura absolută - (temperatura termodinamică), temperatura T, măsurată de la zero absolută. Conceptul de temperatură absolută a fost introdus de W. Thomson (Kelvin), în legătură cu care scara temperaturii absolute se numește scara Kelvin sau termodinamică ... ... Dicționar encyclopedic

Scară de temperatură absolută - Mișcarea termică haotică în planul particulelor de gaz, cum ar fi atomii și moleculele Există două definiții ale temperaturii. Una este din punct de vedere cinetic molecular, cealaltă este din punct de vedere termodinamic. Temperatură (de la temperatura latină propriu-zisă ... ... Wikipedia

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare