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.