Абсолютная шкала температур: Абсолютная шкала температур | это… Что такое Абсолютная шкала температур?

Абсолютная шкала — Физика — Факультативы

Абсолютная шкала температуры   Известно, что в мире активно используются, как минимум, три температурные шкалы: шкала Цельсия, шкала Фаренгейта и шкала Кельвина. Но только третья из них, так называемая абсолютная (термодинамическая) шкала температур, применяется, главным образом, для научных целей. Познакомимся с этой шкалой. Вы уже знаете, что тела, находящиеся в контакте друг с другом, могут обмениваться энергией, в результате чего наблюдаются переходы некоторого количества теплоты от одного тела к другому или другим телам. Запомним: тепловое (термодинамическое) равновесие – это такое состояние тел, находящихся в контакте, при котором не происходит теплопередачи от одного тела к другому, и все макроскопические параметры тел остаются неизменными, например, давление, внутренняя энергия, массы и объёмы частей тел и др. В состоянии теплового равновесия температура всех тел и их частей одинакова. Для измерения температуры используются термометры, которых позволяют судить о величине температуры по изменению какого-либо физического параметра термометра, например, объёма жидкости. Однако различные жидкости расширяются по-разному, что ограничивает области применения термометров, заполненных конкретными жидкостями. Особое место в физике занимают газовые термометры, в которых вместо жидкости используется разреженный газ, например, гелий или даже воздух (см. рисунок).Опыты показывают, что давление газа при постоянном объёме и концентрации молекул (n) увеличивается с ростом температуры (см. непрерывную линию графика). Продолжая экспериментально полученную линию графика в область всё более низких давлений, можно определить некоторую «гипотетическую» температуру, при которой давление порции газа стало бы равным нулю: эта температура равна –273°С и не зависит от вида газа, использованного для построения непрерывной линии графика. Мы назвали температуру «гипотетической», так как она оказывается недостижима на практике.

Английский физик У. Кельвин (Томсон) в 1848 г. предложил использовать точку нулевого давления газа для построения новой температурной шкалы (шкала Кельвина). В этой шкале единица измерения температуры (градус) такая же, как и в шкале Цельсия, но нулевая точка сдвинута: T = t° + 273. Единица температуры по шкале Кельвина – кельвин (обозначение: К). Например, комнатная температура t° = 20°С по шкале Кельвина будет равна: T = 20 + 273 = 293 К. Температурная шкала Кельвина называется абсолютной (термодинамической) шкалой температур. Газовые термометры громоздки и неудобны для практического применения, поэтому они используются только в качестве стандарта (эталона) для калибровки и поверки других термометров. Они могут быть любыми: жидконаполненными, твердотельными или даже электрическими. Вы знаете, что давление газа является результатом многочисленных ударов молекул газа о дно и стенки сосуда. Каждый из ударов тем сильнее, чем больше энергия молекулы. Наряду с этим, общее число ударов зависит от концентрации молекул газа (n). Таким образом, вполне естественно, что давление газа связано с концентрацией молекул и с энергией их движения, которая зависит от температуры газа. Считается, что абсолютный ноль на практике недостижим, поскольку в таком случае энергия движения молекул должна стать равной нулю. В настоящее время в физических лабораториях удалось получить температуру, превышающую абсолютный ноль всего на несколько миллионных долей градуса; достичь же его самого, согласно законам термодинамики, невозможно.

Температура. Тепловое равновесие. Абсолютная шкала температур. Молекулярная физика

Подробности

Просмотров: 867

Температура — это просто!

Температура

Температура — это мера средней кинетической энергии молекул.
Температура характеризует степень нагретости тел.

Прибор для измерения температуры — термометр.
Принцип действия термометра:
При измерении температуры используется зависимость изменения какого-либо макроскопического параметра (объема, давления, электрического сопротивления и т.д.) вещества от температуры.
В жидкостных термометрах — это изменение объема жидкости.
При контакте двух сред происходит передача энергии от более нагретой среды менее нагретой.
В процессе измерения температура тела и термометра приходят в состояние теплового равновесия.

Жидкостные термометры

На практике часто используются жидкостные термометры: ртутные (в диапазоне от -35^oС до +750^oС) и спиртовые (от -80^oС до +70^oС).
В них используется свойство жидкости изменять свой объем при изменении температуры.
Однако, у каждой жидкости существуют свои особенности изменения объема (расширения) при различных температурах.
В результате сравнения, например, показаний ртутного и спиртового термометров, точное совпадение будет только лишь в двух точках (при температурах 0^oС и 100^oС).
Этих недостатков лишены газовые термометры.

Газовые термометры

Первый газовый термометр был создан французским физиком Ж. Шарлем.

Преимущества газового термометра:
— используется линейная зависимость изменения объема или давления газа от температуры, которая справедлива для всех газов

— точность измерения от 0,003^oС до 0,02^oС
— интервал температур от -271^oС до +1027^oС.

Тепловое равновесие

При соприкосновении двух тел различной температуры происходит передача внутренней энергии от более нагретого тела менее нагретому, и температуры обоих тел выравниваются.
Наступает состояние теплового равновесия, при котором все макропараметры (объем, давление, температура) обоих тел остаются в дальнейшем неизменными при неизменных внешних условиях.

Тепловым равновесием называется такое состояние, при котором все макроскопические параметры остаются неизменными сколь угодно долго.
Состояние теплового равновесия системы тел характеризуется температурой: все тела системы, находящиеся друг с другом в тепловом равновесии, имеют одну и ту же температуру.

Установлено, что при тепловом равновесии средние кинетические энергии поступательного движения молекул всех газов одинаковы, т.е.

Для разреженных (идеальных) газов величина

и зависит только от температуры, тогда

где k — постоянная Больцмана

Эта зависимость дает возможность ввести новую температурную шкалу абсолютную шкалу температур, не зависящую от вещества, используемого для измерения температуры.

Абсолютная шкала температур

— введена английским физиком У. Кельвином
— нет отрицательных температур

Единица абсолютной температуры в СИ: [T] = 1K (Кельвин)
Нулевая температура абсолютной шкалы — это абсолютный ноль ( 0К = -273^oС ), самая низкая температура в природе. В настоящее время достигнута самая низкая температура — 0,0001К.
По величине 1К равен 1^oC.

Связь абсолютной шкалы со шкалой Цельсия

Запомни! В формулах абсолютная температура обозначается буквой «Т», а температура по шкале Цельсия буквой «t».

После введения абсолютной температуры получаем новые выражения для формул:

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул

Давление газа — основное уравнение МКТ

Средняя квадратичная скорость молекул

И как следствие, закон Авогадро:

В равных объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул.

Заметьте, здесь концентрация молекул также одинакова!

Следующая страница «Идеальный газ. Основное уравнение МКТ»

Назад в раздел «10-11 класс»

Молекулярная физика. Термодинамика — Класс!ная физика

Основные положения МКТ. Масса и размер молекул. Количество вещества. — Взаимодействие молекул. Строение твердых тел, жидкостей и газов. — Идеальный газ. Основное уравнение МКТ. — Температура. Тепловое равновесие. Абсолютная шкала температур. — Уравнение состояния идеального газа. — Изопроцессы. Газовые законы. — Взаимные превращения жидкостей и газов. Влажность воздуха. — Твердые тела. Кристаллические тела. Аморфные тела.

Шкала абсолютной температуры Определение и значение

• Основные определения
• Викторина
• Примеры
• Научная

Показывает уровень оценки в зависимости от сложности слова.

Сохрани это слово!

Показывает уровень сложности слова.

---

сущ. Термодинамика.

температура (абсолютная температура), измеренная по шкале, в которой гипотетическому нижнему пределу физических температур присваивается нулевое значение (абсолютный ноль), как по шкале Кельвина.

ВИКТОРИНА

ВЫ ПРОЙДЕТЕ ЭТИ ГРАММАТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИЛИ НАТЯНУТСЯ?

Плавно переходите к этим распространенным грамматическим ошибкам, которые ставят многих людей в тупик. Удачи!

Вопрос 1 из 7

Заполните пропуск: Я не могу понять, что _____ подарил мне этот подарок.

Также называется абсолютной шкалой.

Слова рядом с абсолютной температурной шкалой

абсолютная монархия, абсолютная музыка, абсолютный слух, абсолютное пространство, абсолютная температура, абсолютная температурная шкала, абсолютный порог, абсолютная единица измерения, абсолютное значение, абсолютная вязкость, абсолютный ноль

Dictionary. com Полный текст На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc. 2023

Как использовать шкалу абсолютной температуры в предложении

• В ночь запуска небо было ясным, без осадков и ветра, а температура составила 292 градуса по абсолютной шкале температур.

  Является ли жизнь особенной только потому, что она редкая? — Выпуск 95: Побег|Алан Лайтман|20 января 2021 г.|Наутилус

• Самая последняя активность имела наивысший балл 3,6 по шкале Рихтера.

  26 Землетрясений Позже, дымящийся пистолет Fracking находится в Техасе|Джеймс Джойнер|7 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Им предстоит столкнуться с угнетением со смиренным упорством и абсолютной убежденностью.

  Священники Мексики отмечены за убийство|Джейсон МакГахан|7 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Правила внутреннего собрания требуют абсолютного большинства членов, голосующих для выбора спикера.

  Конгресс камикадзе готовится нанести удар Бонеру|Бен Джейкобс|6 января 2015 г. |DAILY BEAST

• В отсутствие тела никто не может с абсолютной уверенностью сказать, мертв ли ​​Кастро, даже если все признаки указывают на это.

  Информатор, пропавший американец и Дом смерти Хуареса: внутри 12-летнего нераскрытого дела Дэвида Кастро|Билл Конрой|6 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Не совсем, но в какой-то момент температура была зарегистрирована 29 градусов ниже нуля, 21 дюйм снега.

  Быстрое чтение: самые сочные фрагменты из истории «Пурпурного дождя»|Дженни Яброфф|1 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Только над одним человеком в нем ты полностью контролируешь.

  Pearls of Thought|Maturin M. Ballou

• На мелкомасштабной карте в офисе можно сделать кротовины из гор; на земле от его особенностей никуда не деться.

  Дневник Галлиполи, том I|Иан Гамильтон

• Свободная дискуссия, которая никогда не была очень свободной в России, теперь в любом общем масштабе стала совершенно невозможной.

  Спасение цивилизации|H. Г. (Герберт Джордж) Уэллс

• Брак подобен майонезному соусу: либо большой успех, либо абсолютный и полный провал.

  The Pit Town Coronet, Том I (из 3)|Чарльз Джеймс Уиллс

• Но подумайте, что будет, когда система будет принята в более широком масштабе.

  Эдинбургский журнал Blackwood, № CCCXXXIX. Январь 1844 г. Том. LV.|Various

Научные определения шкалы абсолютной температуры

Шкала абсолютной температуры

---

Температурная шкала с абсолютным нулем в качестве самой низкой температуры. Шкалы абсолютной температуры имеют только положительные числа. Шкала Кельвина и шкала Ренкина являются абсолютными температурными шкалами. Сравните относительную шкалу температур.

Научный словарь American Heritage® Авторские права © 2011. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Химия – Абсолютная шкала температур

Самая низкая температура, при которой вещество не может удерживать тепловую энергию, равна абсолютному нулю. При этой температуре колебательное движение элементарных частиц природы незначительно. Эта температура составляет 0 К по шкале Кельвина, -273,15 градуса по шкале Цельсия и 4590,67 градуса по шкале Фаренгейта.

Любая термометрическая шкала, на которой измерение нуля соответствует теоретическому абсолютному нулю температуры, то есть условие термодинамического равновесия минимальной энергии, называется абсолютной шкалой температуры. Шкала Кельвина (К), которая представляет собой абсолютную шкалу, определяемую постоянной Больцмана 1,380649 x 10–23 Дж на кельвин, является стандартной мерой температуры в Международной системе единиц.

Температурные шкалы

Чтобы понять абсолютную шкалу температуры, давайте сначала изучим температурные шкалы.

Шкала Цельсия

Наиболее распространенной единицей измерения температуры является градус Цельсия. Андерс Цельсий (1701–1744), шведский астроном, вдохновил на это название.

При давлении в одну атмосферу вода имеет температуру замерзания 0°C и температуру кипения 100°C. Связь между градусами Цельсия и Кельвина следующая:

T(Цельсия) = T(Кельвин)–273,15°

Важные моменты

• Градус Цельсия (°C) — это единица измерения, которая может использоваться для обозначения температурного интервала, разницы между двумя температурами или неопределенности по шкале Цельсия.
• Единица «градус Цельсия» и шкала Цельсия в настоящее время определяются двумя температурами: абсолютным нулем и тройной точкой Венского стандарта средней океанской воды, как это согласовано международным соглашением (VSMOW; специально очищенная вода). Это также объясняет, как шкала Цельсия связана со шкалой Кельвина, в которой используется символ K для обозначения базовой единицы СИ термодинамической температуры. Абсолютный ноль — это ровно 0 К и -273,15 ° С, самая низкая температура, которую можно вообразить (точка, при которой материя достигает минимальной энтропии). Температура воды в ее тройной точке составляет ровно 273,16 К и 0,01°С.0004

Шкала Фаренгейта

Шкала Фаренгейта названа в честь Даниэля Габриэля Фаренгейта (1686-1736), ученого, предложившего эту концепцию в 1724 году. Температура на этой шкале измеряется в градусах Фаренгейта (oF).

Температура замерзания воды, например, составляет 32 градуса по Фаренгейту, а точка кипения — 212 градусов по Фаренгейту. В результате градус по шкале Фаренгейта составляет 1/180 от разницы температур между точками замерзания и кипения. Точки замерзания и кипения воды по шкале Цельсия отличаются друг от друга на 100 градусов.

Важные моменты

• В середине-конце 20-го века большинство стран заменили систему Фаренгейта на шкалу Цельсия. Но все же официальная температурная шкала в США, Каймановых островах, Палау, Багамах и Белизе – Фаренгейты.

Шкала Кельвина

Кельвин является одной из семи основных единиц Международной системы единиц и имеет символ K (СИ). Шкала Кельвина представляет собой термодинамическую шкалу абсолютной температуры, которая начинается с абсолютного нуля и заканчивается абсолютным нулем. В классической термодинамической модели абсолютный нуль — это температура, при которой прекращается всякое тепловое движение.

Важные моменты

• 0K (абсолютный ноль) является универсальным, поскольку он максимально подавляет все тепловые движения во всех материалах. В результате абсолютный ноль является естественным выбором для нулевой точки шкалы Кельвина.
• Поскольку множество физических параметров, таких как объем идеального газа, напрямую связаны с абсолютной температурой, шкала Кельвина широко используется в научной деятельности.
• Энергия нулевой точки квантовой механики, или энергия основного состояния, все еще присутствует в K-системе при абсолютном нуле. Однако кинетическая энергия может быть равна нулю в интерпретации классической термодинамики, и тепловая энергия вещества обращается в нуль.
• В лаборатории самая низкая температура была достигнута в диапазоне 100 pK, где pK (пико-Кельвин) равняется 10-12 K. Самая низкая естественная температура, когда-либо зарегистрированная, составляет около 1K, которая была обнаружена при быстром расширении туманности Бумеранг.