Par dažādām temperatūras skalām. Fārenheita un citas temperatūras skalas

Ir viegli iesniegt savu labo darbu zināšanu bāzei. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Ievietots http: www. viss labākais. ru/

Temperatūras skalas

Cilvēce iemācījās izmērīt temperatūru apmēram pirms 400 gadiem. Bet pirmie instrumenti, kas līdzinās mūsdienu termometriem, parādījās tikai 18. gadsimtā. Pirmā termometra izgudrotājs bija zinātnieks Gabriels Fārenheits. Kopumā pasaulē tika izgudrotas vairākas dažādas temperatūras skalas, dažas no tām bija populārākas un tiek izmantotas vēl šodien, citas pamazām izkrita no lietošanas.

Temperatūras skalas ir temperatūras vērtību sistēmas, kuras var salīdzināt savā starpā. Tā kā temperatūra nav tieši izmērāms lielums, tās vērtība ir saistīta ar vielas (piemēram, ūdens) temperatūras stāvokļa izmaiņām. Visās temperatūras skalās, kā likums, tiek reģistrēti divi punkti, kas atbilst izvēlētās termometriskās vielas pārejas temperatūrai dažādās fāzēs. Tie ir tā sauktie atskaites punkti. Atskaites punktu piemēri ir ūdens viršanas temperatūra, zelta sacietēšanas temperatūra utt. Viens no punktiem tiek ņemts par izcelsmi. Intervāls starp tiem ir sadalīts noteiktā skaitā vienādos segmentos, kas ir atsevišķi. Temperatūras mērvienība ir vispārpieņemta kā viens grāds. temperatūras skalas ierīce

Pasaulē populārākās un visplašāk lietotās temperatūras skalas ir Celsija un Fārenheita skalas.

Apskatīsim pieejamos svarus secībā un mēģināsim tos salīdzināt no lietošanas ērtuma un praktiskā lietderības viedokļa. Ir piecas slavenākās skalas:

1. Fārenheita izgudroja vācu zinātnieks Fārenheits. Viens no aukstajiem ziemas dienas 1709. gadā zinātnieka termometrā dzīvsudrabs nokritās līdz ļoti zemai temperatūrai, ko viņš ierosināja pieņemt kā nulli jaunajā skalā. Vēl viens atskaites punkts bija temperatūra cilvēka ķermenis. Ūdens sasalšanas temperatūra uz viņa skalas bija +32°, bet viršanas temperatūra +212°. Fārenheita skala nav īpaši pārdomāta vai ērta. Iepriekš tas tika plaši izmantots Angļu valodā runājošās valstis, šobrīd - gandrīz tikai ASV.

2. Saskaņā ar Reaumura skalu, ko 1731. gadā izgudroja franču zinātnieks Renē de Reumūrs, zemākais atskaites punkts ir ūdens sasalšanas punkts. Skala ir balstīta uz alkohola lietošanu, kas karsējot izplešas par vienu tūkstošdaļu no spirta tilpuma rezervuārā un caurulē uz nulli. Šie svari tagad vairs netiek izmantoti.

3. Celsija skala(1742. gadā ierosinājis zviedrs Anderss Celsijs) ledus un ūdens maisījuma temperatūra (temperatūra, kurā ledus kūst) tiek ņemta par nulli, otrs galvenais punkts ir temperatūra, kurā ūdens vārās. Intervālu starp tiem tika nolemts sadalīt 100 daļās, un par mērvienību tika ņemta viena daļa - grādi pēc Celsija. Šī skala ir racionālāka nekā Fārenheita skala un Reaumura skala, un tagad to izmanto visur.

4. Kelvina skala 1848. gadā izgudroja lords Kelvins (angļu zinātnieks V. Tomsons). Nulles punkts uz tā atbilda zemākajai iespējamajai temperatūrai, kurā vielas molekulu kustība apstājas. Šī vērtība teorētiski tika aprēķināta, pētot gāzu īpašības. Pēc Celsija skalas šī vērtība atbilst aptuveni - 273°C, t.i. nulle Celsija ir vienāda ar 273 K. Jaunās skalas mērvienība bija viens kelvins (sākotnēji saukts par “kelvina grādu”).

5. Rankina skala(nosaukts skotu fiziķa V. Rankina vārdā) ir tāds pats princips kā Kelvina skalai, un dimensija ir tāda pati kā Fārenheita skalai. Šī sistēma praktiski nebija plaši izplatīta.

Temperatūras vērtības, ko mums sniedz Fārenheita un Celsija skalas, var viegli pārvērst savā starpā. Pārvēršot “galvā” Fārenheita vērtības Celsija grādos, sākotnējais skaitlis jāsamazina par 32 vienībām un jāreizina ar 5/9. Un otrādi (no Celsija skalas līdz Fārenheita skalai) - reiziniet sākotnējo vērtību ar 9/5 un pievienojiet 32. Salīdzinājumam: absolūtās nulles temperatūra pēc Celsija ir 273,15 °, pēc Fārenheita - 459,67 °.

UNtemperatūras mērīšana

Temperatūras mērīšana balstās uz dažu atkarību fiziskais daudzums(piemēram, tilpums) uz temperatūru. Šo atkarību izmanto termometra temperatūras skalā - ierīces, ko izmanto temperatūras mērīšanai.

1597. gadā Galileo Galilejs izveidoja termoskopu. Termoskops bija maza stikla lodīte ar lodētu stikla cauruli, kas nolaista ūdenī. Kad bumba atdzisa, ūdens caurulē pacēlās. Laikam silstot, ūdens līmenis caurulēs kritās. Ierīces trūkums bija skalas trūkums un rādījumu atkarība no atmosfēras spiediena.

Vēlāk Florences zinātnieki uzlaboja Galileo termoskopu, pievienojot krelles skalu un izsūknējot gaisu no balona. 1700. gadā gaisa termoskopu pārveidoja zinātnieks Toričelli. Ierīce tika apgriezta otrādi, trauks ar ūdeni tika izņemts, un mēģenē tika ielej spirtu. Ierīces darbība balstījās uz spirta izplešanos karsējot – tagad rādījumi nebija atkarīgi no atmosfēras spiediena. Šis bija viens no pirmajiem šķidruma termometriem. Toričelli termometram nebija skalas.

1714. gadā holandiešu zinātnieks Fārenheits izgatavoja dzīvsudraba termometrs. Viņš ievietoja termometru ledus un galda sāls maisījumā un atzīmēja dzīvsudraba kolonnas augstumu kā 0 grādus. Nākamais punkts pēc Fārenheita bija cilvēka ķermeņa temperatūra – 96 grādi. Pats izgudrotājs otro punktu definēja kā “temperatūru zem veselīga angļa paduses”

1730. gadā franču fiziķis R. Reamurs ierosināja spirta termometru ar nemainīgu ledus (0 °R) un verdoša ūdens (80 °R) kušanas temperatūru. Aptuveni tajā pašā laikā zviedru astronoms Anderss Celsijs izmantoja Fārenheita dzīvsudraba termometru ar savu skalu, kur ūdens viršanas temperatūra tika uzskatīta par 0 grādiem, bet ledus kušanas temperatūra ir 100 grādi.

Temperatūra ir svarīgs parametrs, kas nosaka ne tikai plūsmu tehnoloģiskais process, bet arī matērijas īpašības. Temperatūras mērīšanai SI mērvienību sistēmā tiek izmantota temperatūras skala ar temperatūras vienību Kelvins (K). Šīs skalas sākumpunkts ir absolūtā nulle (0 K). Procesa mērījumiem bieži tiek izmantota temperatūras skala ar temperatūras vienību Celsija grādi (°C).

Temperatūras mērīšanai tiek izmantoti dažādi primārie pārveidotāji, kas atšķiras ar metodi temperatūras pārveidošanai starpsignālā. Rūpniecībā lielākais pielietojums saņēma šādus primāros pārveidotājus: izplešanās termometrus, manometriskos termometrus, pretestības termometrus, termopārus (termoelektriskos pirometrus) un radiācijas pirometrus. Visi no tiem, izņemot radiācijas pirometrus, darbības laikā saskaras ar mērīto vidi.

Ievietots vietnē Allbest.ru

...

Līdzīgi dokumenti

Temperatūra ir parametrs, kas raksturo vielas termisko stāvokli. Temperatūras svari, instrumenti temperatūras mērīšanai un to galvenie veidi. Virzuļdzinēja termodinamiskais cikls iekšējā degšana ar siltuma padevi pastāvīgā spiedienā.

tests, pievienots 25.03.2012

Pamata temperatūras mērīšanas skalas. Maksimālās un minimālās vērtības Zemes apstākļos. Cilvēka vides temperatūra. Temperatūras faktors uz Zemes. Temperatūras sadalījums dažādās ķermeņa zonās aukstos un siltos apstākļos.

ziņojums, pievienots 18.03.2014

Temperatūras mērīšanas instrumenti. Termoelektrisko pārveidotāju raksturojums. Spektrālās attiecības pirometru darbības princips. Instrumenti liekā daudzuma mērīšanai un absolūtais spiediens. Šķidruma, deformācijas un elektrisko manometru veidi.

pamācība, pievienota 18.05.2014

Mēru sistēmas un mērīšanas iekārtu stāvoklis dažādos vēstures periodos. Temperatūras, spiediena un šķidruma plūsmas mērīšana, izmantojot dažādas metodes un līdzekļi. Instrumenti sastāva mērīšanai, relatīvais mitrums un matērijas īpašības.

kursa darbs, pievienots 11.01.2011

Termoelektriskā efekta jēdziens; tehniskie termopāri, to veidi. TEC raksturojums un dizains, dizains, mērķis, ekspluatācijas apstākļi, trūkumi. Temperatūras mērīšana, termoEMF pieļaujamo noviržu robežas no nominālās vērtības.

tests, pievienots 30.01.2013

Lieluma raksturlielums, kas raksturo ķermeņa termisko stāvokli, vai tā “uzsilšanas” mērs. Brauna kustības cēlonis. Mūsdienu termometru priekšteči, to veidi. Temperatūras mērvienības, svaru veidi. Eksperimentējiet termoskopa izgatavošanā.

prezentācija, pievienota 14.01.2014

Temperatūras lauku teorija: temperatūras un šķīdumu koncentrācijas telpiskie sadalījumi. Fizikāli ķīmiskās mijiedarbības procesa modelis sālsskābe un skeleta karbonāta sastāvdaļa. Temperatūras un blīvuma lauku aprēķināšanas metodes.

Lineārās siltuma plūsmas noteikšana ar secīgu tuvinājumu metodi. Sienas temperatūras noteikšana ūdens pusē un temperatūras noteikšana starp slāņiem. Temperatūras izmaiņu grafiks siltuma pārneses laikā. Reinoldsa un Nucelta skaitļi gāzēm un ūdenim.

tests, pievienots 18.03.2013

Temperatūras mērīšanas tehnoloģiju izstrāde un pilnveidošana, izmantojot luminiscences, kontakta un bezkontakta metodes. Starptautiskā temperatūras skala. Spirta, dzīvsudraba, manometrisko un termoelektrisko termometru izgatavošana.

kursa darbs, pievienots 06.07.2014

Pamatinformācija par temperatūru un temperatūras skalām, spēja veikt mērījumus. Termometru izmantošana praksē un prasības atbilstošo temperatūras diapazonu valsts standartos iekļautajiem mērinstrumentiem.

Temperatūras skalas

Pirmā temperatūras mērīšanas ierīce tiek uzskatīta par Galileo ūdens termometru (1597). Galileo termometram nebija skalas, un tas būtībā bija tikai temperatūras indikators. Pēc pusgadsimta, 1641. gadā, mums nezināms autors izgatavoja termometru ar skalu ar patvaļīgiem dalījumiem. Vēl pēc pusgadsimta Renaldini pirmo reizi ierosināja uzskatīt par pastāvīgiem raksturojošiem punktiem termiskais līdzsvars, ledus kušanas temperatūra un ūdens viršanas temperatūra. Tajā pašā laikā temperatūras skala vēl nepastāvēja. Pirmo temperatūras skalu ierosināja un ieviesa DG. Fārenheita (1724). Temperatūras skalas tika izveidotas, patvaļīgi izvēloties nulles un citus nemainīgus punktus un patvaļīgi ņemot temperatūras intervālu kā vienību. Fārenheits nebija zinātnieks. Viņš nodarbojās ar stikla trauku ražošanu. Viņš uzzināja, ka dzīvsudraba barometra augstums ir atkarīgs no temperatūras. Tas viņam radīja ideju izveidot stikla dzīvsudraba termometru ar grādu skalu. Viņš balstīja savu skalu uz trim punktiem: 1 - "ārkārtīga aukstuma punkts (absolūtā nulle)", kas iegūts, sajaucot ūdeni, ledu un amonjaku noteiktās proporcijās, un viņš to uzskatīja par nulles atzīmi (pēc mūsu mūsdienu skalas, vienāds līdz aptuveni -17,8°C); 2 ir ledus kušanas temperatūra, kas apzīmēta ar +32°, un 3 ir cilvēka ķermeņa normālā temperatūra, apzīmēta ar +96° (mūsu skalā +35,6°C). Ūdens viršanas temperatūra sākotnēji netika standartizēta un tikai vēlāk tika iestatīta uz +212° (normālā stāvoklī atmosfēras spiediens).

Dažus gadus vēlāk, 1731. gadā, R.A. Reamurs ierosināja stikla termometriem izmantot tādas koncentrācijas spirtu, lai ledus kušanas temperatūrā tas aizpildītu 1000 tilpuma vienību tilpumu un viršanas temperatūrā paplašinātos līdz 1080 vienībām. Attiecīgi Reamurs ierosināja sākotnēji apzīmēt ledus kušanas temperatūru kā 1000° un ūdens viršanas temperatūru kā 1080 0 (vēlāk 0° un 80°).

1742. gadā A. Celsijs, izmantojot dzīvsudrabu stikla termometros, ledus kušanas temperatūru noteica kā 100°, bet ūdens viršanas temperatūru - 0°. Šis apzīmējums izrādījās neērts, un 3 gadus vēlāk Strēmers (vai varbūt K. Linnejs) ierosināja mainīt Celsija sākotnēji pieņemtos apzīmējumus uz pretējo. Ir ierosināti vairāki citi mērogi. M. V. Lomonosovs ierosināja šķidruma termometru ar skalu 150 ° diapazonā no ledus kušanas temperatūras līdz ūdens viršanas temperatūrai.

I.G. Lamberts (1779) ierosināja gaisa termometru ar skalu 375°, ņemot vienu tūkstošdaļu no gaisa tilpuma izplešanās kā 1°. Ir zināmi arī mēģinājumi izveidot termometrus, kuru pamatā ir cietvielu izplešanās (P. Muschenbroek, 1725)

Visi piedāvāti temperatūras skalas tika konstruēti (ar retiem izņēmumiem) tādā pašā veidā: divi (vismaz) pastāvīgi punkti tika piešķirti noteikti skaitliskās vērtības un tika pieņemts, ka termometrā izmantotās vielas šķietamā termometriskā īpašība bija lineāri saistīta ar temperatūru. Taču vēlāk izrādījās, ka termometri, kas uzbūvēti uz dažādu termometrisku vielu bāzes ar vienotu grādu skalu, rādīja atšķirīgus rādījumus temperatūrās, kas atšķiras no konstantu punktu temperatūrām. Pēdējais kļuva īpaši pamanāms augstā līmenī (augsts augstas temperatūras verdošs ūdens) un ļoti zemas temperatūras.

1848. gadā Kelvins (W. Thomson) ierosināja konstruēt temperatūras skalu uz termodinamiskā pamata, par nulli ņemot absolūtās nulles temperatūru un apzīmējot ledus kušanas temperatūru kā +273,1°. Termodinamiskās temperatūras skala ir balstīta uz otro termodinamikas likumu. Kā zināms, darbs Karno ciklā ir proporcionāls temperatūras starpībai un nav atkarīgs no termometriskās vielas. Viens grāds termodinamiskajā skalā atbilst temperatūras paaugstinājumam, kas atbilst 1/100 no darba, kas veikts Karno ciklā starp ledus kušanas punktiem un ūdens viršanas temperatūru normālā atmosfēras spiedienā. Termodinamiskā skala ir identiska skalai ideāla gāze, pamatojoties uz ideālā gāzes spiediena atkarību no temperatūras. Spiediena un temperatūras likumi reālām gāzēm atšķiras no ideālajiem, bet reālo gāzu noviržu korekcijas ir nelielas un tos var noteikt ar augstu precizitātes pakāpi. Tāpēc, novērojot reālo gāzu izplešanos un ieviešot korekcijas, iespējams novērtēt temperatūru termodinamiskā skalā.

Zinātniskajiem novērojumiem paplašinās un attīstās rūpnieciskā ražošana radās dabiska nepieciešamība izveidot kaut kādu vienotu temperatūras skalu. Pirmais mēģinājums šajā virzienā tika veikts 1877. gadā, kad Starptautiskā komiteja Svari un mēri kā galveno temperatūras skalu pieņēma ūdeņraža skalu. Ledus kušanas temperatūra tika uzskatīta par nulli, un ūdens viršanas temperatūra normālā atmosfēras spiedienā 760 mm tika uzskatīta par 100 °. rt. Art. Temperatūra tika noteikta pēc ūdeņraža spiediena nemainīgā tilpumā. Nulles atzīme atbilda 1000 mm spiedienam. rt. Art. Tomēr temperatūras grādi šajā skalā ļoti cieši sakrita ar termodinamiskās skalas grādiem praktisks pielietojumsūdeņraža termometrs bija ierobežots mazā temperatūras diapazona dēļ no aptuveni -25 līdz +100°. 20. gadsimta sākumā. plaši tika izmantotas Celsija (vai Fārenheita skalas - angloamerikāņu valstīs) un Reaumur skalas, un zinātniskie darbi- arī Kelvina un ūdeņraža svari.

Starptautiskā temperatūras skala

Strauji pieaugot vajadzībām pēc precīza temperatūras novērtējuma, pārveidošana no vienas skalas citā radīja lielas grūtības un izraisīja vairākus pārpratumus. Tāpēc pēc vairāku gadu sagatavošanas un provizoriskiem pagaidu lēmumiem VIII Vispārējā svaru un mēru konference 1933. gadā nolēma ieviest Starptautisko temperatūras skalu (ITS). Šis lēmums tika likumīgi apstiprināts ar balsu vairākumu attīstītajām valstīm miers. PSRS Starptautiskā temperatūras skala tika ieviesta 1934. gada 1. oktobrī (Visavienības standarts OST VKS 6954).

Starptautiskā temperatūras skala ir termodinamiskās grādu temperatūras skalas praktiska realizācija, kurā ledus kušanas temperatūra un ūdens viršanas temperatūra normālā atmosfēras spiedienā ir attiecīgi apzīmēta ar 0° un 100°. ITS pamatā ir konstantu, precīzi reproducējamu līdzsvara temperatūru (konstantu punktu) sistēma, kam tiek piešķirtas skaitliskās vērtības. Lai noteiktu vidējās temperatūras, tiek izmantotas interpolācijas ierīces, kas kalibrētas šajos nemainīgajos punktos. Temperatūras, kas mērītas starptautiskā mērogā, tiek apzīmētas ar SS. Atšķirībā no Celsija grādu skalas, kuras pamatā ir arī ledus kušanas temperatūra un ūdens viršanas temperatūra normālā atmosfēras spiedienā un kuras apzīmējumi ir 0 ° un 100 ° C, taču tā ir veidota uz cita pamata (uz lineārā atkarība starp temperatūru un dzīvsudraba izplešanos stiklā), grādus starptautiskajā mērogā sāka saukt par "starptautiskajiem grādiem" vai "grādiem pēc Celsija skalas". ITS galvenie konstantie punkti un tiem piešķirtās temperatūru skaitliskās vērtības normālā atmosfēras spiedienā ir norādītas zemāk: (sk. arī 1. att.):

a) līdzsvara temperatūra starp šķidro un gāzveida skābekli (skābekļa viršanas temperatūra) - 182,96°

b) līdzsvara temperatūra starp ledu un ūdeni, kas piesātināts ar gaisu (ledus kušanas temperatūra) 0,000°

c) līdzsvara temperatūra starp šķidru ūdeni un tā tvaiku (ūdens viršanas temperatūra) 100 000°

d) līdzsvara temperatūra starp šķidro sēru un tā tvaiku (sēra viršanas temperatūra) 414,60°

e) līdzsvara temperatūra starp cieto un šķidro sudrabu (sudraba sacietēšanas punkts) 961,93°

f) līdzsvara temperatūra starp cieto un šķidro zeltu (zelta sacietēšanas punkts) 1064,43°

Rīsi. Nr.1 Starptautiskā temperatūras skala

Molekulārā kinētiskā noteikšana

Temperatūras mērīšana

Temperatūras mērīšanai tiek izvēlēts noteikts termometriskās vielas termodinamiskais parametrs. Šī parametra izmaiņas ir skaidri saistītas ar temperatūras izmaiņām.

Praksē temperatūru mēra, izmantojot

Temperatūras mērvienības un skala

No tā, ka temperatūra ir kinētiskā enerģija molekulas, ir skaidrs, ka visdabiskāk to mērīt enerģijas vienībās (t.i., SI sistēmā džoulos). Taču temperatūras mērīšana sākās ilgi pirms molekulārās kinētiskās teorijas radīšanas, tāpēc praktiskie svari temperatūru mēra konvencionālās mērvienībās – grādos.

Kelvina temperatūras skala

Koncepcija absolūtā temperatūra ieviesa V. Tomsons (Kelvins), un tāpēc absolūto temperatūras skalu sauc par Kelvina skalu vai termodinamiskās temperatūras skalu. Absolūtās temperatūras mērvienība ir kelvins (K).

Absolūtā temperatūras skala tiek saukta, jo temperatūras apakšējās robežas pamatstāvokļa mērs ir absolūtā nulle, tas ir, zemākā iespējamā temperatūra, kurā principā nav iespējams iegūt siltumenerģiju no vielas.

Absolūtā nulle ir definēta kā 0 K, kas ir aptuveni –273,15 °C.

Kelvina temperatūras skala ir temperatūras skala, kurā sākuma punkts ir no absolūtās nulles.

Ikdienā lietojamās temperatūras skalas - gan Celsija, gan Fārenheita skalas (tiek izmantotas galvenokārt ASV) - nav absolūtas un tāpēc ir neērtas, veicot eksperimentus apstākļos, kad temperatūra nokrītas zem ūdens sasalšanas punkta, tāpēc temperatūra ir jāizsaka. negatīvs skaitlis. Šādos gadījumos tika ieviestas absolūtās temperatūras skalas.

Viens no tiem tiek saukts par Rankine skalu, bet otrs ir absolūtā termodinamiskā skala (Kelvina skala); to temperatūru mēra attiecīgi Rankīna (°Ra) un kelvinos (K) grādos. Abas skalas sākas pie absolūtās nulles temperatūras. Viņi atšķiras ar šo Kelvinu vienāds ar grādu Celsija, un Rankine grāds ir Fārenheita grāds.

Ūdens sasalšanas temperatūra pie standarta atmosfēras spiediena atbilst 273,15 K. Celsija grādu un kelvinu skaits starp ūdens sasalšanas un viršanas temperatūru ir vienāds un vienāds ar 100. Tāpēc Celsija grādus pārvērš kelvinos, izmantojot formulu K = °C + 273,15.

Celsija

Fārenheita

Anglijā un īpaši ASV izmanto Fārenheita skalu. Nulle grādi pēc Celsija ir 32 grādi pēc Fārenheita, un grāds pēc Fārenheita ir 5/9 grādi pēc Celsija.

Pašreizējā Fārenheita skalas definīcija ir šāda: tā ir temperatūras skala, kurā 1 grāds (1 °F) ir vienāds ar 1/180 starpību starp ūdens viršanas temperatūru un ledus kušanas temperatūru atmosfēras spiedienā, un ledus kušanas temperatūra ir +32 °F. Temperatūra pēc Fārenheita skalas ir saistīta ar temperatūru pēc Celsija skalas (t °C) ar attiecību t °C = 5/9 (t °F - 32), 1 °F = 9/5 °C + 32. Ierosināja G. Fārenheits 1724. gadā.

Siltuma kustības enerģija pie absolūtās nulles

Kad matērija atdziest, daudzi siltumenerģijas veidi un ar tiem saistītā ietekme vienlaikus samazinās. Matērija pāriet no mazāk sakārtota stāvokļa uz sakārtotāku. Gāze pārvēršas šķidrumā un pēc tam kristalizējas ciets(hēlijs pat pie absolūtās nulles atmosfēras spiedienā paliek šķidrā stāvoklī). Atomu un molekulu kustība palēninās, to kinētiskā enerģija samazinās. Lielākajai daļai metālu pretestība samazinās, jo samazinās elektronu izkliede, ko rada atomi, kas vibrē ar mazāku amplitūdu kristāla režģis. Tādējādi pat pie absolūtās nulles vadītspējas elektroni pārvietojas starp atomiem ar Fermi ātrumu 1x10 6 m/s.

Temperatūra, kādā atrodas vielas daļiņas minimālais daudzums kustība, kas saglabāta tikai kvantu mehāniskās kustības dēļ, ir absolūtās nulles temperatūra (T = 0K).

Absolūto nulles temperatūru nevar sasniegt. Bozes-Einšteina nātrija atomu kondensāta zemāko temperatūru (450±80)x10 -12 K ieguva MIT pētnieki 2003. gadā. Šajā gadījumā termiskā starojuma maksimums atrodas viļņa garuma apgabalā, kas ir aptuveni 6400 km, tas ir, aptuveni Zemes rādiusā.

Temperatūra no termodinamiskā viedokļa

Ir daudz dažādu temperatūras skalu. Temperatūra kādreiz tika noteikta ļoti patvaļīgi. Temperatūra tika mērīta ar uzliktajām atzīmēm vienādos attālumos uz caurules sieniņām, kurās karsējot izpletās ūdens. Tad viņi nolēma izmērīt temperatūru un atklāja, ka grādu attālumi nav vienādi. Termodinamika sniedz temperatūras definīciju, kas nav atkarīga no konkrētām vielas īpašībām.

Iepazīstinām ar funkciju f(T), kas nav atkarīgs no vielas īpašībām. No termodinamikas izriet, ka, ja daži siltuma dzinējs, absorbējot siltuma daudzumu J 1 plkst T 1 ražo siltumu J s viena grāda temperatūrā, bet otra automašīna, uzņemot siltumu J 2 plkst T 2, ražo tādu pašu siltumu J s viena grāda temperatūrā, tad mašīna absorbē J 1 plkst T 1 vajadzētu temperatūrā T 2 rada siltumu J 2 .

Protams, starp karstumu J un temperatūru T ir atkarība un siltums J 1 jābūt proporcionālam J s. Tādējādi katrs siltuma daudzums J s, kas izdalās viena grāda temperatūrā, atbilst siltuma daudzumam, ko iekārta absorbē temperatūrā T, vienāds J s, reizināts ar kādu pieaugošu funkciju f temperatūras:

J = J s f(T)

Tā kā atrastā funkcija palielinās līdz ar temperatūru, mēs varam uzskatīt, ka tā pati mēra temperatūru, sākot no standarta viena grāda temperatūras. Tas nozīmē, ka ķermeņa temperatūru var atrast, nosakot siltuma daudzumu, ko absorbē siltumdzinējs, kas darbojas intervālā starp ķermeņa temperatūru un viena grāda temperatūru. Šādā veidā iegūto temperatūru sauc par absolūto termodinamisko temperatūru un tā nav atkarīga no vielas īpašībām. Tādējādi atgriezeniskajam siltuma dzinējam ir spēkā šāda vienlīdzība:

Sistēmai, kurā entropija S varētu būt funkcija S(E) savu enerģiju E, termodinamiskā temperatūra ir definēta kā:

Temperatūra un starojums

Paaugstinoties temperatūrai, palielinās uzkarsētā ķermeņa izstarotā enerģija. Absolūti melna ķermeņa starojuma enerģiju apraksta Stefana-Bolcmaņa likums

Reaumur skala

gadā ierosināja R. A. Reamurs, kurš aprakstīja viņa izgudroto alkohola termometru.

Mērvienība ir Reaumur grāds (°R), 1°R ir vienāds ar 1/80 no temperatūras intervāla starp atskaites punktiem - ledus kušanas temperatūru (0°R) un ūdens viršanas temperatūru (80°R).

1°R = 1,25°C.

Mērogs tagad ir izkritis no lietošanas, visilgāk tas saglabājies autora dzimtenē, Francijā.

Pārejas no dažādiem mērogiem

Temperatūras skalu salīdzinājums

Apraksts	Kelvins	Celsija	Fārenheita	Rankins	Delisle	Ņūtons	Reaumur	Rēmers
Absolūtā nulle	0	−273.15	−459.67	0	559.725	−90.14	−218.52	−135.90
Fārenheita maisījuma kušanas temperatūra (sāls un ledus vienādos daudzumos)	255.37	−17.78	0	459.67	176.67	−5.87	−14.22	−1.83
Ūdens sasalšanas punkts (normāli apstākļi)	273.15	0	32	491.67	150	0	0	7.5
Vidējā cilvēka ķermeņa temperatūra¹	310.0	36.6	98.2	557.9	94.5	12.21	29.6	26.925
Ūdens viršanas temperatūra (normāli apstākļi)	373.15	100	212	671.67	0	33	80	60
Kūstošs titāns	1941	1668	3034	3494	−2352	550	1334	883
Saules virsma	5800	5526	9980	10440	−8140	1823	4421	2909

¹ Normālā cilvēka ķermeņa temperatūra ir 36,6 °C ±0,7 °C vai 98,2 °F ±1,3 °F. Parasti norādītā vērtība 98,6 °F ir precīza 19. gadsimta Vācijas vērtības 37 °C konvertēšana uz Fārenheitu. Tomēr šī vērtība nav normas robežās vidējā temperatūra cilvēka ķermenis, kopš temperatūras dažādas daļas dažādi ķermeņi

Stāsts

Vārds "temperatūra" radās tajos laikos, kad cilvēki ticēja, ka tajās ir karstāki ķermeņi vairākīpaša viela - kaloriju, nekā mazāk uzkarsētās. Tāpēc temperatūra tika uztverta kā ķermeņa vielas un kaloriju maisījuma stiprums. Šī iemesla dēļ alkoholisko dzērienu stipruma un temperatūras mērvienības tiek sauktas par vienādām - grādiem.

Tā kā temperatūra ir molekulu kinētiskā enerģija, ir skaidrs, ka visdabiskāk to mērīt enerģijas vienībās (t.i., SI sistēmā džoulos). Taču temperatūras mērīšana sākās ilgi pirms molekulārās kinētiskās teorijas radīšanas, tāpēc praktiskie svari temperatūru mēra konvencionālās mērvienībās – grādos.

Kelvina skala

Termodinamikā tiek izmantota Kelvina skala, kurā temperatūru mēra no absolūtās nulles (stāvoklis, kas atbilst teorētiski iespējamajam minimumam iekšējā enerģijaķermenis), un viens kelvins ir vienāds ar 1/273,16 attāluma no absolūtās nulles līdz ūdens trīskāršajam punktam (stāvoklim, kurā ledus, ūdens un ūdens tvaiki ir līdzsvarā). Boltzmana konstante tiek izmantota, lai pārvērstu kelvinus enerģijas vienībās. Tiek izmantotas arī atvasinātās mērvienības: kilokelvins, megakelvins, milikelvins utt.

Celsija

Ikdienā tiek izmantota Celsija skala, kurā 0 ir ūdens sasalšanas temperatūra, bet 100° ir ūdens viršanas temperatūra atmosfēras spiedienā. Tā kā ūdens sasalšanas un viršanas temperatūras nav precīzi noteiktas, Celsija skala pašlaik tiek definēta, izmantojot Kelvina skalu: Celsija grāds ir vienāds ar kelvinu, absolūtā nulle tiek uzskatīta par –273,15 °C. Celsija skala ir praktiski ļoti ērta, jo ūdens uz mūsu planētas ir ļoti izplatīts un uz tā balstās mūsu dzīve. Nulle pēc Celsija ir īpašs meteoroloģijas punkts, jo atmosfēras ūdens sasalšana būtiski maina visu.

Fārenheita

Anglijā un īpaši ASV izmanto Fārenheita skalu. Šajā skalā intervāls no pašas temperatūras ir sadalīts 100 grādos. auksta ziema pilsētā, kurā dzīvoja Fārenheits, līdz cilvēka ķermeņa temperatūrai. Nulle grādi pēc Celsija ir 32 grādi pēc Fārenheita, un grāds pēc Fārenheita ir 5/9 grādi pēc Celsija.

Pašreizējā Fārenheita skalas definīcija ir šāda: tā ir temperatūras skala, kurā 1 grāds (1 °F) ir vienāds ar 1/180 starpību starp ūdens viršanas temperatūru un ledus kušanas temperatūru atmosfēras spiedienā, un ledus kušanas temperatūra ir +32 °F. Fārenheita temperatūra ir saistīta ar Celsija temperatūru (t °C) ar attiecību t °C = 5/9 (t °F - 32), tas ir, temperatūras izmaiņas par 1 °F atbilst izmaiņām par 5/9 ° C. Ierosināja G. Fārenheits 1724. gadā.

Reaumur skala

1730. gadā ierosināja R. A. Reamurs, kurš aprakstīja viņa izgudroto spirta termometru.

Mērvienība ir Reaumur grāds (°R), 1°R ir vienāds ar 1/80 no temperatūras intervāla starp atskaites punktiem - ledus kušanas temperatūru (0°R) un ūdens viršanas temperatūru (80°R).

1 °R = 1,25 °C.

Pašlaik mērogs ir izkritis no lietošanas, tas visilgāk izdzīvojis autora dzimtenē.

Temperatūras pārvēršana starp galvenajām skalām
	Kelvins	Celsija	Fārenheita
Kelvins (K)		C + 273,15	= (F + 459,67) / 1,8
Celsija (°C)	K – 273,15		= (F – 32) / 1,8
Fārenheita (°F)	K 1,8 − 459,67	C 1,8 + 32

Temperatūras skalu salīdzinājums

Apraksts	Kelvins	Celsija	Fārenheita	Ņūtons	Reaumur
Absolūtā nulle		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
Fārenheita maisījuma kušanas temperatūra (sāls un ledus vienādos daudzumos)	255.37	−17.78		−5.87	−14.22
Ūdens sasalšanas punkts ( normāli apstākļi)	273.15
Vidējā cilvēka ķermeņa temperatūra ¹	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
Ūdens viršanas temperatūra (normālos apstākļos)	373.15
Saules virsmas temperatūra	5800	5526	9980	1823	4421

¹ Normāla cilvēka ķermeņa temperatūra ir 36,6 °C ±0,7 °C vai 98,2 °F ±1,3 °F. Parasti norādītā vērtība 98,6 °F ir precīza 19. gadsimta Vācijas vērtības 37 °C pārvēršana Fārenheitā. Tā kā šī vērtība nav diapazonā normāla temperatūra saskaņā ar mūsdienu priekšstatiem mēs varam teikt, ka tas satur pārmērīgu (nepareizu) precizitāti. Dažas vērtības šajā tabulā ir noapaļotas.

Fārenheita un Celsija skalu salīdzinājums

(oF- Fārenheita skala, oC- Celsija skala)

oF	oC		oF	oC		oF	oC		oF	oC
459.67 -450 -400 -350 -300 -250 -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65	273.15 -267.8 -240.0 -212.2 -184.4 -156.7 -128.9 -123.3 -117.8 -112.2 -106.7 -101.1 -95.6 -90.0 -84.4 -78.9 -73.3 -70.6 -67.8 -65.0 -62.2 -59.4 -56.7 -53.9		60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5	51.1 -48.3 -45.6 -42.8 -40.0 -37.2 -34.4 -31.7 -28.9 -28.3 -27.8 -27.2 -26.7 -26.1 -25.6 -25.0 -24.4 -23.9 -23.3 -22.8 -22.2 -21.7 -21.1 -20.6		4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19	20.0 -19.4 -18.9 -18.3 -17.8 -17.2 -16.7 -16.1 -15.6 -15.0 -14.4 -13.9 -13.3 -12.8 -12.2 -11.7 -11.1 -10.6 -10.0 -9.4 -8.9 -8.3 -7.8 -7.2		20 21 22 23 24 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 125 150 200	6.7 -6.1 -5.6 -5.0 -4.4 -3.9 -1.1 1.7 4.4 7.2 10.0 12.8 15.6 18.3 21.1 23.9 26.7 29.4 32.2 35.0 37.8 51.7 65.6 93.3

Lai pārvērstu grādus pēc Celsija uz Kelvinu, jums jāizmanto formula T=t+T 0 kur T ir temperatūra kelvinos, t ir temperatūra Celsija grādos, T 0 =273,15 kelvini. Celsija grāda izmērs ir vienāds ar Kelvinu.

Priekš kam izmanto fizikā vairākas temperatūras mērīšanas skalas? Nu ir - "Celsija" - ar to pietiktu, un tad - “pēc Fārenheita”, “pēc Reaumur”, “pēc Kelvina” un pat “pēc Rankina”, “pēc Ņūtona”... visi gribēja iesaistīties vēsturē un zinātnē.

Stāsts

Vārds “temperatūra” radās tajos laikos, kad cilvēki uzskatīja, ka vairāk apsildāmos ķermeņos ir lielāks daudzums īpašas vielas - kaloriju - nekā mazāk sakarsētajos. Tāpēc temperatūra tika uztverta kā ķermeņa vielas un kaloriju maisījuma stiprums. Šī iemesla dēļ alkoholisko dzērienu stipruma un temperatūras mērvienības tiek sauktas par vienādām - grādiem.

Tā kā temperatūra ir molekulu kinētiskā enerģija, ir skaidrs, ka visdabiskāk to mērīt enerģijas vienībās (t.i., SI sistēmā džoulos). Taču temperatūras mērīšana sākās ilgi pirms molekulārās kinētiskās teorijas radīšanas, tāpēc praktiskie svari temperatūru mēra konvencionālās mērvienībās – grādos.

Kelvina skala (K)

To 1848. gadā ierosināja angļu zinātnieks Viljams Tomsons(aka Lords Kelvins) kā precīzāku temperatūras mērīšanas veidu. Šajā skalā nulles punkts jeb absolūtā nulle atspoguļo visvairāk zema temperatūra, kas ir iespējams, tas ir, noteikts vielas teorētiskais stāvoklis, kurā tās molekulas pilnībā pārstāj kustēties. šo vērtību ieguva ar teorētiskais pētījums Gāzes īpašības zem nulles spiediena. Pēc grādu skalas absolūtā nulle jeb Kelvina nulle atbilst -273,15ºC. Tāpēc praksē 0ºC var pielīdzināt 273K. Līdz 1968. gadam mērvienību kelvins (K) sauca par Kelvina grādu (ºK). Izmanto termodinamikā.

Temperatūru mēra no absolūtās nulles (stāvoklis, kas atbilst minimālajai teorētiski iespējamai ķermeņa iekšējai enerģijai), un viens kelvins ir vienāds ar 1/273,15 attāluma no absolūtās nulles līdz ūdens trīskāršajam punktam (stāvoklim, kurā ledus, ūdens un ūdens tvaiki ir līdzsvarā). Boltzmana konstante tiek izmantota, lai pārvērstu kelvinus enerģijas vienībās. Tiek izmantotas arī atvasinātās mērvienības: kilokelvins, megakelvins, milikelvins utt.

Celsija skala (ºC)

1742. gadā zviedru astronoms Anderss Celsijs ierosināja savu skalu, kurā ūdens un ledus maisījuma temperatūra tika uzskatīta par nulli, un ūdens viršanas temperatūra tika pielīdzināta 100º. Intervāla simtā daļa starp šiem atskaites punktiem tiek ņemta par grādu. Šī skala ir racionālāka nekā Fārenheita un Reaumura skalas, un to plaši izmanto zinātnē un ikdienas dzīvē.

Tā kā ūdens sasalšanas un viršanas temperatūras nav precīzi noteiktas, Celsija skala pašlaik tiek definēta, izmantojot Kelvina skalu: Celsija grāds ir vienāds ar kelvinu, absolūtā nulle tiek uzskatīta par –273,15 °C. Celsija skala ir praktiski ļoti ērta, jo ūdens uz mūsu planētas ir ļoti izplatīts un uz tā balstās mūsu dzīve. Nulle pēc Celsija ir īpašs meteoroloģijas punkts, jo atmosfēras ūdens sasalšana visu būtiski maina.

Fārenheita skala (ºF)

To 1724. gada ziemā ierosināja vācu zinātnieks Gabriels Fārenheits. Šajā skalā punkts, līdz kuram vienā ļoti aukstā ziemas dienā (tā bija Dancigā un Fārenheitā), dzīvsudraba stabiņš nokrita zinātnieka termometrā, tika uzskatīts par nulli. Kā vēl vienu sākumpunktu viņš izvēlējās cilvēka ķermeņa temperatūru. Šis intervāls ir sadalīts 100 grādos. Saskaņā ar šo ne pārāk loģisko sistēmu ūdens sasalšanas temperatūra (tas ir, nulle grādi pēc Celsija) jūras līmenī izrādījās +32º, bet ūdens viršanas temperatūra +212º. Svari ir populāri Apvienotajā Karalistē un īpaši ASV.

Fārenheita grāds ir vienāds ar 5/9 grādiem pēc Celsija.

Pašreizējā Fārenheita skalas definīcija ir šāda: tā ir temperatūras skala, kurā 1 grāds (1 °F) ir vienāds ar 1/180 starpību starp ūdens viršanas temperatūru un ledus kušanas temperatūru atmosfēras spiedienā, un ledus kušanas temperatūra ir +32 °F. Temperatūra pēc Fārenheita skalas ir saistīta ar temperatūru pēc Celsija skalas (t °C) ar attiecību t °C = 5/9 (t °F - 32), 1 °F = 5/9 °C.

Reaumur skala (ºR)

1731. gadā franču zinātnieks Renē Antuāns de Reumūrs ierosināja temperatūras skalu, kuras pamatā ir spirta lietošana un kurai ir īpašība izplesties (kopā ar viņa izgudrotā spirta termometra aprakstu). Par zemāko atskaites punktu tika ņemts ūdens sasalšanas punkts. Reaumura pakāpe tika patvaļīgi definēta kā viena tūkstošdaļa no tilpuma, ko spirts aizņem termometra rezervuārā un caurulē nulles punktā. Normālos apstākļos ūdens viršanas temperatūra šajā skalā ir 80º. Reaumur skalas tagad visur ir izgājušas no lietošanas.

Mērvienība ir Reaumur grāds (°R), 1°R ir vienāds ar 1/80 no temperatūras intervāla starp atskaites punktiem - ledus kušanas temperatūru (0°R) un ūdens viršanas temperatūru (80°R).

1 °R = 1,25 °C.

Pašlaik mērogs ir izkritis no lietošanas, tas visilgāk izdzīvojis autora dzimtenē.

Rankina skala (ºRa)

Ierosināja skotu inženieris un fiziķis Viljams Rankins (Viljams Džons Makvorns Rankins (Rankine)). Tā nulle sakrīt ar termodinamiskās temperatūras nulli, un 1ºRa izmērā ir vienāds ar 5/9 K. Tas ir, princips ir tāds pats kā Kelvina skalā, tikai izmērā Rankine skala sakrīt nevis ar Celsija skalu, bet ar Fārenheita skalu. Šī sistēma Sadales temperatūras mērījumus nesaņēmu.

Temperatūras pārvēršana starp galvenajām skalām
	Kelvins	Celsija	Fārenheita
Kelvins (K)		C + 273,15	= (F + 459,67) / 1,8
Celsija (°C)	K – 273,15		= (F – 32) / 1,8
Fārenheita (°F)	K 1,8 − 459,67	C 1,8 + 32

Temperatūras skalu salīdzinājums

Apraksts	Kelvins	Celsija	Fārenheita	Ņūtons	Reaumur
Absolūtā nulle		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
Fārenheita maisījuma kušanas temperatūra (sāls un ledus vienādos daudzumos)	255.37	−17.78		−5.87	−14.22
Ūdens sasalšanas punkts (normālos apstākļos)	273.15
Vidējā cilvēka ķermeņa temperatūra ¹	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
Ūdens viršanas temperatūra (normālos apstākļos)	373.15	100	212
Saules virsmas temperatūra	5800	5526	9980	1823	4421

¹ Normāla cilvēka ķermeņa temperatūra ir 36,6 °C ±0,7 °C vai 98,2 °F ±1,3 °F. Parasti norādītā vērtība 98,6 °F ir precīza 19. gadsimta Vācijas vērtības 37 °C pārvēršana Fārenheitā. Tā kā šī vērtība nav normālās temperatūras diapazonā saskaņā ar mūsdienu koncepcijām, mēs varam teikt, ka tā satur pārmērīgu (nepareizu) precizitāti. Dažas vērtības šajā tabulā ir noapaļotas.

Fārenheita un Celsija skalu salīdzinājums

(oF- Fārenheita skala, oC- Celsija skala)