Связь абсолютной шкалы и шкалы цельсия: Абсолютная шкала температур — это… Что такое Абсолютная шкала температур?

Содержание

Абсолютная температура. Температура – мера средней кинетической энергии молекул

Абсолютный нуль температуры. Температура, определяемая формулой (2.6), очевидно, не может быть отрицательной, так как все величины, стоящие в левой чисти (2.6), заведомо положительны. Следовательно, наименьшее возможное значение температуры T есть T = 0, когда либо давление p, либо объем V равны нулю. Предельную температуру, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объеме или объем идеального газа стремится к нулю при неизменном давлении, называют абсолютным нулем температуры. Это самая низкая температура в природе, та «наибольшая или последняя степень холода», существование которой предсказывал Ломоносов.

Абсолютная шкала температур. Английский ученый У. Кельвин ввел абсолютную шкалу температур. Нулевая температура по абсолютной шкале (ее называют также шкалой Кельвина) соответствует абсолютному нулю, а каждая единица температуры по этой шкале равна градусу по шкале Цельсия.

Единица абсолютной температуры в СИ называется кельвином (обозначается буквой K).

Постоянная Больцмана. Определим коэффициент k в формуле (2.6) так, чтобы один кельвин равнялся градусу по шкале Цельсия.

Мы знаем значения Θ при 0°C и 100°C (формулы 2.2 и 2.4). Обозначим абсолютную температуру при 0°C через T1, а при 100°C через T2. Тогда

называется постоянной Больцмана в честь великого австрийского физика Л. Больцмана, одного из основателей молекулярно-кинетической теории газов.

Постоянная Больцмана связывает температуру Θ в энергетических единицах с температурой T в кельвинах. Это одна из наиболее важных постоянных молекулярно-кинетической теории.

Больцман Людвиг (1844–1906) — великий австрийский физик, один из основоположников молекулярно-кинетической теории. В трудам Больцмана молекулярно-кинетическая теория впервые предстала как логически стройная, последовательная физическая теория. Больцман много сделал для развития и популяризации теории электромагнитного поля Максвелла. Борец по натуре, он страстно отстаивал необходимость молекулярного истолкования тепловых явлений и принял на себя основную тяжесть борьбы с учеными, отрицавшими существование молекул.

Связь абсолютной шкалы и шкалы Цельсия. Зная постоянную Больцмана, можно найти значение абсолютного нуля по шкале Цельсия. Для этого найдем сначала значение абсолютной температуры, соответствующее 0°C.

Один кельвин и один градус шкалы Цельсия совпадают. Поэтому любое значение абсолютной температуры T будет на 273 градуса выше соответствующей температуры t по Цельсию:

T = t + 273.     (2.8)

Но изменение абсолютной температуры ΔT равно изменению температуры по шкале Цельсия Δt: ΔT = Δt.

На рисунке 27 для сравнения изображены абсолютная шкала и шкала Цельсия. Абсолютному нулю соответствует температура t = –273°C. (Более точное значение абсолютного нуля: –273,15°C.)

Температура – мера средней кинетической энергии молекул. Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории в форме (2.1) и определения температуры (2.6) вытекает важнейшее следствие: абсолютная температура есть мера средней кинетической энергии движения молекул. Докажем это.

Левые части уравнений одинаковы. Значит, должны быть равны и их правые части. Отсюда вытекает связь между средней кинетической энергией поступательного движения молекул и температурой:
Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре. Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы. Таким образом, выдвинутая ранее догадка о связи температуры со средней скоростью молекул получила надежное обоснование.

Соотношение между температурой и средней кинетической энергией поступательного движения молекул (2.9) установлено для разреженных газов. Однако оно оказывается справедливым для любых веществ, движение атомов или молекул которых подчиняется законам механики Ньютона. Оно верно для жидкостей и твердых тел, у которых атомы могут лишь колебаться возле положений равновесия в узлах кристаллической решетки.

При приближении температуры к абсолютному нулю энергия теплового движения молекул также приближается к нулю.

Зависимость давления газа от его концентрации и температуры. Подставляя (2.9) в формулу (1.18), получим выражение, показывающее зависимость давления газа от концентрации молекул и температуры:

Из формулы (2.10) (эту формулу можно также получить из уравнения (2.6)) вытекает, что при одинаковых давлениях и температурах концентрация молекул у всех газов одна и та же. Отсюда следует закон Авогадро, известный вам из курса химии VIII класса: в равных объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул.

1. Какие свойства макроскопических тел используются для измерения температуры? 2. В чем преимущество использования разреженных газов для измерения температуры? 3. Как связаны объем, давление и число молекул различных газов в состоянии теплового равновесия? 4. Каков физический смысл постоянной Больцмана? 5. Какие преимущества имеет абсолютная шкала температур по сравнению с другими шкалами? 6. Чему равен абсолютный нуль температуры по шкале Цельсия? 7. Как зависит от температуры средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул? 8. Как связано давление газа с его температурой и концентрацией молекул? 9. Каков физический смысл абсолютного нуля температуры?

12.Абсолютная температура. Температура – мера средней кинетической энергии молекул. Связь абсолютной шкалы и шкалы Цельсия. Зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры.

Абсолютная температура — температура, отсчитываемая от абсолютного нуля по термодинамической шкале. Выражают в Кельвинах (К). Т = t + 273,15, где t — температура, измеренная в градусах Цельсия. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы не зависит от её природы и пропорциональна абсолютной температуре газа T. Отсюда следует, что абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии молекул.

13.Измерение скорости молекул газа. Опыт Штерна.

Опыт, впервые проведённый немецким физиком Отто Штерном в 1920 году. ля проведения опыта Штерном был подготовлен прибор, состоящий из двух цилиндров разного радиуса, ось которых совпадала и на ней располагалась платиновая проволока с нанесённым слоем серебра. В пространстве внутри цилиндров посредством непрерывной откачки воздуха поддерживалось достаточно низкое давление. При пропускании электрического тока через проволоку достигалась температура плавления серебра, из-за чего атомы начинали испаряться и летели к внутренней поверхности малого цилиндра равномерно и прямолинейно со скоростью v, соответствующей подаваемому на концы нити напряжению. Во внутреннем цилиндре была проделана узкая щель, через которую атомы могли беспрепятственно пролетать далее. Стенки цилиндров специально охлаждались, что способствовало оседанию попадающих на них атомов. В таком состоянии на внутренней поверхности большого цилиндра образовывалась достаточно чёткая узкая полоса серебряного налёта, расположенная прямо напротив щели малого цилиндра. Затем всю систему начинали вращать с некой достаточно большой угловой скоростью

ω. При этом полоса налёта смещалась в сторону, противоположенную направлению вращения, и теряла чёткость. Измерив смещение s наиболее тёмной части полосы от её положения, когда система покоилась, Штерн определил время полёта, через которое нашёл скорость движения молекул.

14.Уравнение состояния идеального газа. Экспериментальная проверка уравнения состояния.

Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнение Клапейрона — Менделеева) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

P =R · T.

15.Газовые законы. Изотермический процесс: уравнение изотермического процесса, графики.

Изотермический проццес. T=const, изменяется объем и давление газа. Поскольку температура газа не изменяется, не изменяется и его внутренняя энергия. Q=A, A=PΔV.

16.Газовые законы. Изобарный процесс: уравнение изобарного процесса, графики.

Изобарный процесс.p=const, изменяется его объем и температура. При изобарном нагревании газ расширяется, часть собираемой ему теплоты идет на увеличение внутренней энергии газа, остальная на работу против внешних сил.A=PΔV.

17.Газовые законы. Изохорный процесс: уравнение изохорного процесса, графики.

Изохорный процесс. V=const, меняется его давление и температура. A=0, то есть при изохорном нагревании вся сообщаемая газу теплота полностью расходуется на увеличение его внутренней энергии. ΔU=mΔT.

18.Взаимные превращения жидкостей и газов. Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар.

Испарение — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар). Конденсация паров — переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного. Пар находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным паром. Ненасыщенный пар — пар, не достигший динамического равновесия со своей жидкостью.

19.Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Кипение. Критическая температура.

Давление насыщенного пара растет не только вследствие повышения температуры, но и вследствие увеличения концентрации молекул пара. Давление насыщенного пара не зависит от объема, оно зависит от температуры. Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара с пузырьках сравнивается с давлением в жидкости. Уменьшая внешнее давление, мы тем понижаем температуру кипения. Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения. Критическая температура это температура при которой исчезают различия в физических свойствах между жидкостью и ее насыщенным паром.

Абсолютная температура, её определение и связь температурных шкал. Свойства абсолютной температуры

 

Понятие абсолютной температуры было введено У. Томсоном (Кельвином), в связи с чем шкалу абсолютной температуры называют шкалой Кельвина или термодинамической температурной шкалой. Единица абсолютной температуры — кельвин (К). Абсолютная шкала температуры называется так, потому что мера основного состояния нижнего предела температуры — абсолютный ноль, то есть наиболее низкая возможная температура, при которой в принципе невозможно извлечь из вещества тепловую энергию. Абсолютный ноль определён как 0 K, что равно −273.15 °C.

2.Шкала Цельсия

В технике, медицине, метеорологии и в быту в качестве единицы измерения температуры используется шкала Цельсия. В настоящее время в системе СИ термодинамическую шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: t(°С) = Т(К) — 273,15 (точно), т. е. цена одного деления в шкале Цельсия равна цене деления шкалы Кельвина.

3.Шкала Фаренгейта

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а 100 градусов Цельсия — 212 градуса Фаренгейта.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F — 32), t °F = 9/5 t °С + 32. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724 году.

4.Шкала Реомюра

Предложена в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица — градус Реомюра (°Ré), 1 °Ré равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками — температурой таяния льда (0 °Ré) и кипения воды (80 °Ré)

1 °Ré = 1,25 °C.

 

Связь температуры с кинетической энергией и скоростью движения молекул.

33.Уравнение Клапейрона-Менделеева. Постоянная Больцмана. Число Лошмидта.

 

Уравнение Клапейрона — Менделеева

Как уже указывалось, состояние некоторой массы газа определяется тремя термодина­мическими параметрами: давлением р,объемомVи температуройТ.Между этими параметрами существует определенная связь, называемаяуравнением состояния,кото­рое в общем виде дается выражением

где каждая из переменных является функцией двух других.

Французский физик и инженер Б. Клапейрон (1799—1864) вывел уравнение состоя­ния идеального газа, объединив законы Бойля — Мариотта и Гей-Люссака. Пусть некоторая масса газа занимает объем V1,имеет давлениер1и находится при тем­пературеT1.Эта же масса газа в другом произвольном состоянии характеризуется параметрамир2, V2,T2(рис. 63). Переход из состояния1в состояние2осуществляется в виде двух процессов: 1) изотермического (изотерма1–1′),2) изохорного (изохора1’–2).


В соответствии с законами Бойля — Мариотта (41.1) и Гей-Люссака (41.5) за­пишем:

(42.1)

(42.2)

Исключив из уравнений (42.1) и (42.2) получим

Так как состояния 1и2были выбраны произвольно, то для данной массы газа величинаpV/Tостается постоянной, т. е.

(42.3)

Выражение (42.3) является уравнением Клапейрона,в которомВ —газовая постоянная,различная для разных газов.

Русский ученый Д. И. Менделеев (1834—1907) объединил уравнение Клапейрона с законом Авогадро, отнеся уравнение (42.3) к одному молю, использовав молярный объем Vm.Согласно закону Авогадро, при одинаковыхриТмоли всех газов занимают одинаковый молярный объемVm,поэтому постояннаяВбудетодинаковой для всех газов.Эта общая для всех газов постоянная обозначаетсяRи называется молярном газовой постоянной.Уравнению

(42.4)

удовлетворяет лишь идеальный газ, и оно является уравнением состояния идеального газа,называемым такжеуравнением Клапейрона — Менделеева.

Числовое значение молярной газовой постоянной определим из формулы (42.4), полагая, что моль газа находится при нормальных условиях (р0=10×1,0135Па,T0=273,15 К,Vm10×=22,41–3м3/моль):RК).×=8,31 Дж/(моль

От уравнения (42.4) для моля газа можно перейти к уравнению Клапейро­на — Менделеева для произвольной массы газа. Если при некоторых заданных давле­нии и температуре один моль газа занимает молярный объем Vm,то при тех же условиях массатгаза займет объемV= (т/М)Vm, гдеМ — молярная масса(масса одного моля вещества). Единица молярной массы — килограмм на моль (кг/моль). Уравнение Клапейрона — Менделеева для массытгаза


(42.5)

где n =m/M — количество вещества.

Часто пользуются несколько иной формой уравнения состояния идеального газа, вводя постоянную Больцмана:

Исходя из этого уравнение состояния (42.4) запишем в виде

где NA/Vm = n — концентрация молекул (число молекул в единице объема). Таким образом, из уравнения

(42.6)

следует, что давление идеального газа при данной температуре прямо пропорциональ­но концентрации его молекул (или плотности газа). При одинаковых температуре и давлении все газы содержат в единице объема одинаковое число молекул. Число молекул, содержащихся в 1 м3газа принормальных условиях,называетсячислом Лошмидта*

 

34.Основные положения молекулярно-кинетической теории идеального газа и её основное уравнение.

 

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) с выводом

В статье рассмотрена модель идеального газа, приведено основное уравнение молекулярно-кинетической теории и его вывод.

Чтобы объяснить свойства материи в газообразном состоянии, в физике применяется модель идеального газа. Идеальный газ — разреженный, состоящий из одного типа атомов газ, частицы которого не взаимодействуют между собой. Помимо основных положений МКТ эта модель предполагает, что:

молекулы имеют пренебрежимо малый объем в сравнении с объемом емкости

при сближении частиц друг с другом и с границами емкости имеют место силы отталкивания

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории

Физический смысл основного уравнения МКТ заключается в том, что давление идеального газа — это совокупность всех ударов молекул о стенки сосуда. Это уравнение можно выразить через концентрацию частиц, их среднюю скорость и массу одной частицы:

p – давление молекул газа на границы емкости,

m0 – масса одной молекулы,

n — концентрация молекул, число частиц N в единице объема V;

v2 — средне квадратичная скорость молекул.

Вывод основного уравнения МКТ

Частицы идеального газа при соударениях с границами емкости ведут себя как упругие тела. Такое взаимодействие описывается согласно законам механики. При соприкосновении частицы с границей емкости проекция vx скоростного вектора на ось ОХ, проходящую под прямым углом к границе сосуда, меняет свой знак на противоположный, но сохраняется неизменной по модулю:

Поэтому после соударения частицы с границей емкости проекция импульса молекулы на ось ОХ меняется с mv1x = –mvxна mv2x = mvx.

Изменение импульса молекулы ΔP равняется удвоенному произведению массы молекулы на ее скорость:

Поскольку в каждом из шести основных направлений декартовой системы координат (вверх, вниз, вперед, назад, вправо, влево) движется одна шестая часть частиц N/6. Тогда число частиц, которые сталкиваются с каждой стенкой за время Δt равно:

S – площадь этой стенки

n — концентрация частиц

 

Давление p равно отношению силы F к площади S, на которую действует эта сила:

Суммарная сила, с которой частицы давят на стенку равна отношению произведения числа этих частиц N и изменения импульса ΔP ко времени, в течение которого происходит давление:

Исходя из вышенаписанного получаем:

Тогда

Если заменить среднее значение кинетической энергии поступательного движения молекул — E:

и подставить эту формулу в основное уравнение МКТ, получим давление идеального газа:

Давление идеального газа равняется двум третям средней кинетической энергии поступательного движения молекул на единицу объема. При решении задач реальный газ можно считать идеальным газом, если он одноатомный и можно пренебречь взаимодействием между частицами.

 

 

Шкала абсолютная — Справочник химика 21


    Шкалу абсолютной температуры можно определить на основе свойств [c.137]

    Единицей шкалы абсолютной температуры является градус Кельвина (К). Она отсчитывается от так называемого абсолютного нуля температуры (—273,16° С). Пересчет температуры, измеренной в градусах Цельсия I (° С), в абсолютную температуру Т (К> производится по формуле Г = /-Н 273,16. [c.66]

    За единицу шкалы абсолютной температуры, предложенной в 1848 г, англичанином У. Томсоном, лордом Кельвином (1824— 1907), принята единица шкалы Цельсия, так что цена градуса абсолютной температуры совпадает с ценой градуса Цельсия. Различие заключается лишь в том, что шкала абсолютных температур смещена на 273,15 единиц относительно шкалы Цельсия] Т (К) = / (°С) + 273,15, Например, нормальная температура кипения воды 100 °С или 373,15 К, а нормальная температура таяния льда О °С или 273,15 К. Иными словами абсолютный нуль температуры соответствует —273,15°С при этой температуре прекращается поступательное движение частиц тела. [c.12]

    От абсолютного нуля начинается отсчет по шкале абсолютных температур, часто применяемой при научных и технических исследованиях. Абсолютная шкала очень удобна, так как не содержит отрицательных температур. Градус ее (К) имеет такую же величину, как и градус обычной стоградусной шкалы (°С). Поэтому соотношение между отсчетами по шкалам абсолютной (Г) и Цельсия (О дается простыми выражениями Г = /-f 273,15 и / = Т» —273,15. [c.38]

    Кроме того, в результате изучения ряда стандартных реакций типа (4.18), например Н25 Н +Н или Нр5=ьН +Р , можно построить шкалу абсолютной собственной кислотности или основности, поскольку для таких реакций АЯ° и А5° можно [c.134]

    Вторая шкала — абсолютная термодинамическая шкала Кельвина, в которой начало отсчета температуры принято [c.34]

    Как известно, диамагнитное экранирование в атоме водорода составляет 18 м. д. Пренебрегая электрон-электронными взаимо-. действиями, можно заключить, что экранирование в анионе Н будет равно сумме вкладов каждого из электронов, т. е. 0(Н ) 36 м. д. На основе этих оценок можно ввести шкалу абсолютного экранирования (рис. 3.1). В этой шкале химический сдвиг протонов в молекуле Нг, рассчитанный с помощью достаточно точных методов, равен примерно 26 м. д. К сожалению, шкала абсолютного экранирования не имеет практического значения, поскольку ни Нг, ни тем более Н и Н неприменимы в качестве стандартов химического сдвига. Переход в общепринятую шкалу химических сдвигов можно провести, если воспользоваться экспериментальным значением сдвига Нг (или СН4) в б-шкале ТМС. [c.67]


    Температуру можно рассматривать как условие, которое определяет теплообмен в теле. При обеспечении определенных условий конкретное явление природы всегда происходит при одной и той же температуре. Поэтому для описания каждого явления необходимо точно определять точки на температурной шкале. Двумя такими фиксированными точками являются точка таяния льда и точка кипения воды. Обычно используют шкалы Цельсия и Фаренгейта, в которых установлены соответственно 0° С и 32° F для точки таяния льда и 100° С и 212° F — для точки кипения воды. Значения температуры, отличаюш,иеся от этих двух фиксированных точек, устанавливают с помош,ью термометра измерением какого-либо зависящего от температуры свойства рабочего тела. В качестве термометрического рабочего тела используют газы, так как все они с достаточной точностью подчиняются закону идеального газа. Но при создании температурной шкалы, основанной на свойствах рабочего тела, неизбежно допускаются определенные погрешности. Использование теории идеального обратимого двигателя Карно позволило Кельвину избежать этих погрешностей и ввести шкалу абсолютной термодинамической температуры, которая не зависит от свойств рабочего тела. Нуль градусов по шкале Кельвина на 273,15 К ниже точки таяния льда. Начиная с 1954 г. было решено отказаться от точки таяния льда как от реперной точки, так как ее очень трудно воспроизводить с приемлемой точностью. Вместо нее в качестве реперной точки ввели тройную точку воды (температура фазового равновесия между чистым льдом, водой и водяным паром), которая можетбыть воспроизведена в лабораторных условиях с погрешностью не хуже 0,001 К и которая на 0,01 К выше точки таяния льда. Международным соглашением тройной точке было присвоено значение 273,16 К- Другие температуры могут быть определены с помощью газового термометра постоянного объема согласно следующему выражению  [c.16]

    А. Абсолютная температура идеального газа является мерой средней кинетической энергии поступательного движения его молекул. Так как средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа не может быть отрицательной, то температура Т не может быть меньше нуля. Поэтому значение Т — О-назы-вается абсолютным нулем, а соответствующая шкала — абсолютной температурной шкалой. Из выражения (1,2) видно, что абсо- [c.11]

    Для гипса значение А » с определено равным 0.6. При умножении этой величины на эмпирический коэффициент, равный 12, получается значение, лежащее в диапазоне шкалы абсолютной твердости по Герцу — Ауэрбаху — Ферсману. Величина хрупкой твердости гипса, дающая приближенное представление об удельной поверхностной энергии, лежит в пределах от 5 до 15. [c.134]

    Шкала абсолютных температур (°К) имеет только положительные отсчеты от абсолютного нуля — той температуры, ниже которой невозможно дальнейшее охлаждение физического тела. Измерение температур по этой шкале не зависит от физических свойств веществ, применяемых для термометров. [c.5]

    Основой каждого измерения температуры, и особенно низких температур, является термодинамическая шкала температур, построенная в соответствии со вторым законом термодинамики. Нулевая точка соответствует —273,16 по шкале Цельсия. Эта шкала температур точно совпадает со шкалой абсолютных температур Т, которая используется в уравнении состояния идеальных газов. Чтобы определить отношение двух абсолютных температур, помещают данную массу газа, свойства которого близки к свойствам идеального газа, в сосуд с постоянным объемом и следят за изменением давления при изменяющейся температуре. [c.79]

    Все перечисленные проблемы (как будет показано ниже) сводятся к одной главной — существует ли единая шкала абсолютно универсальных индукционных постоянных, либо, если такого нет в природе, то какова точность и пределы применимости возможных более ограниченных вариантов. [c.90]

    Обычно в качестве такого условия принимают потенциал какого-либо электрода равным нулю и относят к нему значения потенциалов всех других электродов. В этом случае потенциалы электродов даются в некоторой условной шкале и их величины зависят от природы электрода, выбранного за основу шкалы. Нернст предложил считать таким условным нулем потенциал водородного электрода при концентрации водородных ионов в растворе, равной единице и давлении водородного газа, равном 1 атм. Эта условная шкала потенциалов называется водородной шкалой. Оствальд выдвинул другую идею использовать за основу шкалы потенциал ртутного электрода, находящегося в условиях, при которых его заряд относительно раствора равен нулю. Полагая, что в этом случае не только заряд, но и потенциал ртутного электрода равен нулю, Оствальд назвал свою шкалу абсолютной шкалой потенциалов. В настоящее время применяется главным образом условная водородная шкала, в которой при всех температурах за нуль выбран потенциал стандартного водородного электрода. Она отличается от водородной шкалы Нернста тем, что в ней вместо единичных концентраций и давления выбраны единичные активность и летучесть. Это условие позволяет определять потенциалы электродов в водородной шкале при любых температурах. Однако их прямое сопоставление между собой невозможно, поскольку при каждой температуре потенциал водородного электрода может быть иным, т. е. условный нуль не будет одним и тем же при разных температурах. [c.157]


    Электрод Водородная шкала Абсолютная шкала Приведенная шкала [c.268]

    Для перевода температуры со стоградусной шкалы в абсолютную нужно, следовательно, прибавлять 273°, а при переводе со шкалы абсолютной на стоградусную, наоборот, отнимать 273°. [c.130]

    Значення плотности вычислены по квадратному уравнению (после пересчета его на шкалу абсолютной температуры) Егера [25]. Оценка достоверности не производилась. [c.134]

    У нек-рых молекул энергия, выделяющаяся прп присоединении электрона, переходит во внутреннюю энергию образующегося отрицательного П., к-рый при этом остается стабильным. Однако такой переход энергии может проходить только в том случае, еслп энергия электронов, сталкивающихся с молекулой, имеет строго определенное значение. При столкновении электронов с другой энергией молекулярные отрицательные И. практически не образуются. Описанные процессы образования отрицательных И. наз. резонансными. Образование отрицательных И. используется, напр., для установления шкалы абсолютных значений энергий электронов при исследованиях методом электронного удара. Чаще всего нрц этом используется ионизация электронами молекул SFj. Образование ионов SF максимально в том случае, если энергия электронов равна О it 0,01 эв. Отрицательные И. могут образовываться также в результате диссоциации возбужденных электронным ударом молекул на положительный и отрицательный осколки. [c.158]

    Уравнение (9.28) выражает закон распределения Больцмана в форме, применимой к квантованным системам (классическую форму см, в приложении XI). Применение этого уравнения к квантованным состояниям молекулы в ящике [уравнение (9.10)1 позволило получить величину средней энергии, приходящуюся на 1 молекулу, и эта энергия оказалась равной /г р. Шкала абсолютной температуры Т определяется таким образом, что средняя энергия одноатомной молекулы в газовой фазе при температуре Т составляет ( /г) кТ, где к — постоянная Больцмана, равная 13,805 X X 10 Дж-град . Следовательно, заменив в уравнении (9.28) р на ИкТ, можно получить закон распределения Больцмана в том виде, в котором он обычно записывается, а именно [c.298]

    Граница между кристаллическими зернами может служить барьером на пути движения дислокаций и, таким образом, может снижать пластичность материала и повышать его твердость. Если кусок меди обрабатывать молотом до тех пор, пока крупные кристаллические зерна не разрушатся и не превратятся в мелкие, границы между кристаллами перестанут скользить, так как прекратятся передвижения дислокаций. В этом и заключается механизм упрочения меди и других металлов при их холодной обработке (ковке или других видах механической обработки без нагревания). Если металл, подвергнутый холодной обработке, нагреть до температуры перекристаллизации (когда происходит рост небольших деформированных кристаллов с образованием крупных правильных кристаллов), пластичность его восстанавливается этот процесс называется отжигом. Температура перекристаллизации обычно составляет от одной трети до половины точки плавления данного металла (по шкале абсолютной температуры). [c.534]

    Индексы Ковача можно рассматривать как шкалу абсолютных значений свободных энергий взаимодействия веществ с данной жидкой фазой. В этой шкале за единицу принимается одна сотая часть разности энергии взаимодействия данной фазой двух соседних н-алканов, а за нуль — энергия взаимодействия с газом-носителем. Следовательно, величина А/—АР пропорциональна изменению свободной энергии смешения. Поскольку изменение свободной энергии взаимодействия с изменением обратной температуры пропорционально энталь- [c.25]

    Понятие абсолютный ш/ль — спмая низкая из возможных температур — впертые было введено Томсоном (лордом Кельвином) в 1848 г. В признание его приоритета шкала абсолютных температур получила название шкалы Кельвина. В 190(1 г. Нернст показал, что при стремлении температуры к абсолютному нулю все изм- нения состояния системы пе изменяют ее энтропии (третье начало термодинамика), или, другими словами, при помощи конечной последовательности термодинамических процессов нельзя достичь температуры, равной абсолютному нулю. [c.122]

    Если АТ для цикла Карно, проведенного между температурами кипящей воды (при р=1 атм) и тающего льда, принять за 100, то абсолютная температура нагревателя окажется равной 373,15 К, и шкала абсолютных температур совпадет со шкалой газового термометра. Сказанное означает, что шкала газового термометра одновременно играет роль абсолютной шкалы температур. Правда, как уже указывалось в 3, в настоящее время принято другое соглашение о реперных температурных точках, и 100°С больше не используют при определении температурной шкалы МПТШ. [c.47]

    Пирсон [Pearson R.G., Inorgani hemistry, 1988, 27, 734) предложил шкалу абсолютной электроотрицательности, которая определяется как среднее из первого ионизационного потенциала и сродства к электрону для нейтрального атома. Обе последние величины были взяты Пирсоном в электрон-вольтах (эВ), следовательно, и значения абсолютной электроотрицательности получились в электрон-вольтах и в этих же единицах приведены здесь. Для пересчета из электрон-вольт и кДж/моль нужно умножить эти значения на 96,486. Значения электроотрицательности по обычной шкале лежат в диапазоне от О до 4, а ДЛЯ абсолютной электроотрицательности этот диапазон шире -от О до 10,41. Перевод абсолютной электроотрицательности в единицы СИ, как правило, ничего не прибавляет к существу дела. [c.8]

    Б. Клапейрон развил выводы Н. Карно (1834) и ввел ценный для практики метод графического изображения процесса теплопередачи в двигателе. Р. Клаузиус (1822—1888) провел широкие исследования о превращении теплоты в работу (1850). Он рассмотрел этот процесс не только с точки зрения принципа сохранения энергии, но и с качественной стороны на основе кинетической теории. Вслед за ним профессор из Глазго У. Томсон (Кельвин) (1824—1907) выступил с сообщениями о динамической теории теплоты. У. Томсон ввел шкалу абсолютной температуры (шкала Кельвина). В эти же годы вошло в обращение понятие энергия по предложению У. Томсона и шотландского инженера У. Ранкина (1820—1872). Это понятие более точно и конкретно выражает тепловые, электрические и механические, а [c.162]

    При измерении температуры чаще всего используются две шкалы. Абсолютная шкала температур использует в качестве единицы измерения кельвин (К). В абсолютной шкале нулевая точка К) ваяъашеясж абсолютным н лещ1 > ь.  [c.42]

    Прибора к шкале абсолютной мутности (Тэталона абсолютная мутность эталона — эталона — показатель прибора, когда на месте рабочей, кюветы стоит эталон) Р я показатели [c.90]

    Трекслер и Швейер [67] пришли к выводу, что вязкостно-температурная зависимость в логарифмических координатах не является прямолинейной в широком интервале температур. Однако удовлетворительная линейность получается в пределах 15—35 °С и 80— 120 °С. Эти прямые встречаются в точке, лежащей на несколько градусов выше температуры размягчения по КиШ. Такое явление можно объяснить постепенным изменением коллоидной структуры битумов с изменением температуры наиболее сильно оно выражено в области температуры размягчения. Если температуру выразить в шкале абсолютных температур (градусы Кельвина), то логариф-. мичёская зависимость получается почти прямолинейной. В последнее время наблюдается псвышенный интерес к выражению термочувствительности битумных материалов через зависимость их вязкости от температуры. Один из путей получения линейной зависимости — использование координат двойного логарифма вязкости от логарифма температуры. [c.131]

    Шкала абсолютно температуры. Идея об абсолютном нуле температуры появилась в результате открытия закона Шарля и Гей-Люссака абсолютным нулем должна быть температура, при которой идеальный газ должен иметь объем, равный нулю при любом конечном давлении. На протягкении ряда лет (вплоть до 1848 г.) абсолютную шкалу температур определяли как шкалу газового термометра считали, что абсолютная температура пропорциональна объему определенного количества газа при постоянном давлении. Одпако поскольку не существует реального газа, который был бы достаточно близок к идеальному, позволяющему сконструировать точный газовый термометр, Томсон сформулировал понятие об абсолютной шкале температуры, основываясь на законах термодинамики. Именно эта шкала абсолютной температуры в настоящее время является признанной (она рассмотрена в гл. П). Шкала водородного газового термометра весьма близка к термодинамической шкале, за исключением области очень низких температур, и поэтому такой термометр широко применяют на практике. [c.244]

    На основании результатов определения возраста минералов или пород, хорошо датированных геоло-1 ически, составлена шкала абсолютного геологич. летосчисления (по Холмсу, в млн. лет) четвертичный период О—1, третичный 1—70, мел 70—135, юра 135—180, триас 180—225, пермь 225—270, кар-бон 270—350, девон 350—400, силур 400—440, ордовик 440—500, кембрий 500—600. [c.323]

    Значения удельной электропроводности вычислены по квад-. ратному уравнению (после пересчета его на шкалу абсолютной температуры) Квиста и Лундена [115], справедливому в интервале температур 848,3—1243,2 °К. Точность величин, получаемых по этому уравнению, не указана. Неопределенность оценивается в (5%). [c.122]

    Значения плотности вычислены по квадрчтному уравнению (после пересчета его на шкалу абсолютной температуры) Егера [c.133]

    Упомянем в связи с этим об исследованиях профессора натуральной философии в Глазго У. Томсона (1824—1907), более известного под именем лорда Кельвина. Развивая выводы Джоуля о взаимной эквивалентности тепла и механической энергии, Томсон ввел в 1848 г. шкалу абсолютной температуры (шкала Кельвина). В середине XIX в. по предложению Томсона и У. Ранкина (1820—1872) вошло в обращение понятие энергия . [c.409]


МКТ. 10-й класс. — phyzrf

МКТ. 10-й класс. — phyzrf

 

 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОЛЕКЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ И ИХ ОПЫТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ.

        1.     Развитие представлений о строении вещества.                               Предположение о том, что любое вещество состоит из  мельчайших неделимых частиц—атомов, было высказано около 2500 лет назад древнегреческими философами Левкиппом и Демокритом.  По их представлениям, все тела образуются в результате соединения атомов. Различные свойства тел объясняются тем, что тела состоят из различных атомов или атомы по-разному соединены в пространстве.

              Работы М.В. Ломоносова. Существенный вклад в развитие молекулярно-кинетических представления  сделал в середине XVIII в. великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов. (1711-1765).  Он объяснил основные свойства  газа, предположив, что все молекулы газа движутся беспорядочно, хаотично и при столкновениях отталкиваются друг от друга.  Беспорядочным движением молекул М.В. Ломоносов впервые объяснил теорию теплоты.  Так как скорости теплового движения молекул, могут быть сколь угодно велики, температура вещества по его представлениям, не имеет ограничения сверху. При уменьшении скорости молекул до нуля, должно быть достигнуто минимально возможное значение температуры вещества.  Объяснение природы теплоты движением молекул и вывод о существовании абсолютного нуля температуры, сделанный М.В. Ломоносовым, получил теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение в конце XIX века.

         

Молекулярно-кинетической теорией (МКТ) называется учение о строении и свойствах вещества, использующее представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химического вещества.

          Способность газов неограниченно расширяться, упругость газов, жидкостей и твердых тел, способность к взаимному  проникновению тел путем диффузии  можно объяснить, если принять следующие положения молекулярно-кинетической теории строения вещества: вещество состоит из частиц—атомов и молекул; эти частицы хаотически движутся; частицы взаимодействуют друг с другом.


     В основе молекулярно-кинетической теории строения вещества лежат три утверждения:

вещество состоит из частиц; эти частицы беспорядочно движутся; частицы взаимодействуют друг с другом. Каждое утверждение строго доказано с помощью опытов.

           Свойства и поведение всех без исключения тел от инфузории до звезды определяются движением взаимодействующих друг с другом частиц: молекул, атомов и еще более малых образований — элементарных частиц.(м)


 

           Движение атомов и молекул, их взаимодействие, подчиняется законам механики.  Это позволяет  использовать законы механики для выяснения свойств тел, состоящих из большого числа хаотически движущихся малых частиц.

2. 

Взаимодействие атомов и молекул.

        При сближении двух атомов или молекул сначала преобладают силы притяжения. Но на некотором расстоянии  между их центрами силы отталкивания возрастают настолько, что становятся равными силам притяжения.  При дальнейшем сближении силы отталкивания превосходят силы притяжения.

(рис. 77) Силы притяжения между молекулами препятствуют растяжению твердого тела, силы отталкивания препятствуют его сжатию.

 

 

 

Действия сил молекулярного притяжения обнаруживается в опыте со свинцовыми цилиндрами, слипающимися после очистки их поверхностей (рис.78).

 

 

 

 

 

Тепловое движение молекул.

Молекулы и атомы в  твердом теле совершают беспорядочные колебания относительно положений, в которых силы притяжения и отталкивания со стороны соседних атомов уравновешены. (рис 79).

              В жидкости молекулы не только колеблются около положения равновесия, но и совершают перескоки из одного положения равновесия в соседнее.  Эти перескоки молекул являются причиной текучести жидкости, её способности принимать форму сосуда.

           В газах обычно расстояние между атомами и молекулами  в среднем значительно больше размеров молекул. Силы отталкивания на больших расстояниях не действуют, поэтому газы легко сжимаются.

          Практически отсутствуют между молекулами газа и силы притяжения, поэтому газы обладают свойством неограниченно расширяться.

Закономерности броуновского движения.

Большое значение в обосновании  молекулярно-кинетической теории имело открытие английского ботаника

Роберта Броуна (1773-1858). В 1827 г. он обнаружил беспорядочное движение видимых в микроскоп твердых частиц, находящихся в жидкости. Это явление, названное броуновским движением, смогла  объяснить лишь молекулярно-кинетическая теория на основе использования представлений о существовании молекул. Беспорядочно движущиеся молекулы жидкости или газа сталкиваются с твердой частицей и изменяют направление и модуль скорости  её движения. Число молекул, ударяющих молекулу с различных сторон, и направление передаваемого ими импульса непостоянны. Чем меньше размеры и масса частицы, тем более заметными становятся изменения её импульса во времени.

Французский ученый

Жан Перрен (1870-1942) в 1908-1911 гг. выполнил серию экспериментов по изучению броуновского движения. Пример результатов одного из наблюдений за движением броуновской частицы представлен на рисунке 80.  Закономерности броуновского движения, предсказанные на основе молекулярно-кинетической теории, полностью подтвердились этим экспериментом.

Наблюдения отдельных атомов. В настоящее время основные положения молекулярно-кинетической теории подтверждаются многочисленными опытами с использованием достижений современной экспериментальной техники.  С помощью ионного проектора получают изображения кристаллов, по которым можно представить их строение. Электронные микроскопы позволили получить изображения,  по которым оказалось возможным определение расстояния между отдельными атомами и молекулами.

               Мы не перечислять будем все известные сейчас доказательства существования атомов и молекул.  В этом нет никакой необходимости. Современные приборы позволяют рассматривать отдельные атомы на поверхностях тел и измерять их размеры. Самый совершенный их них, называемый туннельным микроскопом, был создан в середине 80-х годов XX в. сотрудниками знаменитой фирмы  IBM (г. Цюрих) Г. Биннингом и Г. Рорером, удостоенными за его изобретение Нобелевской премии.

 

 

3.     МАССА МОЛЕКУЛ.(§23кб)

 

Количество вещества.

           Любое вещество состоит из частиц, поэтому количество вещества принято считать пропорциональным числу частиц.


Единица количества вещества называется молем (моль). 

 

         

Моль равен количеству вещества  системы, содержащей столько же частиц, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода ¹²С.

        Отношение числа молекул

вещества к количеству вещества     называется постоянной Авогадро  :

(1)

          Постоянная Авогадро равна     

6,022•10²³ моль¯¹, она показывает, сколько атомов или молекул содержится в одном моле вещества.

        Количество вещества      можно найти как отношение числа N атомов или молекул вещества к постоянной Авогадро

:

(2)

Т.е.

количество вещества  равно отношению молекул в данном исследуемом теле к постоянной Авогадро  , т.е. к числу молекул в одном моле вещества.

 

Молярная масса.

       

Молярной массой  М  вещества называется величина, равная отношению массы вещества m к количеству вещества  :

(3)

 

Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль).

        Молярную массу вещества  можно найти путем определения количества вещества при известной массе вещества.  Подставив уравнение (2) в уравнение (3)  Молярную массу М вещества можно выразить через массу молекулы     :

 


(4)

(5)


 

Молярной массой М вещества называют массу вещества, взятого в количестве 1 моль.

Масса

m любого количества вещества равна произведению массы одной молекулы на число молекул  в теле:

(6)

Заменив 

N    и      в  формуле (1)  их выражениями из формул (5), (6), получим:

(7)

Количество вещества равно отношению массы вещества к его молярной массе.  Именно такое определение количества вещества  дается в учебнике химии. (фактически то же самое, что и по формуле (2)).

Масса молекул.

          Для определения массы молекулы      нужно разделить массу 

m вещества на число молекул в нём:

(8)

          Таким образом, чтобы найти массу молекулы  вещества, нужно знать молярную массу вещества

М и постоянную Авогадро  .  Молярная масса вещества обычно определяется химическими  методами, постоянная Авогадро с высокой степенью точности определяется несколькими физическими методами.

           Значительно более высокая точность определения масс атомов и молекул достигается при использовании масс-спектрографа.  Масс-спектрограф — это прибор, в котором с помощью электрических и магнитных полей происходит разделение пучков заряженных частиц (ионов) в пространстве в зависимости от их массы и заряда.

Есть еще такое понятие —


        Относительная молекулярная масса.  Так как массы молекул очень малы, удобно использовать в расчетах не абсолютные значения масс, а относительные.  По международному соглашению массы всех атомов и молекул сравнивают с  1/12 массы атома углерода (так называемая углеродная шкала атомных масс.)  Относительной молярной, (или атомной) массой вещества    , называют отношение массы молекулы (или атома)     данного вещества к 1/12 массы атома углерода   :

          Относительные атомные массы всех химических элементов точно измерены.

 

             Складывая относительные атомные массы элементов, входящих в состав молекулы вещества, можно вычислить относительную молекулярную массу вещества.  Например, относительная молекулярная масса углекислого газа      приближенно равна 44, так как относительная  атомная масса углерода точно равна 12, а кислорода примерно 16:

12+2·16=44.


         

 4. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕКОЙ ТЕОРИИ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.

 

Идеальный газ.

             Для объяснения свойства вещества в газообразном состоянии используется модель идеального газа.  В модели идеального газа. В модели идеального газа предполагается следующее:

       

 — молекулы обладают пренебрежимо малым объёмом по                        сравнению с объёмом сосуда,

          — между молекулами не действуют силы притяжения,

          — при соударении молекул друг с другом и со стенками сосуда              действуют силы отталкивания.

 

Давление идеального газа.

              Одним из первых и важных успехов  молекулярно-кинетической теории было качественное и количественное объяснение давления газа  на стенки сосуда.

             Качественное объяснение давления газа заключается в том, что молекулы идеального газа при столкновениями со стенками сосуда взаимодействуют с ними о законам механики как упругие тела. При столкновении молекулы со стенками сосуда, проекция вектора скорости на ось ОХ, перпендикулярной стенке, изменяет свой знак на противоположный, но остается постоянной по модулю (рис. 82).  Поэтому в результате столкновения молекулы со стенкой проекция её импульса на ось ОХ изменяется от

  до 

 

Изменение импульса молекулы показывает, что на неё при столкновении действует сила     , изменение импульса  молекулы равно импульсу силы     :

 

 

 Во время столкновения молекула действует на стенку с силой    , равной по третьему закону Ньютона, силе    по модулю и направленной противоположно.

          Молекул газа очень много, и удары их о стенку следую один за другим с очень большой частотой. Среднее значение геометрической суммы сил, действующих со стороны отдельных молекул при их столкновении со стенкой сосуда, и является силой давления газа.  Давление газа равно отношению модуля силы давления  к площади стенки 

S :

          На основе использования основный положений молекулярно-кинетической теории было получено уравнение, которое позволяло вычислить давление газа, если известны масса      молекулы   газа среднее квадратичное значение скорости молекулы  и концентрация

n молекул:

 

(9)

             Уравнение  (9) называют

основным уравнением молекулярно-кинетической теории.

          Обозначив среднее значение кинетической энергии поступательного движения молекул  идеального газа     :

получим

(10)

       

Давление идеального газа равно двум третям средней кинетической  энергии поступательного движения молекул, содержащихся в единице объема.

           Если газ представляет собой смесь идеальных газов, молекулы каждого газа ударяют стенку сосуда независимо друг от друга.  В соответствии с принципом суперпозиции сил давления газов, составляющих смесь (

парциальные давления)  суммируется.

Закон Дальтона.

     

    Давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений  входящих в неё газов.

      Так, атмосферное давление складывается из парциальных давлений азота, кислорода и других газов.

 

 


5.ТЕМПЕРАТУРА — МЕРА СРЕДНЕЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МОЛЕКУЛ.

 

                                           

 Температура.

        Основное уравнение молекулярно-кинетической теории для идеального газа устанавливает связь легко измеряемого макроскопического параметра—давления—с такими микроскопическими параметрами газа, как средняя кинетическая энергия и концентрация молекул.  Но, измерив только давление газа, мы не можем узнать ни среднее значение кинетической энергии молекул, ни их концентрацию.  Следовательно для нахождения микроскопических параметров  газа нужны измерения

ещё какой-то физической величины, связанной со средней кинетической энергией молекул.  Такой величиной в физике является

температура.

        Из повседневного опыта каждый знает, что бывают тела горячие и холодные. При контакте двух тел, из которых одно мы воспринимаем как горячее, а другое — как холодное, происходит изменение физических параметров как первого, так и второго тела.  Например, твердые и жидкие тела обычно при нагревании расширяются. Через некоторое время после установления контакта между телами изменение макроскопических параметров тел прекращаются.  Такое состояние тел называется

тепловым равновесием. 

         

Физический параметр, одинаковый во всех частях системы тел, находящихся в состоянии теплового равновесия, называется температурой тела.  

        Если при контакте двух тел никакие их параметры, например, объем, давление не изменяются, то между телами

нет теплопередачи и температура тел одинакова.

Газы в состоянии теплового равновесия.

 

            Для того, чтобы найти более совершенный способ определения температуры, нужно найти такую величину, которая была бы одинаковой для любых тел, находящихся в состоянии теплового равновесия.

              Экспериментальные исследования свойств газов показали, что для любых газов, находящихся в состоянии теплового равновесия, отношение произведения давления газа на его объём к числу молекул оказывается одинаковым:

(5.1)

            Этот опытный факт  позволяет принять величину

θ в качестве естественной меры температуры.

                 Так как    ,  то с учетом основного уравнения молекулярно-кинетической теории ( 10 ), получим

(5.2)

          Следовательно, средняя кинетическая энергия молекул любых газов, находящихся в тепловом равновесии, одинакова.

Величина

θ равна двум третям средней кинетической  энергии беспорядочного теплового движения молекул газа и выражается в  джоулях.

          В физике принимается, что температура T и величина

θ связаны уравнением:

(5.3)

где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единицы температуры.

              Отсюда получаем:                                                      (5.4)

Абсолютная шкала температур.

 

           Шкала измерения температуры в соответствии с уравнением (5.4) называется

абсолютной шкалой.  Её предложил английский физик У. Кельвин (Томпсон) (1824-1907), поэтому шкалу называют также шкалой Кельвина. 

                   До введения абсолютной шкалы температур в практике получила широкое распространение  шкала температуры по Цельсию. Поэтому единица температуры про абсолютной шкале,

называемая кельвином (К), выбрана равной одному  градусу по шкале Цельсия:

                                1К=1ºС.                                  (5.5)

 

Абсолютный нуль температуры. 

        В левой части уравнения (5.4) все величины могут иметь только положительные значения или быть равными нулю.  Поэтому абсолютная температура

T может быть только положительной или быть равной нулю.  Температура, при которой давление идеального газа при постоянном объёме должно быть равным нулю, называется абсолютным нулем температуры.

 

Постоянная Больцмана. 

Значение постоянной    в  (5.4) можно найти по известным значениям давления и объема газа с известным числом молекул N при двух значениях температуры    и    :

     

(5.6)

Как известно,  1 моль любого газа содержит примерно молекул и при нормальном давлении Па    занимает объём   .

         Опыты показывали, что при нагревания любого газа при постоянном объемное от 0 до 100 ºС его давление возрастает от

до   Па.  Подставляя эти значения в уравнение (5.6), получаем

 


Дж/К;

Коэффициент    называется

постоянной  Больцмана в честь австрийского физика Людвига  Больцмана (1844-1906), одного из  создателей молекулярно-кинетической теории.

Связь абсолютной шкалы и шкалы Цельсия.

Уравнение (5.4) позволяет по известному значению объема  одного моля газа при температуре 0 ºС и нормальном давлении    Па    и найденному значению постоянной Больцмана установить связь между значениями температуры 

t по шкале Цельсия и температуры Т по абсолютной  шкале.   При температуре 0 ºС температура Т по абсолютной шкале равна

T=273 K.

         Мы получили, что температура 0 ºС по шкале Цельсия соответствует температуре 273 К  по абсолютной шкале.

       Так как единица температуры  по абсолютной шкале 1 К была выбрана равной единицы температуры по шкале Цельсия 1 ºС, то при любой температуре

t по Цельсию значение абсолютной температуры Т выше на 273  градуса:

 

                   

            T=t+273.                (5.7)

         Из уравнения  (5.7) следует, что абсолютный нуль соответствует

— 273 ºС (более точно -273,15 ºС).Соответствие

шкалы Цельсия и абсолютной шкалы температур  представлено на рисунке 86.

Температура — мера средней кинетической энергии молекул.  Из уравнений (5.2) и (5.4) следует равенство:

(5.8)

     

        Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа прямо пропорциональна абсолютной температуре.

 

       Из уравнений (4.2) т (5.8) можно получить, что



(5.9)

          Уравнение (5.9) показывает, что при одинаковых значениях температуры и концентрации молекул давление любых газов одинаково, независимо  от того из каких молекул они состоят.


§6.  УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.

 

Используя зависимость  давления идеального газа от его температуры и концентрации молекул

можно найти связь между основными

макроскопическими параметрами газа — объемом V,  его давлением р и температурой Т.

     Концентрация молекул газа равна:

(6.1)

Где

N — число молекул в сосуде объемом V.  Число можно выразить как произведение количества вещества    на постоянную Авогадро :

(6.2)

           Из выражений (5.9), (6.1) и (6.2) получаем

(6.3)

Произведение постоянной  Авогадро      на постоянную Больцмана    называется

молярной газовой постоянной R. Молярная  газовая постоянная равна

Дж/(моль•K).               (6.4)

 

Используя молярную газовую постоянную, выражение (6.3)  преобразуется в уравнение:

  (6.5)

Количество вещества  можно найти, зная массу вещества и его молярную массу

М:

(6.6)

поэтому уравнение (6.5) можно записать в такой форме:

(6.7)

Это уравнение называется

уравнением состояния идеального газа.

Уравнение, устанавливающее  связь между давлением, объемом и температурой газов было получено французским физиком Бенуа Клапейроном (1799-1864).  В форме (6.7) его впервые применил великий русский ученый  Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907), поэтому уравнение состояния газа называется уравнением Менделеева — Клапейрона..

 

 

 

 

 

 

 

7. ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ.

 

       Уравнение (6.7) показывает, что возможно одновременное изменение пяти параметров, характеризующих изменение пяти параметров, характеризующих состояние идеального газа.  Однако, многие процессы в газах, происходящие в природе и осуществляемые в технике, можно рассматривать приближенно как процессы, в которых изменяется два параметра из пяти.

Изопроцесс —процесс, при котором один из  макроскопических параметров состояния газа данной массы остается постоянным.

         Особую роль в физике и технике играют три процесса:

изотермический, изохорный и изобарный.  Рассмотрим эти процессы.

Изотермический процесс. 


           Изотермическим процессом называется процесс изменения состояния газа определенной массы, протекающий при постоянной температуре T.

             Из уравнения состояния  идеального газа Клапейрона-Менделеева(6.7) следует, что при постоянной температуре

Т и неизменных значениях массы газа и его молярной массы М произведения давления газа  р его объем V должно оставаться постоянным.

(7.1)

           Изотермический процесс можно осуществить, например, путем изменения объема газа при постоянной температуре.

             График изотермического процесса  называется

изотермой.  Изотерма, изображенная в прямоугольной системе координат, по оси ординат которой отсчитывается давление газа, а по оси абсцисс — его объем, является гиперболой (рис.88). 

           Уравнение (7.1) устанавливающее связь между давлением и объёмом газа при постоянной температуре, было получено из эксперимента до создания молекулярно-кинетической теории  газов в 1662 г. английским физиком

Робертом Бойлем (1627-1691) и в 1676 г. французским физиком Эдмом Мариоттом (1620- 1984).  Поэтому это уравнение называют законом Бойля-Мариотта.

          Закон Бойля- Мариотта справедлив для любых газов, а также их смесей, например, воздуха.  Лишь при больших давлениях, в несколько раз больше атмосферного, отклонения

 от этого закона становятся существенными.  Изотерма газа изображает обратную зависимость между давлением и объемом.  Кривую такого рода в математике называют

гиперболой.  Различным постоянным  температурам соответствуют различные изотермы.  При повышении температуры газа давление согласно уравнению состояния (6.7) увеличивается, если V= const. Поэтому изотерма соответствующая более высокой температуре Т2 лежит выше изотермы с более низкой температурой Т1.

         Для того, чтобы процесс происходил при постоянной температуре, сжатие или расширение газа должно происходить очень медленно.

———————Закон Бойля-Мариотта——————————

Для газа данной массы при постоянной температуре произведение газа на его объем постоянно:

(7.2)


 

Изохорный процесс.

            Изохорным процессом называется процесс, протекающий при неизменном объеме V и условии m=const и   M=const.  При этих условиях из уравнения состояния идеального газа (6.7) для двух значений температуры   и  следует

 

                           и     

           или

             

Если       выбрать   равным 273 К (0°С), то

 

Обозначив          , получим уравнение изохорного процесса

   (7.3)

где р — давление идеального газа  при абсолютной температуре Т;  — давление газа при температуре  0ºС;    — температурный коэффициент давления газа, равный 

            График уравнения изохорного процесса называется

изохорой.  Изохора, изображенная в прямоугольной системе координат, по оси ординат которой отсчитывается давление газа, а по оси абсцисс— его абсолютная температура, является прямой, проходящей через начало координат (рис.89).

Экспериментальным путем зависимость давления газа от температуры исследовал французский физик

Жак Шарль (1746-1823) в 1787 годуПоэтому уравнение (7.3) называют законом Шарля.

 

 Из закона Шарля следует, что отношение давлений данной массы при постоянном объеме равно отношению его абсолютных температур

 

(7.4)

 

  Изохорный процесс можно осуществить, например, нагреванием воздуха при постоянном объеме.

Изобарный процесс.

       

 Изобарным процессом называется процесс, протекающий при постоянном давлении p и условии m=const  и  M=const.

         Таким же способом, как это было сделано для изохорного процесса, можно получить для изобарного процесса уравнение

(7.5)

Где V — объем газа при абсолютной температуре ;

  —  объем газа при температуре 0 ºС; коэффициент , равный  , называется температурным коэффициентом объемного расширения газов.

 

          График изобарного процесса называется изобарой. Изобара, изображенная в прямоугольной системе координат, по оси ординат которой отсчитывается объем газа, а по оси ординат — его абсолютная температура, является прямой, проходящей через начало координат (рис. 90).

 

 

           Экспериментальное исследование зависимости объема газа от температуры провел в 1802 г.

французский физик Жозеф Гей-Люссак (1778-1850). Поэтому уравнение (7.5) называется законом Гей-Люссака.

 

      Изобарный процесс происходит, например, при нагревании или охлаждении воздуха в стеклянной колбе, соединенной со стеклянной трубкой отверстие которой в которой закрыто небольшим столбом жидкости  (рис. 91).

 

 


———Закон Гей-Люссака———

         Для газа данной массы при постоянном давлении отношение объёма газа к его абсолютной температуре постоянно.

(7.6)


Краткие итоги:

 

 

 

 

 

 







8. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ.

 

 

 

            Тепловые явления можно описывать с помощью величин (макроскопических параметров), регистрируемых такими приборами, как манометр и термометр.  Эти приборы не реагируют на воздействие отдельных молекул.


 

         Теория тепловых процессов, в которых не учитывается молекулярное строение тел,  называется термодинамикой.

 

            Термодинамика была создана в середине ХIХ в. после открытия закона сохранения энергии. В её основе лежит понятие

внутренняя энергия.

        Остановимся на вопросе  о том, какая связь существует между термодинамикой и молекулярно-кинетической теорией.

8.1.  Термодинамика и статистическая механика.

          Первой   научной теории тепловых процессов была не молекулярно-кинетическая теория, а термодинамика. Она возникла при изучении  оптимальных условий использования теплоты для совершения работы.  Это произошло в середине  XIX в., задолго до того, как молекулярно-кинетическая теория получила всеобщее признание.

 

           Сейчас в науке и технике  при изучении тепловых явлений используется как термодинамика, так и молекулярно-кинетическая теория. В теоретической физике молекулярно-кинетическую теорию называют

статистической механикой.  Термодинамика и статистическая механика изучают различными методами одни и те же явления и взаимно дополняют друг друга.

стр. 209

§   Первый закон термодинамики.

 

           Закон сохранения и превращения энергии, распространённый на тепловые  явления, носит название

первого закона термодинамики.  

         В термодинамике рассматриваются тела, положение центра тяжести которых практически не меняется. Механическая  энергия таких тел остается  остается постоянной, изменяться может лишь внутренняя энергия каждого тела.

        До сих пор  мы рассматривали процессы, в которых внутренняя энергия системы изменялась лишь за счет совершения работы, либо за счет теплообмена с окружающими телами независимо друг от друга.

        В

общем случае при переходе системы из одного состояния в другое внутренняя энергия изменяется одновременно как за счет совершения работы, так за счет передачи теплоты.  Первый закон термодинамики формулируется именно для таких случаев:

          Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе.


 

 

 

 

 

 

ᐉ Абсолютная температура

Абсолютная температура ⭐ — это температура, отсчитываемая от абсолютного нуля (минимально возможной температуры во Вселенной). Абсолютную температуру измеряют в кельвинах (0 K = -273.15 °С). Для примера, абсолютная температура кипения воды равна 373.15 K (т.е. t(°С) + 273,15).

Видео: Абсолютная температура

Измерение абсолютной температуры

Температура газа служит мерой кинетической энергии поступательного движения молекул газа и характеризует степень его нагрева. Температуру газа измеряют приборами, основанными на тех или иных свойствах вещества, меняющихся с изменением температуры. Эти приборы имеют градуировку, т.е. температурную шкалу.

Создателем первого такого прибора — термометра был немецкий ученый Фаренгейт, который за начало шкалы принял уровень, соответствующий температуре таяния смеси, состоящей из равных масс нашатыря и тающего льда. Верхней точкой был уровень, соответствующий температуре кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Расстояние между этими двумя уровнями он разделил на 180 частей и, таким образом, получил один градус. В 1723 г. французский физик Реомюр предложил шкалу, основанную на двух опорных точках, соответствующих температурам таяния льда и кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Расстояние между двумя точками он разделил на 80 равных частей.

В 1742 г. шведский астроном Цельсий предложил температурную шкалу с теми же опорными точками, на которых построена шкала Реомюра, но расстояние между ними он разделил на 100 частей. Обозначается градус Цельсия — °С.

В настоящее время в термодинамике в качестве основной принята термодинамическая температурная шкала, где нижней границей шкалы является температура абсолютного нуля (практически недостижимая), когда прекращается тепловое движение молекул. Единица температуры по термодинамической температурной шкале получила название Кельвин по имени ученого У. Томпсона, лорда Кельвина, предложившего начало отсчета вести от абсолютного нуля.

Тройной точке воды, т.е. когда в равновесии находятся три фазы воды: лед, жидкость и пар, присвоена температура 273,15 К. Она находится на 0,01 °С выше точки плавления льда.

Рис. Сопоставление шкалы Цельсия и термодинамической шкалы

На рисунке показано соотношение между шкалой Цельсия и шкалой Кельвина, т. е.

Т(К) = t(°С) + 273,15
где Т — температура по термодинамической шкале, К; t — температура по шкале Цельсия, °С.

К преимуществам термодинамической температурной шкалы можно отнести следующее:

  • во-первых, значения температур по этой шкале не зависят от физических свойств термометрических тел;
  • во-вторых, температура по этой шкале может быть воспроизведена с большой точностью, так как она строится по одной опорной точке;
  • в-третьих, все температуры — величины положительные, что упрощает расчеты.

Урок 06. Лекция 05. Абсолютная температура как мера средней кинетической энергии частиц.

Понятие температуры – одно из важнейших в молекулярной физике.

Температура — это физическая величина, которая характеризует степень нагретости тел.

Беспорядочное хаотическое движение молекул называется тепловым движением.

Кинетическая энергия теплового движения растет с возрастанием температуры. При низких температурах средняя кинетическая энергия молекулы может оказаться небольшой. В этом случае молекулы конденсируются в жидкое или твердое вещество; при этом среднее расстояние между молекулами будет приблизительно равно диаметру молекулы. При повышении температуры средняя кинетическая энергия молекулы становится больше, молекулы разлетаются, и образуется газообразное вещество.

Понятие температуры тесно связано с понятием теплового равновесия. Тела, находящиеся в контакте друг с другом, могут обмениваться энергией. Энергия, передаваемая одним телом другому при тепловом контакте, называется количеством теплоты.

Рассмотрим пример. Если положить нагретый металл на лед, то лед начнет плавится, а металл – охлаждаться до тех пор, пока температуры тел не станут одинаковыми. При контакте между двумя телами разной температуры происходит теплообмен, в результате которого энергия металла уменьшается, а энергия льда увеличивается.

Энергия при теплообмене всегда передается от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. В конце концов, наступает состояние системы тел, при котором теплообмен между телами системы будет отсутствовать. Такое состояние называют тепловым равновесием.

Тепловое равновесие – это такое состояние системы тел, находящихся в тепловом контакте, при котором не происходит теплопередачи от одного тела к другому, и все макроскопические параметры тел остаются неизменными.

Температура – это физический параметр, одинаковый для всех тел, находящихся в тепловом равновесии. Возможность введения понятия температуры следует из опыта и носит название нулевого закона термодинамики.

Тела, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковые температуры.

Для измерения температур чаще всего используют свойство жидкости изменять объем при нагревании (и охлаждении).

Прибор, с помощью которого измеряется температура, называется термометр.

Для создания термометра необходимо выбрать термометрическое вещество (например, ртуть, спирт) и термометрическую величину, характеризующую свойство вещества (например, длина ртутного или спиртового столбика). В различных конструкциях термометров используются разнообразные физические свойства вещества (например, изменение линейных размеров твердых тел или изменение электрического сопротивления проводников при нагревании). Термометры должны быть откалиброваны. Для этого их приводят в тепловой контакт с телами, температуры которых считаются заданными. Чаще всего используют простые природные системы, в которых температура остается неизменной, несмотря на теплообмен с окружающей средой – это смесь льда и воды и смесь воды и пара при кипении при нормальном атмосферном давлении.

Обыкновенный жидкостный термометр состоит из небольшого стеклянного резервуара, к которому присоединена стеклянная трубка с узким внутренним каналом. Резервуар и часть трубки наполнены ртутью. Температуру среды, в которую погружен термометр определяют по положению верхнего уровня ртути в трубке. Деления на шкале условились наносить следующим образом. Цифру 0 ставят в том месте шкалы, где устанавливается уровень столбика жидкости, когда термометр опущен в тающий снег (лед), цифру 100 – в том месте, где устанавливается уровень столбика жидкости, когда термометр погружен в пары воды, кипящей при нормальном давлении (105 Па). Расстояние между этими отметками делят на 100 равных частей, называемых градусами. Такой способ деления шкалы введен Цельсием. Градус по шкале Цельсия обозначают ºС.

По температурной шкале Цельсия точке плавления льда приписывается температура 0 °С, а точке кипения воды – 100 °С. Изменение длины столба жидкости в капиллярах термометра на одну сотую длины между отметками 0 °С и 100 °С принимается равным 1 °С.

В ряде стран (США) широко используется шкала Фаренгейта (TF), в которой температура замерзающей воды принимается равной 32 °F, а температура кипения воды равной 212 °F. Следовательно,

Ртутные термометры применяют для измерения температуры в области от -30 ºС до +800 ºС. Наряду с жидкостными ртутными и спиртовыми термометрами применяются электрические и газовые термометры.

Электрический термометр – термосопротивление – в нем используется зависимость сопротивления металла от температуры.

Особое место в физике занимают газовые термометр, в которых термометрическим веществом является разреженный газ (гелий, воздух) в сосуде неизменного объема (V = const), а термометрической величиной – давление газа p. Опыт показывает, что давление газа (при V = const) растет с ростом температуры, измеренной по шкале Цельсия.

Чтобы проградуировать газовый термометр постоянного объема, можно измерить давление при двух значениях температуры (например, 0 °C и 100 °C), нанести точки p0 и p100 на график, а затем провести между ними прямую линию. Используя полученный таким образом калибровочный график, можно определять температуры, соответствующие другим значениям давления.

Газовые термометры громоздки и неудобны для практического применения: они используются в качестве прецизионного стандарта для калибровки других термометров.

Показания термометров, заполненных различными термометрическими телами, обычно несколько различаются. Чтобы точное определение температуры не зависело от вещества, заполняющего термометр, вводится термодинамическая шкала температур.

Чтобы её ввести, рассмотрим, как зависит давление газа от температуры, когда его масса и объём остаются постоянными.

Термодинамическая шкала температур. Абсолютный нуль.

Возьмем закрытый сосуд с газом, и будем нагревать его, первоначально поместив в тающий лед. Температуру газа t определим с помощью термометра, а давление p манометром. С увеличением температуры газа его давление будет возрастать. Такую зависимость нашел французский физик Шарль. График зависимости p от t, построенный на основании такого опыта, имеет вид прямой линии.

Если продолжить график в область низких давлений, можно определить некоторую «гипотетическую» температуру, при которой давление газа стало бы равным нулю. Опыт показывает, что эта температура равна –273,15 °С и не зависит от свойств газа. Невозможно на опыте получить путем охлаждения газ в состоянии с нулевым давлением, так как при очень низких температурах все газы переходят в жидкие или твердые состояния. Давление идеального газа определяется ударами хаотически движущихся молекул о стенки сосуда. Значит, уменьшение давления при охлаждении газа объясняется уменьшением средней энергии поступательного движения молекул газа Е; давление газа будет равно нулю, когда станет равна нулю энергия поступательного движения молекул.

Английский физик У. Кельвин (Томсон) выдвинул идею о том, что полученное значение абсолютного нуля соответствует прекращению поступательного движения молекул всех веществ. Температуры ниже абсолютного нуля в природе быть не может. Это предельная температура при которой давление идеального газа равно нулю.

Температуру, при которой должно прекратиться поступательное движение молекул, называют абсолютным нулем (или нулем Кельвина).

Кельвин в 1848 г. предложил использовать точку нулевого давления газа для построения новой температурной шкалы –термодинамической шкалы температур (шкала Кельвина). За начало отсчета по этой шкале принята температура абсолютного нуля.

В системе СИ принято единицу измерения температуры по шкале Кельвина называть кельвином и обозначать буквой К.

Размер градуса кельвина определяют так, чтобы он совпадал с градусом Цельсия, т.е 1К соответствует 1ºС.

Температура, отсчитанная по термодинамической шкале температур, обозначается Т. Её называют абсолютной температурой илитермодинамической температурой.

Температурная шкала Кельвина называется абсолютной шкалой температур. Она оказывается наиболее удобной при построении физических теорий.

Кроме точки нулевого давления газа, которая называется абсолютным нулем температуры, достаточно принять еще одну фиксированную опорную точку. В шкале Кельвина в качестве такой точки используется температура тройной точки воды (0,01 °С), в которой в тепловом равновесии находятся все три фазы – лед, вода и пар. По шкале Кельвина температура тройной точки принимается равной 273,16 К.

Связь между абсолютной температурой и температурой по шкале Цельсия выражается формулой Т = 273,16 + t , где t – температура в градусах Цельсия.

Чаще пользуются приближенной формулой Т = 273 + t             и             t = Т – 273

Абсолютная температура не может быть отрицательной.

Температура газа – мера средней кинетической энергии движения молекул.

В опытах Шарлем была найдена зависимость p от t. Эта же зависимость будет и между р и Т: т.е. между р и Т прямопропорциональная зависимость.

С одной стороны, давление газа прямопропорционально его температуре, с другой стороны, мы уже знаем, что давление газа прямопропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул Е (p = 2/3*E*n ). Значит, Е прямопропорциональна Т.

Немецкий ученый Больцман предложил ввести коэффициент пропорциональности (3/2)k в зависимость Е от Т

Е = (3/2)kТ

Из этой формулы следует, что среднее значение кинетической энергии поступательного движения молекул не зависит от природы газа, а определяется только его температурой.

Так как Е = m*v2/2, то m*v2/2 = (3/2)kТ

откуда средняя квадратичная скорость молекул газа

Постоянная величина k называется постоянная Больцмана.

В СИ она имеет значение k = 1,38*10-23 Дж/К

Если подставить значение Е в формулу     p = 2/3*E*n   , то получим  p = 2/3*(3/2)kТ* n, сократив, получим p = n* k

Давление газа не зависит от его природы, а определяется только концентрацией молекул n и температурой газа Т.

Соотношение p = 2/3*E*n устанавливает связь между микроскопическими (значения определяются с помощью расчетов) и макроскопическими (значения можно определить по показаниям приборов) параметрами газа, поэтому его принято называть основным уравнением молекулярно – кинетической теории газов.

Какая связь между шкалой Цельсия и шкалой Кельвина?

Хотя вы, возможно, знакомы с понятием температуры, многие люди путают его с теплом. Температура — это мера того, насколько горяча или холодна одна вещь по сравнению с другой (содержание в ней тепловой энергии), тогда как тепло — это движение тепловой энергии между объектами с различной температурой.

Температура обычно измеряется с использованием трех разных шкал: Фаренгейта (выражается в °F), Цельсия (°C) и Кельвина (K).В термометрах используются материалы, которые расширяются или сжимаются при нагревании или охлаждении для определения температуры. Например, ртутные или спиртовые термометры включают резервуар с жидкостью, который расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, в результате чего столб жидкости удлиняется или укорачивается при изменении температуры жидкости.

Шкала Цельсия

Шкала Цельсия — это температурная шкала, введенная Андерсом Цельсиусом в 1972 году. Когда она впервые была введена, 100 0 используется для обозначения точки замерзания воды, а 0 0 — для представления точки кипения. воды.Эти значения изменяются как 0 0 для представления точки плавления и 100 0 для представления точки кипения воды. Шкала Цельсия также известна как шкала Цельсия. Эта шкала имеет 100 равных делений, каждое из которых соответствует 1 0 C. Самая низкая возможная температура по шкале Цельсия составляет -273 0 C, полученная путем преобразования абсолютного нуля температуры в градусы Цельсия.

  • единиц: 0 C 0 C
  • Точка замерзания Вода: 0 0 C
  • The Точка кипения : 100 0 C
  • Абсолютный ноль: -273 0 C

Шкала Кельвина

Шкала Кельвина — это температурная шкала, введенная лордом Кельвином в 1848 году и основанная на термодинамических принципах, свойства которых не зависят от какого-либо вещества.Точка замерзания по шкале Кельвина находится на абсолютном нуле. Эта шкала имеет точку замерзания 273 К и точку кипения 373 К. Шкала Кельвина также известна как шкала температуры СИ.

  • единиц: K
  • К
  • Заметьте точку замерзания: 273 K
  • K
  • Точка кипения воды: 373 K
  • Абсолютный ноль: 0 K

может отрицать Температура Кельвина возможна?

Самая низкая температура, которую может иметь вещество, равна абсолютному нулю.При этой температуре частицы внутри вещества не могут двигаться и полное движение между частицами прекращается. Поскольку абсолютный ноль по шкале Кельвина равен 0 К, и вещество не может охлаждаться дальше, поэтому отрицательная температура Кельвина невозможна, но есть несколько экспериментов, в которых ученым удалось получить газ с отрицательной температурой Кельвина.

Что такое абсолютная температура?

Температура, при которой атомы и молекулы соединения имеют меньшую энергию, чем эта конкретная температура, называется абсолютной температурой.Это точка, за которой вещество не может охлаждаться, а движение частиц газа равно нулю. Ее также можно назвать термодинамической температурой. Эта температура соответствует абсолютному нулю температурной шкалы.

Преимущества использования шкалы Кельвина перед шкалой Цельсия

  • Изменение температуры по шкале Цельсия не дает представления об объеме или кинетической энергии веществ, поскольку их абсолютная температура не равна 0.
  • В то время как шкала Кельвина дает четкое представление об объем и кинетическую энергию газов, так как их абсолютная температура равна 0 К.
  • Шкала Кельвина является термодинамической, тогда как шкала Цельсия, с другой стороны, таковой не является.
  • Шкала Кельвина линейна с абсолютным нулем.
  • Все законы идеального газа, которые включают температуру, принимают температуру по шкале Кельвина, поскольку шкала Цельсия не зависит линейно от абсолютного нуля и может давать ложные результаты.

Связь между шкалой Цельсия и температурной шкалой Кельвина

Шкала Цельсия и шкала Кельвина используются для измерения температуры, и в обеих шкалах используются одни и те же единицы измерения.Разница в том, что шкала Цельсия начинается с 0, тогда как шкала Кельвина начинается с 273. Поскольку такое же количество делений делается, если одна единица температуры увеличивается по шкале Цельсия, то же самое происходит и со шкалой Кельвина. Температура по шкале Кельвина равна сумме температуры по шкале Цельсия и начальной точки шкалы Кельвина (273К).

  • Преобразование температуры по шкале Цельсия в температуру по шкале Кельвина: Температура по шкале Кельвина (K) = 273 + Температура по шкале Цельсия ( 0 C)
  • Преобразование температуры по шкале Кельвина в температуру по шкале Цельсия: Температура по шкале Цельсия ( 0 C) = Температура по шкале Кельвина (K) – 273

Примеры задач

Задача 1.Температура кипения вещества «X» равна 100 0 C. Каково значение температуры кипения «X» в Кельвинах (K)?

Решение:

Данные,

Температура кипения температуры кипения в Cellius Scale = 100 0 C

Для преобразования температуры шкалы Celsius до температуры к масштабам Кельвина Мы используем формулу,

K = 273 + 0 C

K = 273 + 100 C

K = 373 K

Температура кипения «X» в градусах Кельвина составляет 373K

Задача 2: преобразовать 321 K в 1 0 C.

Раствор:

Данные,

Температура в масштабах Кельвина = 321 к

Согласно отношениям между масштабом Кельвина и масштаба по Цельсию,

C = K — 273

C = 321 — 273

C = 48 0 C

Значение температуры по шкале Цельсия равно 48 0 C.

Задача 3: перевести 90 0 C в градусы Кельвина.

Данные,

,

Температура в масштабе Цельсия = 90 0 C

Согласно отношениям между масштабом Кельвина и масштабами по Цельсию,

K = 273 + 0 C

K = 273 + 90 C

K = 363 K

Значение температуры по шкале Кельвина равно 363 K.

Задача 4: перевести -67 0 C в градусы Кельвина.

Раствор:

Дано,

,

Температура в масштабе Цельсия = -67 0 C

Согласно взаимосвязь между масштабом Кельвина и масштабами Цельсия,

K = 273 + 0 C

K = 273 + (-67) C

K = 206 K

Значение температуры по шкале Кельвина равно 206 K.

Задача 5: Вещество «А» кипит при температуре 66.5 0 C и имеет температуру замерзания -60 0 C. Найдите температуру замерзания и кипения вещества «А» в Кельвинах?

Раствор:

Данные,

Температура кипения температуры кипения в масштабе Celsius = 66,5 0 C

Температура замерзания температуры замерзания в масштабе Celsius = -60 0 C

Для преобразования температуры масштаба Цельсий по шкале Кельвина мы используем формулу

K = 273 + 0

Температура кипения:

K = 273 + 66.5 C

K = 339,5 K

Температура кипения «А» в Кельвинах составляет 339,5 K

Точка «A» в Кельвина 213 K

Проблема 6: конвертируют 300 к до 0 C.

Решение:

Данные,

Температура в шкале Kelvin = 300 K

к соотношению между шкалой Кельвина и шкалой Цельсия,

C = k – 273

C = 300 – 273

C = 27 0 C

Значение температуры по шкале Цельсия равно 27 4 0 9000 C.

Проблема 7: конвертируйте 297 к до 0 C.

Раствор:

Данные,

Температура в шкале Kelvin = 297 k

в соответствии с взаимосвязи между шкалой Кельвина и Шкалой Цельсии,

C = k – 273

C = 297 – 273

C = 24 0 C

Значение температуры в шкале Цельсия 24 0 Температура C. 1

Во всем мире существует множество различных единиц измерения температуры.Три самых важных из них — Фаренгейты (F), Кельвины (K) и Цельсия (C).

Ключевые факты и резюме
  • Цельсий и Фаренгейт — это градусные шкалы. Символ градуса не используется для обозначения температуры по шкале Кельвина, вместо этого они отмечаются как кельвины.
  • Вода кипит при 100 градусах Цельсия или 212 градусов по Фаренгейту, или 373,15 Кельвина.
  • Вода замерзает при 0 градусов по Цельсию или 32 градуса по Фаренгейту, или 273,15 по Кельвину.
  • Абсолютный ноль равен 0 Кельвинам.Это самая низкая температура, до которой может опускаться любое вещество.
  • Цельсия и Фаренгейта совпадают при -40 градусах, так как шкалы сходятся.
  • При высоких температурах градусы Цельсия и Кельвина становятся равными, поскольку разница в 273,15 между ними теряется в шуме.
  • 0 градусов Цельсия равно 32 градусам по Фаренгейту. Основная формула: ( °C  × 9/5) + 32 = °F.
  • 0 градусов Цельсия равно 273,15 Кельвина. Основная формула: °C  + 273.15 = K.
  • Основная формула для преобразования градусов Фаренгейта в градусы Цельсия: ( °F  − 32) × 5/9 = °C.
  • Чтобы преобразовать градусы Фаренгейта в кельвины, ( °F  − 32) × 5/9 + 273,15 = K.
  • , , а формула преобразования Кельвинов в градусы Фаренгейта: ( K  — 273,15) × 9/5 + 32 = °F.
  • Температуру можно просто определить как меру тепла или холода объекта.
  • Температура измеряется с помощью термометра – мы наблюдаем влияние температуры на вещество внутри него.

Преобразование температуры

Используем ли мы градусы Цельсия, Фаренгейта или Кельвина при измерении температуры, не так важно. Однако, если мы окажемся в определенных регионах, где измерение температуры отличается, знание различий между тремя наиболее часто используемыми системами может пригодиться.

Все три являются правильными способами измерения температуры, и все они могут быть получены друг из друга с помощью формул, поскольку они связаны друг с другом.

Но отличаются ли эти единицы измерения чем-либо друг от друга, кроме их различных значений? Да и нет, и здесь немного о каждом из них.

Цельсия

Также называется стоградусной шкалой, основанной на 0 градусах для точки замерзания воды и 100 градусах для точки кипения воды. Эта система была изобретена в 1742 году шведским астрономом Андерсом Цельсиусом.

Некоторые до сих пор называют ее стоградусной шкалой из-за 100-градусного интервала между определяемыми точками.Шкала Цельсия является частью метрической системы и используется для измерения температуры во многих странах.

Это самые простые в использовании весы, и хотя они используются во всем мире, есть одно исключение — США. В США преобладает шкала Фаренгейта, но шкала Цельсия также не принимается в некоторых местах, где используется шкала Кельвина.

Нормальная температура человеческого тела составляет   32 °C, а значение абсолютного нуля установлено на уровне   -273,15 °C по этой шкале.Перевести градусы Цельсия в градусы Фаренгейта довольно просто:

.

°C до °F : Умножьте на 9, затем разделите на 5 и прибавьте 32.

Пример : Как перевести 28°C в градусы Фаренгейта (°F).
Первый шаг: 28°C × 9/5 = 252/5 = 50,4.
Второй шаг: 50,4 + 32 = 82°F.

Шкала Цельсия и шкала Фаренгейта  совпадают при -40° , что одинаково для обоих. Когда дело доходит до преобразования градусов Цельсия в кельвины, формула еще проще.

0 градусов Цельсия равно 273,15 Кельвина. Основная формула: °C  + 273,15 = K.

Пример: как преобразовать 28°C в Кельвины (K).

Первый шаг: 28°C + 273,15 = 301,15 К

по Фаренгейту

Эта температурная шкала основана на 32 градусах для точки замерзания воды и 212 градусах для точки кипения. Интервал между двумя точками делится на 180 равных частей.

Немецкий физик Даниэль Габриэль Фаренгейт изобрел эту шкалу в 1724 году. Средняя температура человеческого тела составляет 98,6 °F, а абсолютный ноль по этой шкале равен -459,67 °F.

Шкала Фаренгейта принята и используется в Соединенных Штатах и ​​на некоторых их территориях. Чтобы перевести градусы Фаренгейта в градусы Цельсия, вот формула:

.

°F до °C : Вычтите 32, затем умножьте на 5, затем разделите на 9. Основная формула: (°F – 32) × 5/9 = °C или точно (F – 32)/1.8.

Пример : Как перевести 98,6° по Фаренгейту в градусы Цельсия (°C)
Первый шаг: 98,6°F – 32 = 66,6.
Второй этап: 66,6 × 5/9 = 333/9 = 37°C.

Когда дело доходит до перевода градусов Фаренгейта в кельвины, формула еще проще.

Вычтите 32, умножьте на 5, разделите на 9, затем прибавьте 273,15.

( °F  — 32) × 5/9 + 273,15 =  К.

Пример : Как преобразовать 98,6° по Фаренгейту в Кельвины (К)

(98.6 °F  − 32) × 5/9 + 273,15 = 310,15 К

Кельвин

Эта температурная шкала названа в честь британского математика и физика Уильяма Томсона Кельвина, который предложил ее в 1848 году. Это абсолютная температурная шкала, имеющая абсолютный нуль, ниже которого температура не существует.

Каждая единица этой шкалы называется кельвином, а не градусом. По этой причине при указании температуры в градусах Кельвина используется только буква К, а не символ градуса ° .На шкале Кельвина нет отрицательных чисел, так как наименьшее число равно 0 К.

Абсолютный ноль технически недостижим. Это температура, при которой молекулы перестают двигаться — таким образом, она «бесконечно холодная».

Температура замерзания воды в градусах Кельвина составляет 273,15К, а температура кипения 373,15К. Идея шкалы Кельвина возникла после открытия в 1800-х годах связи между объемом и температурой газа.

Что касается других шкал, Кельвины и Цельсии становятся равными при высоких температурах как разница в 273.15 между ними теряется в шуме.

Для перевода Кельвина в Цельсий формула довольно проста.

К до °С : Добавить 273

К  — 273,15 =  °C

Пример: Как перевести 35°C в Кельвины (K)

35 °C  + 273,15 = 308,15 К

Чтобы перевести кельвины в градусы Фаренгейта, используйте формулу:

( К  — 273,15) × 9/5 + 32 = °F.  

Вычтите 273,15, умножьте на 1,8, затем прибавьте 32.

Пример: Как перевести 75°F в Кельвины (K)

(75 °F  — 32) × 5/9 + 273,15 = 297,039 К

Интересные факты
  1. Самая высокая температура, зарегистрированная на Земле, составляет 57,8°C / 136°F, зарегистрированная в Аль-Азизии, Ливия, 13 сентября 1922 года. на станции Восток, Антарктида, 21 июля 1983 года.
  2. В США одна из самых высоких температур, когда-либо зарегистрированных, составляла 56,7°C / 134°F, зарегистрированная в Долине Смерти, Калифорния, 10 июля 1913 года.
  3. В Новой Зеландии самая высокая зарегистрированная температура составляла 42,4°C / 108,3 °F, зарегистрированная в Рангиоре и Мальборо 7 февраля 1973 года.
  4. В Африке самая низкая температура, когда-либо зарегистрированная, составляет -24°C / -11°F, зарегистрированная в Ифране, Марокко, 11 февраля 1935 года.
  5. изобретатель шкалы Кельвина также написал второй закон термодинамики, который гласит, что тепло не будет переходить от более холодного тела к более горячему.

Формулы преобразования
  • Kelvin в Фаренгейт: Вычёт 273.15, Умножьте на 1,8, затем добавьте 32
  • по Фаренгейту в Кельвин: вычтите 32, умножение на 5, разделить на 9, затем добавить 273.15
  • Kelvin в Цельсию : Добавить 273
  • по Цельсию в Кельвин: Вычвеют 273
  • по Фаренгейту в Цельсий: Вычтите 32, Умножьте на 5, затем разделите на 9
  • Цельсия в Фаренгейт: Умножьте на 9 , разделите на 5, затем прибавьте 32

Мелочи

Термометры ртутные

Не так давно в стекле термометров была ртуть.Если температура повышалась, ртуть расширялась и поднималась вверх по узкой трубке.

Мы могли видеть температуру, считав ее по шкале цифр на трубке. Однако ртуть очень токсична, и вскоре ее заменили различными жидкостями.

Концепция остается неизменной независимо от того, что при повышении температуры жидкость расширяется и поднимается вверх, а при понижении температуры жидкость сжимается и стекает по трубке.

Знаете ли вы?
  1. Шкала Кельвина — не единственная шкала абсолютной температуры.Существует также температурная шкала Ренкина. Используется в основном инженерами.
  2. Неизвестно, был ли Даниэль Габриэль Фаренгейт масоном, однако многие считают, что он им был, потому что существует 32 степени просветления , и он решил использовать 32 в качестве температуры плавления воды на своей шкале.
  3. Андерс Цельсий изобрел шкалу температуры в 1742 году с помощью ртутного термометра.

Источники:
Источники изображения:
  1. https://статический.bhphotovideo.com/explora/sites/default/files/styles/top_shot/public/Color-Temperature.jpg?itok=yHYqoXAf
  2. https://www.worldatlas.com/r/w1200-h701-c1200x701/upload/0c /ce/3f/shutterstock-618369506.jpg
  3. https://res.cloudinary.com/dk-find-out/image/upload/q_80,w_1920,f_auto/A-Carolina-Pontes-Daniel-Fahrenheit_zljtwo.jpg
  4. https://nationalmaglab.org/media/k2/items/cache/72d71c3e1a75301c5a2942cd172af179_L.jpg
  5. https://www.researchgate.net/profile/Augusto_Belendez2/publication/237266333/figure/fig21/AS:[email protected]/ Figura-31-William-Thomson-Lord-Kelvin-desde-1892-18241907.png
  6. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b1/Anders-Celsius-Head.jpg/1200px-Anders-Celsius-Head.jpg
  7. https://images.squarespace- cdn.com/content/5a9762f0b98a78c859db8f5e/1552325547898-ERZ1ED821S61UJ0HTZ8Q/Screen+Shot+2019-03-11+at+12.32.23+PM.png?content-type=image%2Fpng Температурные и температурные шкалы Douglas
5100 Физика 1207

Резюме

  • Определить температуру.
  • Перевод температуры между шкалами Цельсия, Фаренгейта и Кельвина.
  • Определение теплового равновесия.
  • Сформулируйте нулевой закон термодинамики.

Понятие температуры развилось из общепринятых понятий горячего и холодного. Человеческое восприятие того, что ощущается горячим или холодным, является относительным. Например, если вы поместите одну руку в горячую воду, а другую в холодную, а затем обе руки в теплую воду, теплая вода будет казаться прохладной для руки, которая была в горячей воде, и теплой для той, которая была в воде. холодная вода. Научное определение температуры менее двусмысленно, чем ваши ощущения тепла и холода. Температура определяется как то, что мы измеряем термометром. (Многие физические величины определяются исключительно с точки зрения того, как они измеряются. Позже мы увидим, как температура связана с кинетической энергией атомов и молекул, более физическое объяснение.) Два точных термометра, один помещенный в горячую воду, а другой в холодной воде, покажет, что горячая вода имеет более высокую температуру. Если их затем поместить в теплую воду, оба дадут идентичные показания (в пределах погрешности измерения).В этом разделе мы обсудим температуру, ее измерение термометрами и ее связь с тепловым равновесием. Опять же, температура – ​​это величина, измеряемая термометром.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ О НЕПРАВИЛЬНОМ КОНЦЕПЦИИ: ЧЕЛОВЕЧЕСКОЕ ВОСПРИЯТИЕ ПРОТИВ. РЕАЛЬНОСТЬ

Холодным зимним утром дерево на крыльце кажется теплее, чем металл вашего велосипеда. Дерево и велосипед находятся в тепловом равновесии с наружным воздухом и, следовательно, имеют одинаковую температуру. Они ощущаются по-другому из-за разницы в том, как они отводят тепло от вашей кожи.Металл отводит тепло от вашего тела быстрее, чем дерево (более подробно о проводимости см. в главе 14.5 «Теплопроводность»). Это всего лишь один пример, демонстрирующий, что человеческое чувство тепла и холода определяется не только температурой.

Еще одним фактором, влияющим на наше восприятие температуры, является влажность. Большинству людей жарче в жаркие и влажные дни, чем в жаркие и сухие дни. Это связано с тем, что во влажные дни пот не так эффективно испаряется с кожи, как в сухие дни.Нас охлаждает испарение пота (или воды из разбрызгивателя или бассейна).

Любое физическое свойство, которое зависит от температуры и чья реакция на температуру воспроизводима, может быть использовано в качестве основы термометра. Поскольку многие физические свойства зависят от температуры, разнообразие термометров впечатляет. Например, для большинства веществ объем увеличивается с температурой. Это свойство лежит в основе обычного спиртового термометра, старого ртутного термометра и биметаллической полоски (рис. 1).Другие свойства, используемые для измерения температуры, включают электрическое сопротивление и цвет, как показано на рис. 2, и испускание инфракрасного излучения, как показано на рис. 3.

Рис. 1. Кривизна биметаллической полосы зависит от температуры. (a) Полоса прямая при начальной температуре, когда две ее части имеют одинаковую длину. (б) При более высокой температуре эта полоса изгибается вправо, потому что металл слева расширился больше, чем металл справа. Рис. 2. Каждый из шести квадратов этого пластикового (жидкокристаллического) термометра содержит пленку из различных термочувствительных жидкокристаллических материалов. Ниже 95ºF все шесть квадратов черные. Когда пластиковый термометр подвергается воздействию температуры, которая увеличивается до 95ºF , первый жидкокристаллический квадрат меняет цвет. Когда температура поднимается выше 96,8ºF , второй жидкокристаллический квадрат также меняет цвет и так далее. (кредит: Аркришна, Wikimedia Commons) Рисунок 3. Пожарный Дж. Орманд использует пирометр для проверки температуры вентиляционной системы авианосца. Инфракрасное излучение (излучение которого зависит от температуры) от вентиляционного отверстия измеряется, и быстро выводятся показания температуры. Инфракрасные измерения также часто используются для измерения температуры тела. Эти современные термометры, помещаемые в слуховой проход, более точны, чем спиртовые термометры, помещаемые под язык или в подмышечную впадину. (кредит: Ламел Дж. Хинтон/ВМС США)

Термометры используются для измерения температуры в соответствии с четко определенными шкалами измерения, которые используют заранее определенные контрольные точки для облегчения сравнения величин.Тремя наиболее распространенными температурными шкалами являются шкалы Фаренгейта, Цельсия и Кельвина. Температурную шкалу можно создать, идентифицируя две легко воспроизводимые температуры. Обычно используются температуры замерзания и кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

Шкала по Цельсию (которая заменила несколько иную шкалу по Цельсию ) имеет точку замерзания воды 0, o C и точку кипения 100 o C .Единицей измерения является градусов Цельсия o C. По шкале по Фаренгейту (до сих пор наиболее часто используемой в Соединенных Штатах) точка замерзания воды составляет 32 o F, а точка кипения составляет 180 градусов. выше по 212 o F . Единицей измерения температуры по этой шкале является градусов по Фаренгейту   o градусов по Фаренгейту. Обратите внимание, что разница температур в один градус Цельсия больше, чем разница температур в один градус Фаренгейта.Только 100 градусов Цельсия охватывают тот же диапазон, что и 180 градусов по Фаренгейту, таким образом, один градус по шкале Цельсия в 1,8 раза больше, чем один градус по шкале Фаренгейта, поскольку 180/100=9/5.

Шкала Кельвинов — это температурная шкала, которая обычно используется в науке. Это шкала абсолютной температуры , определенная как 0 K при самой низкой возможной температуре, называемой абсолютным нулем . Официальной единицей измерения температуры по этой шкале является кельвинов , что обозначается аббревиатурой K и не сопровождается знаком градуса.Температура замерзания и кипения воды составляет 273,15 К и 373,15 К соответственно. Таким образом, величина разности температур одинакова в единицах кельвинов и градусов Цельсия. В отличие от других температурных шкал, шкала Кельвина является абсолютной шкалой. Он широко используется в научной работе, потому что ряд физических величин, таких как объем идеального газа, напрямую связаны с абсолютной температурой. Кельвин — это единица СИ, используемая в научной работе.

Рис. 4. Соотношения между шкалами Фаренгейта, Цельсия и Кельвина, округленные до ближайшего градуса.Также показаны относительные размеры весов.

Взаимосвязь между тремя распространенными температурными шкалами показана на рисунке 4. Температуры на этих шкалах можно преобразовать с помощью уравнений, приведенных в таблице 1.

Обратите внимание, что преобразование Фаренгейта в Кельвин выглядит довольно сложным. На самом деле, это простые комбинации преобразований между градусами Фаренгейта и Цельсия и преобразованиями между Цельсия и Кельвина.

Пример 1: Преобразование температурных шкал: Комнатная температура

«Комнатная температура» обычно определяется как 25 o C.(a) Какова комнатная температура в o F? (b) Что это в K?

Стратегия

Чтобы ответить на эти вопросы, все, что нам нужно сделать, это выбрать правильные уравнения преобразования и подставить известные значения.

Решение для (а)

1. Выберите правильное уравнение. Чтобы преобразовать o C в o F, используйте уравнение

.

2. Подставьте известное значение в уравнение и решите:

Раствор для (б)

1.Выберите правильное уравнение. Чтобы преобразовать или C в K, используйте уравнение

.

2. Подставьте известное значение в уравнение и решите:

Пример 2: Преобразование между температурными шкалами: шкала Реомюра

Шкала Реомюра — это температурная шкала, которая широко использовалась в Европе в 18 и 19 веках. По шкале температур Реомюра точка замерзания воды равна 0 o R , а температура кипения равна 80 o R .Если «комнатная температура» равна 25 o по шкале Цельсия, то какова она по шкале Реомюра?

Стратегия

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны сравнить шкалу Реомюра со шкалой Цельсия. Разница между точкой замерзания и точкой кипения воды по шкале Реомюра составляет 80 o R . По шкале Цельсия это 100 o C.  Поэтому 100 o C = 80 o R .Обе шкалы начинаются с 0 o  для замерзания, поэтому мы можем вывести простую формулу для преобразования между температурами на двух шкалах.

Раствор

1. Выведите формулу для перевода из одного масштаба в другой:

2. Подставьте известное значение в уравнение и решите:

На рис. 6 показан широкий диапазон температур во Вселенной. Известно, что люди выживают при температуре тела в небольшом диапазоне от 24 °°C до 44 °°F, что соответствует диапазону от 75 °°F до 111 °°F.Средняя нормальная температура тела обычно составляет 37,0 o C или 98,6 o F, и колебания этой температуры могут указывать на заболевание: лихорадку, инфекцию, опухоль или проблемы с кровообращением (см. Рисунок 5).

Рисунок 5. На этом изображении излучения тела человека (инфракрасная термограмма) показано расположение температурных аномалий в верхней части тела. Темно-синий цвет соответствует холодным областям, а красный цвет соответствует теплым областям. Повышенная температура может быть признаком злокачественной ткани (например, раковой опухоли в молочной железе), тогда как пониженная температура может быть связана с уменьшением кровотока из сгустка.В этом случае аномалии вызваны состоянием, называемым гипергидрозом. (кредит: Porcelina81, Wikimedia Commons)

Самые низкие из когда-либо зарегистрированных температур были измерены в ходе лабораторных экспериментов: 4,5 x 10 -10 К в Массачусетском технологическом институте (США) и в Хельсинкском технологическом университете (Финляндия). Для сравнения, самым холодным зарегистрированным местом на поверхности Земли является Восток в Антарктиде с температурой 183 К (-89 o C), а самым холодным местом (за пределами лаборатории), известным во Вселенной, является туманность Бумеранг с температурой 1 К.

Рисунок 6. Каждое увеличение на этой логарифмической шкале указывает на увеличение в десять раз и, таким образом, иллюстрирует огромный диапазон температур в природе. Обратите внимание, что ноль в логарифмическом масштабе будет находиться внизу страницы в бесконечности.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ: АБСОЛЮТНЫЙ НОЛЬ

Что такое абсолютный ноль? Абсолютный ноль – это температура, при которой прекращается всякое молекулярное движение. Концепция абсолютного нуля возникает из поведения газов. На рис. 7 показано, как давление газов при постоянном объеме уменьшается с понижением температуры.Различные ученые отмечали, что давление газов экстраполируется до нуля при одной и той же температуре. Эта экстраполяция подразумевает, что существует самая низкая температура. Эта температура называется абсолютным нулем . Сегодня мы знаем, что большинство газов сначала сжижаются, а затем замерзают, и достичь абсолютного нуля на самом деле невозможно. Числовое значение температуры абсолютного нуля равно -273,15 o C или 0 K.

Рисунок 7. График зависимости давления от температуры для различных газов при постоянном объеме.Обратите внимание, что все графики экстраполированы на нулевое давление при одной и той же температуре.

Тепловое равновесие и нулевой закон термодинамики

Термометры на самом деле измеряют свою собственную температуру, а не температуру объекта, который они измеряют. В связи с этим возникает вопрос, как мы можем быть уверены, что термометр измеряет температуру объекта, с которым он находится в контакте. Он основан на том факте, что любые две системы, помещенные в термоконтакт (имеется в виду, что между ними может происходить теплообмен), достигнут одной и той же температуры.То есть тепло будет перетекать от более горячего объекта к более холодному до тех пор, пока они не будут иметь точно одинаковую температуру. Затем объекты находятся в тепловом равновесии , и никаких дальнейших изменений не произойдет. Системы взаимодействуют и изменяются, потому что их температуры различаются, и изменения прекращаются, когда их температуры становятся одинаковыми. Таким образом, если дано достаточно времени для того, чтобы эта передача тепла прошла своим чередом, температура, которую регистрирует термометр 90 699 90 699, действительно 90 700 90 700 представляет систему, с которой она находится в тепловом равновесии.Тепловое равновесие устанавливается, когда два тела соприкасаются друг с другом и могут свободно обмениваться энергией.

Кроме того, эксперименты показали, что если две системы, А и В, находятся в тепловом равновесии друг с другом, а В находится в тепловом равновесии с третьей системой С, то А также находится в тепловом равновесии с С. Этот вывод может показаться очевидным. , потому что все три имеют одинаковую температуру, но это основа термодинамики. Это называется нулевым законом термодинамики .

НУЛЕВОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ


Если две системы, А и В, находятся в тепловом равновесии друг с другом, а В находится в тепловом равновесии с третьей системой, С, то А также находится в тепловом равновесии с С.

Этот закон был постулирован в 1930-х годах, после того как были разработаны и названы первый и второй законы термодинамики. Он называется нулевым законом 90 699 90 700, потому что он логически предшествует первому и второму законам (обсуждаемым в главе «Термодинамика»).Пример действия этого закона можно увидеть у младенцев в инкубаторах: на младенцах в инкубаторах обычно очень мало одежды, поэтому для наблюдателя они выглядят так, как будто им недостаточно тепло. Однако температура воздуха, кроватки и ребенка одинакова, потому что они находятся в тепловом равновесии, которое достигается за счет поддержания температуры воздуха для обеспечения комфорта ребенка.

Проверьте свое понимание

1: Зависит ли температура тела от его размера?

Резюме раздела

  • Температура – ​​это величина, измеряемая термометром.
  • Температура связана со средней кинетической энергией атомов и молекул в системе.
  • Абсолютный ноль – это температура, при которой нет движения молекул.
  • Существуют три основные температурные шкалы: Цельсия, Фаренгейта и Кельвина.
  • Температуры по одной шкале можно преобразовать в температуры по другой шкале с помощью следующих уравнений:
  • Системы находятся в тепловом равновесии, когда они имеют одинаковую температуру.
  • Тепловое равновесие возникает, когда два тела соприкасаются друг с другом и могут свободно обмениваться энергией.
  • Нулевой закон термодинамики гласит, что когда две системы, А и В, находятся в тепловом равновесии друг с другом, а В находится в тепловом равновесии с третьей системой, С, то А также находится в тепловом равновесии с С.

Концептуальные вопросы

1: Что значит сказать, что две системы находятся в тепловом равновесии?

2: Приведите пример физического свойства, которое зависит от температуры, и опишите, как оно используется для измерения температуры.

3: Когда холодный спиртовой термометр помещают в горячую жидкость, столбик спирта немного опускается , прежде чем подняться вверх. Объяснить, почему.

4: Если вы добавите кипящую воду в чашку комнатной температуры, какой, по вашему мнению, будет конечная равновесная температура устройства? Вам нужно будет включить окружение как часть системы. Рассмотрим нулевой закон термодинамики.

Задачи и упражнения

1: Какая температура по Фаренгейту у человека с 39 .o С лихорадка?

2: Повреждение морозом большинства растений происходит при температуре 28 o F или ниже. Чему равна эта температура по шкале Кельвина?

3: В целях экономии энергии температура в помещении поддерживается на уровне 68,0 o F зимой и 78,0 o F летом. Каковы эти температуры по шкале Цельсия?

4: Вольфрамовая нить накаливания может работать при температуре 2900 К. Какова ее температура по Фаренгейту? Что это по шкале Цельсия?

5: Температура поверхности Солнца около 5750 К.Чему равна эта температура по шкале Фаренгейта?

6: Одна из самых высоких температур, когда-либо зарегистрированных на поверхности Земли, была в Долине Смерти, Калифорния. Чему равна эта температура в градусах Цельсия? Чему равна эта температура в Кельвинах?

7: (a) Предположим, что в вашу местность дует холодный фронт, и температура падает на 40,0 градусов по Фаренгейту. На сколько градусов Цельсия уменьшится температура при понижении температуры на 40,0 o F? (b) Покажите, что любое изменение температуры в градусах Фаренгейта составляет девять пятых изменения в градусах Цельсия.

8: а) При какой температуре шкалы Фаренгейта и Цельсия имеют одинаковое числовое значение? б) При какой температуре шкалы Фаренгейта и Кельвина имеют одинаковое численное значение?

Глоссарий

температура
количество, измеренное термометром
Шкала Цельсия
температурная шкала, в которой точка замерзания воды составляет 0 o °С, а точка кипения воды составляет 100 o °С
градусов Цельсия
единица шкалы температуры Цельсия
Шкала Фаренгейта
температурная шкала, в которой точка замерзания воды составляет 32 o F, а точка кипения воды составляет 212 o F.
градусов по Фаренгейту
единица по шкале Фаренгейта
Шкала Кельвина
температурная шкала, в которой 0 К является самой низкой возможной температурой, представляющей абсолютный ноль
абсолютный ноль
самая низкая возможная температура; температура, при которой прекращается всякое молекулярное движение
тепловое равновесие
состояние, при котором тепло больше не течет между двумя соприкасающимися предметами; два объекта имеют одинаковую температуру
нулевой закон термодинамики
Закон
, который гласит, что если два объекта находятся в тепловом равновесии, а третий объект находится в тепловом равновесии с одним из этих объектов, он также находится в тепловом равновесии с другим объектом

Решения

Проверьте свое понимание

1: Нет, систему можно разделить на более мелкие части, каждая из которых имеет одинаковую температуру.Мы говорим, что температура является интенсивной величиной. Интенсивные количества не зависят от размера.

Задачи и упражнения

1: 102 или Ф

3: 20,0 o C и 25,6 o C

5: 9890 или Ф

7: а)   22.2 o С

(б)

8: а) – 40

 

Подробное знание соотношения между градусами Цельсия и Кельвина

Вы, должно быть, чувствовали температуру из-за лихорадки во время болезни.Во времена Covid-19 везде, где мы бывали, у нас проверяли температуру. Согласно Университету штата Джорджия, температура может быть определена как мера, которая представляет собой среднее значение кинетической энергии вещества. Эта температура повсеместно измеряется с помощью определенных шкал. Сегодня мы изучим два из них – цельсия и кельвина.

Шкалы Цельсия и Кельвина

Кельвины и Цельсия являются стандартными единицами измерения температуры. У них есть как сходства, так и различия.Одно отличие состоит в том, что их начальная точка варьируется. ЕСЛИ K — температура по шкале Кельвина, а D — температура по шкале Цельсия, то

K = D + 273 или D = K — 273.

Единицами Цельсия и Кельвина являются градусы Цельсия, а температура шкала Кельвина соответственно.

Весы используются для измерения температуры, которая затем используется в различных расчетах и ​​калибровках. Факты и параметры как для градусов Цельсия, так и для градусов Кельвина одинаково действительны.Значение Кельвина особенно составляет -273, что также является отрицательной обратной величиной 0,0366. Он считается надежной термодинамической измерительной шкалой и, поскольку дает почти безошибочные результаты, широко используется учеными. В то время как цельсий более знаком обычным людям, кельвин используется в стандартизированных процессах и уравнениях.

Благодаря международным соглашениям, сертифицирующим шкалу Цельсия, мы можем использовать ее для измерения как абсолютного нуля, так и тройной точки, кроме точек замерзания и кипения воды.

Разница между шкалой Цельсия и шкалой Кельвина

До 1954 года ученые утверждали, что температура таяния льда составляет 0°С, а температура кипения льда составляет 100°С. Все эти параметры учитываются при постоянных температуре и давлении. Было бы полезно, если бы вы научились всему этому в своих школах.

 

Что ж, единица измерения «градусы Цельсия» доступна в стандартной шкале Цельсия. Международное соглашение сертифицировало эту шкалу. Вы можете рассчитать температуру двух разных точек, таких как абсолютный ноль и абсолютная точка.Этот тип шкалы используется для расчета разницы температур специально подготовленной воды.

 

Единицы измерения температуры, такие как Цельсий и Кельвин, имеют значение. Использование этих двух единиц в частности в научном мире. В этих случаях необходима калибровка. Кроме того, эти две единицы обладают очень большим сходством наряду с отличным качеством.

 

Эти два параметра широко используются в различных секторах для надлежащего измерения инструментов.

Взгляды из истории:

Андрес Цельсий Выдвинул единицу измерения «Цельсий» в честь своего имени. Он изобрел единицу измерения в 1742 году. Как только что объяснялось ранее, точка кипения и точка плавления льда до 1954 года составляла 1000C и 0oC. Эти параметры были получено при стандартном атмосферном давлении

 

Ученые рассмотрели полученные измерения для расчета множества задач и любых других важных расчетов или механических применений

 

Однако фактическое значение равно -273.15 0С, а тройная точка лежит при 00С. Многие ученые считают определение для шкалы Цельсия все еще достойным. Что ж, давайте не будем фокусироваться на определении, а сосредоточимся на фактах и ​​параметрах.

 

Как и Цельсий, Кельвин был обозначен как градусная единица в честь сэра Уильяма Томсона, барона Кельвина. Он был первым, кто предложил, чтобы была другая система, точно такая же, как единица (Цельсий).

 

Некоторые ученые предсказывают причину, по которой его можно легко комбинировать с любым типом математического уравнения.Кроме того, в определении есть утверждение, что оно имеет переменные температуры.

Вычисление градусов Цельсия и Кельвина

Шкала Цельсия немного отличается от шкалы Кельвина, но не сильно. Во-первых, вы можете изменить его на Кельвин. После этого значение готово к применению.

 

Это довольно просто, если рассматривать преобразование как обычно. Если вы хотите преобразовать его в кельвины, добавьте 273,15 к значению в градусах Цельсия, например, K = °C + 273,15.

 

Но в случае расчета по Цельсию попробуйте метод вычитания.

 

Вычтите ту же константу из значения Кельвина, чтобы преобразовать его в градусы Цельсия, например °C = K − 273,15.

ньютоновская механика — Зачем нужна абсолютная шкала температур?

Я думаю, что текст вводит в заблуждение, поскольку это не та причина, по которой нам нужна абсолютная температура.

Могут ли встречаться разные шкалы?

Раньше люди считали температуру относительной (что-то горячее, чем что-то другое), а затем выбирали шкалы с двумя определенными точками (т.грамм. кипение воды, таяние льда и т. д.) и линейно интерполируется между двумя точками. По сути, разделите интервал на $N$ равноудаленных точек и назовите эту разницу между точками «одним градусом». Все линейные шкалы с одними и теми же двумя опорными точками фактически будут одной и той же шкалой (есть только одна линия, пересекающая две точки).

Однако, если они выбирают разные контрольные точки, они могут давать или не давать одно и то же значение в какой-то определенной точке, в зависимости от определения.

(Шкалы, которые нелинейно интерполируются между опорными точками, насколько мне известно, не используются, но в этом случае они могут иметь несколько пересечений, как указано @Semoi)

Например, при использовании двух наиболее широко используемых шкал шкалы Цельсия установлены на 0°C для таяния льда и на 100°C для кипячения воды. По шкале Фаренгейта температура таяния льда составляет 32 градуса по Фаренгейту, а выброс воды — 212 градусов по Фаренгейту.

Чтобы преобразовать один масштаб в другой, вы можете использовать $$C=(F-32)/1.8$$

, где $C$ — это градусы Цельсия, а $F$ — градусы Фаренгейта.Сойдутся ли когда-нибудь эти две шкалы? Если мы найдем такое значение $x$, что $C=F$, мы получим $$x = (x-32)/1,8$$, которые легко становятся $1,8x-x= — 32$$ т. е. $$x=-32/0,8=-40$$ так что при -40°C (или -40°F) обе шкалы показывают одно и то же значение, но это происходит только в раз.

Но это значит, что , а не всегда должно быть истинным. Возьмем шкалу Кельвина и Цельсия. Преобразование $$К=C-273,15$$ и если мы попробуем тот же трюк, что и раньше, мы получим $$x=x-273,15$$ что приводит к $$0=-273.15$$ что не имеет смысла. Две шкалы никогда не встречаются на .

Так зачем нам абсолютная температура…?

Если бы ответ был «чтобы не было противоречий», мы могли бы просто выбрать один (скажем, Цельсий) и объявить его шкалой , как мы сделали для метра, кг и т. д.. Оказывается, температура не относительна, есть минимальное значение, которое является самым «холодным»! Причина, по которой мы используем Кельвин, заключается в том, что его нулевое значение ($0K$) является самым низким физически возможным значением температуры .Ни в коем случае нельзя опускаться ниже $0K$! [не говоря уже о некоторых очень эзотерических системах, для которых температура является странной — мы пренебрегаем ею здесь.] Таким образом, шкала Кельвина абсолютна в том смысле, что одна из точек отсчета устанавливается законами физики как действительных 0. Вторая точка может быть выбрана произвольно. Для шкалы Кельвина было принято решение оставить интервал, эквивалентный интервалу шкалы Цельсия (так что разница в 1 градус С равна разнице в 1 градус К). Но шкала Кельвина — это не , а абсолютная шкала : вы можете выбрать другую точку отсчета и получить другую шкалу, например шкалу Ренкина.Для шкалы Ренкина вы получаете его, умножая значение K на 1,8. $$R=1,8 тыс.$$

, поэтому вы видите, что $0K$=$0R$, но все остальные значения разные! Даже в абсолютной шкале 90 699 90 700 у нас может быть множество возможностей выбора того, как ее определить. Принципиально то, что $0$ это абсолютный нуль, т.е. самая низкая возможная температура!

Почему $0K$ — это абсолютный 0?

[Я предполагаю, что вы не являетесь экспертом в области термодинамики, и поэтому я просто говорю! Знайте об этом] Точный ответ сложен, но чтобы понять его интуитивно, подумайте, что, согласно термодинамике, средняя кинетическая энергия $K$ молекулы идеального газа в 3D при температуре $T$ определяется выражением $$K=3/2k_B T$$ где $k_B$ — константа.2>0$, где $v$ — скорость молекулы), что имеет как наименьшее возможное значение. Таким образом, шкала Кельвина (или любая абсолютная шкала) позволяет прямо указать значение $T$ в этой формуле так, что никакое отрицательное значение быть не может!

Если бы вместо шкалы Кельвина мы использовали температуру $T_C$ в градусах Цельсия, используя $T_K=T_C-273,15$, то мы получили бы $$K=3/2k_B (T_C+273,15) = 3/2k_B T_C+273,153/2k_B $$ что не… как приятно! При $T_C=-273,15$, которая сейчас является минимально возможной температурой, мы по-прежнему получаем $K=0$, что и требовалось, но формула содержит эту дополнительную константу, которая нам не нравится.Поскольку энергию всегда можно переопределить, добавив к ней константу, вы можете использовать это определение, константа вас не волнует. Но чтобы было чище, используя шкалу Кельвина, мы напрямую получаем $$K=3/2k_BT_K$$, что чище и имеет приятное свойство $K=0$, если $T_K=0$ (и то же самое касается других свойств, зависящих от T, которые выглядят чище по шкале Кельвина).

Вот почему мы используем шкалу Кельвина!

Что ваша книга пыталась сказать?

Книга ссылалась, как указал @alephzero, на тот факт, что реальных материалов не расширяются линейно.Температура воды определенно равна 0C$, когда лед тает, и 100C$, когда она кипит , но между ними, если вы планируете измерять температуру с помощью расширения материала (как в термометре с ртутью), это может дать неверные результаты. (т.е. расширение на 10 % не означает повышение температуры на 10 %). Таким образом, после того, как определил вашу шкалу, вам также нужен умный способ измерения фактической температуры. Использование идеального газа — это идея, поскольку они следуют очень идеализированному поведению. Или с помощью физических явлений с ярко выраженной температурной зависимостью.Но это , а не . Проблема, которую можно решить, просто изменив масштаб. Вы можете использовать идеальный газ и по шкале Цельсия, соответствующим образом скорректировав свои формулы.

что такое 3 температурные шкалы

Что такое 3 температурные шкалы?

Температурные весы. В настоящее время используются три температурные шкалы: градуса по Фаренгейту, градуса по Цельсию и градуса по Кельвину. Температурная шкала Фаренгейта представляет собой шкалу, основанную на 32 для точки замерзания воды и 212 для точки кипения воды, интервал между которыми разделен на 180 частей.

Какие 3 единицы измерения температуры?

Для измерения температуры обычно используются три разные шкалы: градусы Фаренгейта (выражается в °F) , градусы Цельсия (°C) и кельвины (K) .

Почему существуют три разные температурные шкалы?

Поскольку температура является относительным измерением, для точного измерения температуры необходимо использовать шкалы, основанные на контрольных точках. В настоящее время в мире широко используются три основные шкалы для измерения температуры: шкала Фаренгейта (°F), шкала Цельсия (°C) и шкала Кельвина (К) .

Какие существуют 4 типа температуры?

Шкала температуры градусов по Фаренгейту является общепринятой формой измерения температуры, используемой в Соединенных Штатах и ​​некоторых частях Карибского бассейна. Он был создан немецким ученым Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом в начале 18 века и адаптировал свои стандарты измерений из предыдущей шкалы, созданной Оле Ремером.

Какие 5 температурных шкал?

Цельсия, Фаренгейта, Кельвина, Реомюра и Ранкина .

Почему существуют 2 разные температурные шкалы?

Существует более одной шкалы , относящейся к массе (весу), расстоянию, площади и объему . …Из любопытства была изобретена шкала, которой пользовался этот ученый, а именно, 0ºC – температура кипения, а 100ºC – температура плавления. Таким образом, 1 градус Цельсия представляет собой сотую часть разницы между двумя температурами.

Какие бывают термометры?

Термометры бывают разных типов, но не все термометры подходят вашему ребенку.

  • Цифровые термометры. …
  • Термометры ушные (или барабанные). …
  • Инфракрасные термометры. …
  • Ленточные термометры. …
  • Ртутные термометры.

На каком уровне C и F совпадают?

Следовательно, шкалы Цельсия и Фаренгейта совпадают на -40 градусов .

Сколько шкал в термометре?

Три основные температурные шкалы : Цельсий, Фаренгейт и Кельвин.

Какая самая старая температурная шкала?

Шкала Фаренгейта
Шкала Фаренгейта была первой стандартизированной температурной шкалой, получившей широкое распространение. Шкала Фаренгейта (/ˈfærənhaɪt/ или /ˈfɑːrənhaɪt/) — температурная шкала, основанная на шкале, предложенной в 1724 году физиком Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом (1686–1736). В качестве единицы измерения используются градусы Фаренгейта (обозначение: °F).

Чем отличается температурная шкала и ее формула?

градусов Цельсия в Кельвины: температура в градусах Кельвина = (температура в градусах Цельсия + 273.15) Градусы Фаренгейта в Кельвины: Температура в Кельвинах = 5/9 X (Температура в градусах Фаренгейта – 32) + 273,15. Кельвин в градус Фаренгейта: температура в градусах Фаренгейта = 1,8 X ( K — 273,15) + 32,

.

Какие шкалы абсолютных температур?

Шкалы абсолютной температуры: Кельвина и Ренкина. Абсолютный ноль – это температура, при которой система находится в состоянии с минимально возможной (минимальной) энергией. Когда молекулы приближаются к этой температуре, их движения падают до нуля.Это самая низкая температура, которую может измерить газовый термометр.

Что такое температурная шкала Ренкина?

Шкала Ренкина похожа на шкалу Кельвина тем, что ноль является абсолютным нулем; однако градус Ренкина определяется как , равный одному градусу по Фаренгейту , а не одному градусу Цельсия (по шкале Кельвина). Температура -459,67 F равна 0 R.

Что не является температурной шкалой?

Объяснение : Калория не считается температурной шкалой.

Какая температурная шкала наиболее широко используется в мире?

Цельсия , также известная как шкала Цельсия, представляет собой шкалу для измерения температуры. Единицей измерения является градус Цельсия (°C). Это одна из наиболее часто используемых единиц измерения температуры в мире.

Какие две шкалы для измерения температуры?

Температура – ​​это уровень тепла в газе, жидкости или твердом теле. Для измерения температуры обычно используются три шкалы. Шкалы по Цельсию и по Фаренгейту являются наиболее распространенными.Шкала Кельвина в основном используется в научных экспериментах.

В чем разница между градусами Цельсия и Кельвина?

Шкала Цельсия устанавливает точку замерзания и точку кипения воды при 0°C и 100°C соответственно. Шкала Кельвина основана на молекулярном движении, при этом температура 0 К, также известная как абсолютный нуль, является точкой, в которой любое молекулярное движение прекращается.

Какие существуют 3 основных типа пищевых термометров?

Типы пищевых термометров

  • Циферблат для духовки (биметалл)
  • Цифровое мгновенное считывание (термистор)
  • Цифровой вилочный термометр.
  • Термометр мгновенного считывания с циферблатом (биметаллический)

Что такое цифровые термометры?

Цифровые термометры представляют собой приборы для измерения температуры, которые легко переносить, они имеют постоянные датчики и удобный цифровой дисплей. Принцип работы цифрового термометра зависит от типа его датчика. Типы датчиков включают датчик температуры сопротивления (RTD), термопару и термистор.

Каковы три применения термометра?

Для измерения наружной температуры. — Для измерения температуры тела во время медосмотра у врачей. – Для измерения температуры тела, когда кто-то болен, чтобы определить, есть ли у него лихорадка. – Для измерения температуры духовки.

При какой температуре шкала Фаренгейта и стоградусный термометр будут показывать одинаковые показания?

по Цельсию и по Фаренгейту — две температурные шкалы. Шкалы Фаренгейта и Цельсия имеют одну точку, в которой они пересекаются. Они равны при -40 °C и -40 °F.

Что такое 23 C по шкале Кельвина?

Цельсия в Кельвин таблица

Цельсия Кельвин
21 °С 294.15
22 °С 295,15
23 °С 296,15
24 °С 297,15

При какой температуре Кельвин и Фаренгейт совпадают?

Существует температура, при которой шкалы Фаренгейта и Цельсия показывают одинаковую температуру. Фаренгейты и Кельвины показывают одну и ту же температуру 574,25 .

Какова шкала клинического термометра?

Медицинский термометр, который обычно измеряет лишь небольшой диапазон температур, всегда поддерживается на шкале по шкале Цельсия .что вполне подходит для измерения температуры тела человека.

Что такое температура и ее виды?

В настоящее время широко используются три типа температурных шкал: градуса Цельсия, Фаренгейта и градуса Кельвина. … Термометры могут измерять температуру благодаря тепловому расширению. Тепловое расширение – это увеличение объема вещества из-за повышения температуры. Когда вещество нагревается, его частицы движутся быстрее.

Какая связь между тремя температурными шкалами?

Для каждые 100 градусов по Цельсию составляют 180 градусов по Фаренгейту , которые можно уменьшить до 5 и 9.У Цельсия также есть нижняя нулевая точка, когда по Фаренгейту 32 градуса, по Цельсию 0 градусов. Таким образом, Фаренгейты и Цельсия имеют разницу в 32 градуса для своих нулевых точек. Надеюсь, это поможет.

Что появилось раньше Фаренгейты или Цельсия?

Даниэль Габриэль Фаренгейт (1686-1736) был немецким физиком, который изобрел спиртовой термометр в 1709 году и ртутный термометр в 1714 году. В 1724 году он ввел температурную шкалу, которая носит его имя – шкалу Фаренгейта. Температурная шкала по Цельсию также упоминается как «градусная шкала».

Почему в США до сих пор используют шкалу Фаренгейта?

Это , потому что практически во всех странах остального мира используется температурная шкала Цельсия, часть метрической системы, которая обозначает температуру замерзания воды как 0 градусов, а температуру кипения как 100 градусов. …

Кто изобрел шкалу Фаренгейта?

физик Даниэль Габриэль Фаренгейт

Немецкий физик 18-го века Даниэль Габриэль по Фаренгейту первоначально принял за ноль своей шкалы температуру равной смеси льда и соли и выбрал значения 30° и 90° для точки замерзания воды и нормальной температуры тела соответственно. ; позже они были изменены на 32° и 96°, но окончательная шкала…

Какие три общепринятые температурные шкалы различаются между ними величиной градуса?

какие три общие температурные шкалы? различается ли между ними размер степени? по Фаренгейту, по Цельсию и по Кельвину — это 3 общепринятые шкалы.размер градуса одинаков для Цельсия и Кельвина, но отличается для Фаренгейта.

Какие типы шкал термометров записывают соотношение между температурами на разных шкалах?

Ответ: В настоящее время используются три температурные шкалы: Фаренгейта, Цельсия и Кельвина. Шкала Кельвина связана со шкалой Цельсия. Разница между точками замерзания и кипения воды составляет 100 градусов в каждой, так что кельвин имеет ту же величину, что и градус Цельсия.

Что является примером абсолютной шкалы?

Абсолютная шкала — это система измерения, которая начинается с минимальной точки и прогрессирует только в одном направлении. Наиболее распространенным примером этого является шкала Кельвина, которая измеряет температуру окружающей среды от абсолютного нуля (точка, в которой молекулы больше не вибрируют) и продолжается вверх до бесконечности.

Почему шкала Кельвина абсолютная?

Шкала Кельвина является абсолютной, потому что она измеряет только положительные значения, а ее нулевое значение соответствует температуре абсолютного нуля .

Что такое термодинамическая шкала температуры?

Термодинамическая температура является абсолютной мерой температуры и является одним из основных параметров термодинамики. … Он использует по шкале Кельвина для измерения и выбирает тройную точку воды при 273,16 К в качестве основной точки фиксации.

Температурные шкалы: Кельвин, Цельсий и Фаренгейт @Gettin’ Junk Done

Преобразование температурных шкал (градусы Цельсия, Фаренгейта и Кельвина)

Цельсия, Фаренгейта и Кельвина: три большие температурные шкалы

Преобразование формул Цельсия в Фаренгейты в Кельвины – Единицы измерения температуры C в F в K

Похожие запросы

различные шкалы температур и их взаимосвязь
4 температурные шкалы
формула температурных шкал
почему существуют разные температурные шкалы
что такое температура
температурные шкалы по Кельвину и Цельсию
температурные шкалы по сравнению

Смотрите больше статей в категории: Часто задаваемые вопросы Кнопка «Вернуться к началу»

Температурные шкалы: Кельвин, Цельсий, Фаренгейт, Ранкин

Температурные шкалы (или термометрические шкалы) — это шкалы, используемые для определения температуры тела путем измерения ее в градусах.Температурная шкала – это способ выражения физической величины температуры в виде числа.

Температура — это скалярная величина, которая измеряет количество тепловой энергии, которой обладает тело.

Существует два типа температурных шкал:

  • Эмпирические шкалы. Эти шкалы основаны на измерении физических параметров, обычно представляющих собой простые линейные функциональные отношения.

  • Термодинамические весы. Эти шкалы являются абсолютными и основаны на фундаментальных законах термодинамики или статистической механики.

Существует несколько температурных шкал, наиболее важными из которых являются:

Шкала Кельвина представляет собой стоградусную шкалу для измерения термодинамической температуры, единицей измерения которой является кельвин. Кельвин является базовой единицей измерения температуры в Международной системе единиц (СИ) и имеет обозначение K.

По соглашению ноль шкалы Кельвина (абсолютный ноль) соответствует температуре -273,16 ° C. Это значением является самая низкая возможная температура, при которой, в теории, не существует типа движения между частицами, составляющими вещество.

Температура таяния льда (соответствует 273,16 К) и температура кипения воды (соответствует 373,16 К) принимаются за точки отсчета по шкале Кельвина.

Интервал между этими двумя температурами (373,16 К и 273,16 К) делится на 100 равных частей, каждая из которых называется Кельвином (а не градусами Кельвина). Шкала Кельвина — это температурная шкала, используемая в Международной системе.

Шкала абсолютных температур основана на соотношениях (p, V, T) для идеального газа, заданных уравнением (1.7)

PV=nRT

T – абсолютная температура, P, V и n – давление, объем и количество молей, как описано, и R – газовая постоянная.

Шкала Цельсия была предложена в 1742 году шведским астрономом Андерсом Цельсиусом.

По шкале Цельсия точка замерзания воды соответствует 0 °С, а температура кипения воды соответствует 100 градусам Цельсия в стандартной атмосфере. Обе температуры определены при атмосферном давлении.

Интервал между этими точками замерзания и кипения (100°С и 0°С) делится на 100 равных частей, называемых градусами Цельсия или градусами по Цельсию. Шкала Цельсия — это температурная шкала, используемая в Европе.

Один градус Цельсия равен одному кельвину.

Температурная шкала Цельсия заменила старую шкалу Фаренгейта в Европе и большей части мира. В термодинамике в основном используется абсолютная шкала температур.

С 1743 года шкала Цельсия основывается на 0 градусах Цельсия для точки замерзания воды и 100 градусах Цельсия для точки кипения воды.До 1743 года значения были обратными.

3. Шкала Фаренгейта

Шкала Фаренгейта — температурная шкала, предложенная немецким физиком и инженером Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом в 1724 году. точки кипения воды (что соответствует 212°F) принимаются за эталонные.

Интервал между этими двумя температурами (212°F и 32°F) делится на 180 частей, известных как градусы по Фаренгейту.Шкала Фаренгейта — термометрическая шкала, используемая в США и англо-саксонских странах.

Температурная шкала Рэнкина — это шкала измерения температуры, предложенная в 1859 году шотландским инженером и физиком Уильямом Джоном Маккорном Рэнкином.

° R. обычно обозначает степень по этой шкале, хотя совпадает с обозначением степени по шкале Реомюра.

Как и температурная шкала Кельвина, шкала Рэнкина является абсолютной; нулевой градус — абсолютный нуль температуры.В отличие от Кельвина, принявшего за шкалу Цельсия величину интервала (100° между температурой таяния льда и точкой кипения воды при нормальном атмосферном давлении), Ренкин принял величину в градусах Фаренгейта (180° между точкой плавления льда и точкой кипения воды при нормальном атмосферном давлении). температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении).

Вышедшие из употребления температурные шкалы

В дополнение к этим четырем температурным шкалам имеются другие вышедшие из употребления температурные шкалы:

Шкала Реомюра

 

Градус Реомюра (ºRé), неиспользуемый.Это связано с Рене-Антуаном Фершо де Реомюром (1680-1757). Соотношение со шкалой Цельсия:

T (°Ré) = (4/5) * t (°C) или t (°C) = (5/4) * T (°Ré)

T (°Ré) = (4/5) * [T (K) — 273, 16] или T (K) = (5/4) * T (°Ré) + 273, 16

, где T (°Ré) — температура, выраженная в градусах Реомюра. .

Шкала Ремера 

Единица измерения на этой шкале (ºRø) эквивалентна 40/21 кельвина (или одному градусу Цельсия). Символ степени Рёмера — ºRø.

T (°Rø) = (21/40) * t (°C) + 7,5 или t (°C) = (40/21) * [T (°Rø) — 7,5]

T (°Rø) = (21 /40) * [T (K) — 273, 16] + 7, 5 или T (K) = (40/21) * [T (ºRø) — 7, 5] + 273, 16

, где T (ºRø ) — температура, выраженная в градусах Рёмера.

Шкала Делиля 

Создана французским астрономом Жозефом-Николя Делилем. Его единицами являются градусы Делиля (или Де Лиля), их представляет символ ºDe, и каждый равен -2/3 градуса Цельсия или Кельвина.Нуль шкалы находится при температуре кипения воды, и она увеличивается по мере опускания других шкал, пока не достигнет абсолютного нуля при 559,725ºDe.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.