Echilibrul termodinamic este starea sistemului, în care cantitățile macroscopice ale acestui sistem (temperatură, presiune, volum, entropie) rămân neschimbate în timp. În general, aceste cantități nu sunt constante, ele fluctuează (oscilează) numai în apropierea valorilor lor medii.
În practică, starea de izolare înseamnă că procesele de echilibrare trece mult mai repede decât modificările la limitele sistemului (adică, schimbări în mediul extern în ceea ce privește sistemul) și sistemul este schimbat cu materia înconjurătoare și energia. Cu alte cuvinte, echilibrul termodinamic este atins atunci când rata de procese de relaxare este suficient de mare (în general, este tipic pentru procesele de temperatură înaltă), sau timpul de mare pentru a ajunge la echilibru (acesta este cazul în procesele geologice).
În procesele reale, se realizează un echilibru adesea incomplet, dar gradul de incompletență poate fi semnificativ și nesemnificativ. Există trei opțiuni posibile:
1. echilibrul este atins în orice parte (sau părți) a unui sistem relativ mare - un echilibru local,
2. Se realizează un echilibru incomplet datorită diferenței de viteză a proceselor de relaxare care au loc în sistem - echilibru parțial,
3. Au loc atât echilibrul local, cât și parțial.
ECHILIBRIA ȘI TEMPERATURA TERMODINAMICĂ
Echilibrul termodinamic este starea sistemului, în care parametrii acestuia rămân neschimbați timp îndelungat, în timp ce condițiile externe rămân neschimbate.
Temperatura este o cantitate fizică care caracterizează starea echilibrului termodinamic al unui sistem macroscopic și determină direcția schimbului de căldură între corpuri (de la cald la rece).
Scara internațională de practică este clasificată în grade Celsius (° C). \
Puncte de referință:
punctul de îngheț al apei la presiune atmosferică;
punctul de fierbere al apei la presiune atmosferică.
Scara de temperatură termodinamică (scala de temperatură absolută) este clasificată în Kelvin (K). Punctul triplu al apei este considerat un punct de referință :. - temperatura și presiunea la care gheața, apa și aburul saturat sunt în echilibru termodinamic.
Temperatura termodinamică (T) și temperatura conform Scalei Internaționale Practice (t) sunt legate de :.
Fie ca două corpuri să aibă inițial temperaturi diferite și. .
Atunci când schimbă căldura, energia va trece de la corpul fierbinte la cel rece.
Schimbul de căldură va avea loc până când temperatura corpului va fi egalizată.
Fie - masa primului corp, - căldura specifică - cantitatea de căldură care trebuie transferată la un kilogram din substanța din care corpul este făcut pentru a-și ridica temperatura cu un grad.
În consecință, u este masa și căldura specifică a substanței celui de-al doilea corp.
Apoi, cantitatea de căldură care va pierde primul corp este egală cu cantitatea de căldură care trece până la cel de-al doilea, dacă sistemul este izolat:
Ecuația echilibrului termic.
Din ecuația echilibrului termic, putem calcula temperatura stabilită la începutul echilibrului termodinamic:
.
Zero lege a termodinamicii (legea generală a termodinamicii) - un principiu fizic care prevede că, indiferent de starea inițială a sistemului, în cele din urmă de echilibru termodinamic se stabilește la o condițiile externe fixe, precum și toate componentele sistemului atunci când echilibrul termodinamic va avea aceeași temperatură.
Notă - pornirea zero a termodinamicii:
Pentru fiecare sistem termodinamic izolat există o stare de echilibru termodinamic, care ajunge spontan în timp în condiții externe fixe.
Pentru a măsura temperatura oricărui corp, acesta trebuie adus în contact termic cu termometrul. Termometrul este un dispozitiv pentru măsurarea temperaturii. Partea principală a termometrului este un corp termometric, adus în contact termic cu obiectul, a cărui temperatură trebuie măsurată. În termometrele lichide, un corp termometric este fie mercur, fie un alcool colorat. În termometre, corpul termometric este un fir metalic, iar temperatura este determinată de rezistența sa electrică. Termometrul nu trebuie să aibă o masă mare: un termometru masiv va schimba temperatura corpului cu care este adus în contact termic.
Termometrul stabilește temperatura proprie egală cu temperatura corpului cu care se află în echilibru termodinamic.
Pentru a măsura temperatura, se poate folosi dependența de orice cantitate macroscopică (volum, presiune, rezistență electrică etc.) la temperatură. În practică, este adesea folosită dependența volumului de lichid (mercur, alcool) de temperatura (termometre lichide). În primul rând, este necesar să se creeze o scară de temperatură care să permită anumitor numere să fie atribuite temperaturii. Designul majorității termometrelor se bazează pe presupunerea că proprietatea fizică a unui corp termometric, care se bazează pe o măsurătoare, depinde în mod liniar de temperatură. Pentru a construi scara, se aleg două așa numite puncte de referință, cărora li se alocă valori arbitrare ale temperaturii, iar scara între ele este împărțită în părți egale. Aceasta setează unitatea de temperatură. În sistemul metric, pentru uz practic, se adoptă scara Celsius (Scala internațională de temperatură practică). La construirea acestei scale, se presupune că la presiunea atmosferică normală, punctul de topire al gheții este 0 ° C, iar punctul de fierbere al apei este de 100 ° C (puncte de referință). Scara dintre punctele 0 și 100 este împărțită în 100 de părți egale, numite grade. Mișcarea indicatorului (în termometre lichide - capătul coloanei lichide) pe diviziune corespunde unei schimbări de temperatură de 1 ° C. Indicația temperaturii pe scara Celsius este t ° С.
Aceste termometre au dezavantaje semnificative: 1) Intervalul de temperatură este limitat: la temperaturi scăzute, lichidul se solidifică să se evapore la ridicat; 2) indicații de diferite termometre, de exemplu mercur și alcool, coincizând la 0 ° C și 100 ° C, nu coincide cu celelalte temperaturi deoarece coeficientul de temperatură al volumului de alcool expansiune și mercur dependente diferite de temperatură.
Un termometru de gaze nu este potrivit pentru determinarea temperaturii în regiunea temperaturilor ridicate la care are loc disocierea termică și ionizarea și temperaturile foarte scăzute la care toate gazele reale se condensează.
Vap urnye SHK Sisteme valori numerice comparabile AAL de temperatură. Temperatura nu este o cantitate măsurabilă direct; valoarea sa este determinată în funcție de modificarea temperaturii oricărui convenabil pentru măsurarea proprietăților fizice ale substanțelor termometrice (vezi. termometrie). Selectarea substanței termometrică și a proprietății, trebuie să setați punctul de pornire al dimensiunea unității de referință și temperatură - un grad. Astfel, determinat empiric T. w. În T. w. fixa în mod normal două temperaturi de bază corespunzătoare punctelor de echilibrelor faze ale sistemelor cu un component (așa-numitul punct de reper sau constantă), distanța dintre care este numit de bază interval de scală de temperatură. Așa cum se utilizează puncte de referință: punctul triplu al apei, punctul de fierbere al apei, hidrogen și oxigen, punctul de solidificare de argint, aur, etc. Mărimea intervalului unității (unitatea de temperatură) este stabilită ca o anumită proporție din intervalul de bază .. Pentru punctul de referință T m. a primit unul dintre punctele de referință. Deci, este posibil să se determine empiric (condiționate) T. w. conform oricărei proprietăți x thermometric. Dacă presupunem că relația dintre temperatura t x și liniar, temperatura tx = n (x0 xt-) / (x0 Xn ~), unde xt, x0 și xn - valoarea numerică a proprietății la temperatură t x în punctele inițiale și finale ale intervalului de bază (x0 Xn ~) / n - grade de mărime cu n - numărul de diviziuni ale intervalului de bază.
Termometru - un dispozitiv pentru măsurarea temperaturii aerului, solului, apei și așa mai departe. Există mai multe tipuri de termometre:
Termometrele lichide se bazează pe principiul schimbării volumului de lichid care este umplut cu un termometru (de obicei alcool sau mercur), atunci când temperatura mediului ambiant se schimbă.
În legătură cu interzicerea utilizării mercurului în multe domenii de activitate, se efectuează căutări pentru umpluturi alternative pentru termometre de uz casnic. De exemplu, o astfel de înlocuire poate fi un galinsten din aliaj.
La îndepărtarea mercurului vărsat de la termometrul rupt, consultați articolul Demercurizarea
Termometrele de acest tip funcționează pe același principiu ca cele lichide, dar o spirală metalică sau o bandă bimetală este de obicei utilizată ca senzor.
Principiul de funcționare a termometrelor electrice se bazează pe schimbarea rezistenței conductorului când temperatura mediului ambiant se schimbă.
Termometrele electrice dintr-o gamă mai largă se bazează pe termocupluri (contactul dintre metale cu o negativitate electrică diferită creează o diferență de potențial de contact în funcție de temperatură).
Cele mai exacte și stabile în timp sunt termometrele de rezistență pe bază de platină sau depuneri de platină pe ceramică. Cele mai frecvente sunt PT100 (rezistență la 0 ° C - 1000 # 937;) PT100 (rezistență la 0 ° C - 100 # 937;) (IEC751). Dependența de temperatură este aproape liniară și respectă legea patratică la temperatură pozitivă și ecuația de ordinul patru pentru negativ (constantele corespunzătoare sunt foarte mici, iar în prima aproximare această dependență poate fi considerată liniară). Intervalul de temperatură este -200 până la +850 ° C.
Prin urmare, rezistența RT la T ° C, rezistența R0 la 0 ° C și constantele (pentru rezistența la platină) -
Termometrele optice permit înregistrarea temperaturii datorită modificărilor luminozității, spectrului și a altor parametri (vezi măsurarea temperaturii fibrelor optice) cu modificări de temperatură. De exemplu, contoarele de temperatură pentru corpul infraroșu.
Termometrul cu infrarosu vă permite să măsurați temperatura fără contact direct cu o persoană. În țările dezvoltate, a existat de mult tendința de a abandona termometrele cu mercur în favoarea infra-roșu nu numai în instituțiile medicale, dar și la nivel intern.
Termometrul cu infrarosu are o serie de avantaje incontestabile, și anume:
* siguranța utilizării (chiar și cu daune mecanice grave nimic nu amenință sănătatea)
* precizie mai mare a măsurătorilor
* Durata minimă a procedurii (măsurarea este efectuată timp de 0,5 secunde)
* posibilitatea de colectare a datelor în grup
Articole similare
-
Temperatura la diabet zaharat poate fi crescută la boala de 1 și 2 tipuri
-
Introducere, temperatura ca factor de mediu - grupuri ecologice de plante în raport cu
Trimiteți-le prietenilor: