Температура дегеніміз не? Температура бірлігі - градус. Бу және газ температурасы

Әрбір адам күнделікті температураның түсінігіне қарсы тұрады. Термин біздің күнделікті өмірімізге мықтап кірді: біз микротолқынды пеште тағамды қыздырып, пешке тамақ дайындаймыз, көшедегі ауа-райына қызығушылықпен қараймыз, немесе өзендегі судың суық екендігін анықтаймыз - бәрі осы тұжырымдамамен тығыз байланысты. Температура дегеніміз не, бұл физикалық параметр дегеніміз не өлшенеді? Осы және басқа да сұрақтарға мақалада жауап берілетін болады.

Физикалық мөлшер

Термодинамикалық тепе-теңдіктегі оқшауланған жүйе тұрғысынан қандай температураны қарастырайық. Терминнің латын тілі пайда болды және «дұрыс араластыру», «қалыпты жағдай», «пропорционал» дегенді білдіреді. Бұл сан кез-келген макроскопиялық жүйенің термодинамикалық тепе-теңдік күйін сипаттайды. Оқшауланған жүйе тепе-теңдіктен шыққан жағдайда, энергия көп уақыт қыздырылған нысандардан уақыт өте келе қызып кетеді. Нәтиже бүкіл жүйеде температураны теңестіру (өзгерту) болып табылады. Бұл термодинамиканың алғашқы постулаттары (нөлдік нүктесі).

Температура жүйенің құрамдас бөліктерінің энергия деңгейлері мен жылдамдықтары, заттардың иондалуы дәрежесі, денелердің тепе-теңдік электромагниттік сәулелену қасиеттері, радиацияның жалпы тығыздығы бойынша бөлінуін анықтайды. Себебі термодинамикалық тепе-теңдікке жататын жүйе үшін аталған параметрлер бірдей, олар әдетте жүйенің температурасы деп аталады.

Плазма

Тепе-теңдік денелерінен басқа, мемлекет бір-біріне тең емес температуралық мәндермен сипатталатын жүйелер бар. Жақсы мысал - бұл плазма. Ол электроннан (жеңіл зарядталған бөлшектерден) және иондардан (ауыр зарядталған бөлшектерден) тұрады. Өздерінің соқтығысуларында электроннан электронға және ионнан ионға дейін энергияның жылдам өтуі бар. Бірақ гетерогенді элементтер арасында баяу ауысу бар. Плазма электрондар мен иондар тепе-теңдікке жақын орналасқан күйде болуы мүмкін. Бұл жағдайда бөлшектердің әр түрінің жеке температурасын алуға болады. Дегенмен, бұл параметрлер бір-бірінен өзгеше болады.

Магниттер

Бөлшектерде магнит сәті бар органдарда энергия тасымалдау әдетте баяу өтеді: сәттен бастап бағдаршамның өзгеруіне байланысты аударудан магниттік еркіндік дәрежесіне дейін. Демек, дененің кинетикалық параметрге сәйкес келмейтін температурасы бар күйлер бар. Бұл элементар бөлшектердің қозғалыстың қозғалысына сәйкес келеді. Магнит температурасы ішкі энергия бөлігін анықтайды. Ол оң немесе теріс болуы мүмкін. Теңдестіру үдерісінде энергиялар неғұрлым жоғары мәнге ие бөлшектерден, егер олар оң немесе теріс болса, температураның төменгі температурасы бар бөлшектерге тасымалданады. Жағымсыз жағдайда бұл процесс кері бағытта жүреді - теріс температура оңнан жоғары «жоғары» болады.

Неліктен бұл қажет?

Парадокс - бұл күнделікті өмірде де, өнеркәсіпте де өлшеу процесін жүзеге асыру үшін орташа адам қандай температураның екенін білудің қажеті жоқ. Ол осы объектінің немесе ортаны қыздыру дәрежесі екенін түсіну үшін жеткілікті, әсіресе, біз балалық шағынан осы терминдерді жақсы білетіндіктен. Шынында да, бұл параметрді өлшеуге арналған практикалық құралдардың көпшілігі жылу немесе салқындату деңгейінен өзгеше заттардың басқа қасиеттерін нақты өлшейді. Мысалы, қысым, электр кедергісі, көлем, т.б. Бұдан басқа, мұндай оқылымдар қажетті мәнге қолмен немесе автоматты түрде қайта есептеледі.

Температураны анықтау үшін физиканы зерттеудің қажеті жоқ. Осы принцип бойынша біздің планетамыздың көпшілігі өмір сүреді. Егер теледидар жұмыс істеп жатса, жартылай өткізгіш құрылғылардың өтпелі үрдістерін түсінудің қажеті жоқ , электр қуаты шығатын жерде немесе сигналдың спутниктік ыдысқа қалай шығатынын зерттеу. Адамдар әр облыста жүйені жөндеуге немесе жөндеуге болатын мамандар бар. Филистин өз миын бұзғысы келмейді, себебі суық сыраны сындырып, «қорапта» сабын операсын немесе футболын көруге болады.

Мен білгім келеді

Бірақ адамдар бар, көбінесе олар өз қызығушылығының деңгейінде немесе міндетті түрде физиканы оқып, температураны шынымен анықтайтын студенттер. Нәтижесінде, олардың іздестіруінде олар термодинамиканың Джунглиге түседі және оның нөлдік, бірінші және екінші заңдарын зерттейді. Сонымен қатар, қызық ақыл Карнот циклдары мен энтропияны түсінуге тиіс. Ал оның сапарының соңында ол температураның анықтамасы жұмысшы зат түріне тәуелді емес, жылжымалы термиялық жүйенің параметрі ретінде осы тұжырымдаманың мағынасына түсінік бермейді. Дегенмен көрінетін бөлігі халықаралық бірлік жүйесі (SI) қабылдаған дәреже болады.

Температура кинетикалық энергия ретінде

«Нақты» - молекулалық-кинетикалық теория деп аталатын тәсіл. Оның үстіне, жылу энергияның бір түрі ретінде қарастырылады. Мысалы, молекулалардың және атомдардың кинетикалық энергиясы, көптеген хаотикалық қозғалатын бөлшектердің орташаланған параметрі, дене температурасы деп аталатын нәрсе болып табылады. Осылайша, жылытылатын жүйенің бөлшектері суықтан жылдамырақ қозғалады.

Қарастырылып отырған кезең бөлшектердің тобына ортақ кинетикалық энергиямен тығыз байланысты болғандықтан, температураны өлшеу бірлігі ретінде джоульді пайдалану әбден заңды болар еді. Дегенмен, бұл болмайды, бұл элементар бөлшектердің жылу қозғалысының энергиясы джоульге қатысты өте аз екенін түсіндіреді. Сондықтан оны пайдалану қолайсыз. Жылу қозғалысы арнайы конверсия коэффициенті арқылы джулдан алынған бірлікпен өлшенеді.

Температура бірліктері

Бүгінгі күні осы параметрді көрсету үшін үш негізгі бірлік бар. Біздің елде температура, әдетте, Цельсий градусымен анықталады. Бұл өлшем бірлігінің қасында суды қатайту нүктесі жатыр - абсолютті мән. Бұл шыққан. Яғни мұздың пайда болатын суының температурасы нөлге тең. Бұл жағдайда су үлгісі болып табылады. Бұл шартты мән ыңғайлылық үшін алынды. Екінші абсолюттік мән - будың температурасы, яғни сұйық күйдегі судың газ тәріздес күйге ауысатын уақыты.

Келесі блок - Кельвин дәрежесі. Бұл жүйенің пайда болуы абсолютті нөлдік нүкте болып саналады . Сонымен, бір дәрежелі Кельвин бір дәрежелі Цельсийге тең . Жалғыз айырмашылық - шығу. Кельвин үшін бұл нөлдік минус 273.16 градусқа тең болады. 1954 жылы массасы мен өлшемдері бойынша Бас конференцияда «Kelvin» дәрежесін «келвин» деп аталатын температура бірлігі үшін ауыстыру туралы шешім қабылданды.

Өлшеудің үшінші жалпы бірлігі - Фаренгейт дәрежесі. 1960 жылға дейін олар ағылшын тілінде сөйлейтін барлық елдерде кеңінен қолданылады. Дегенмен, бүгінгі күннің өзінде АҚШ-тағы күнделікті өмірде осы бірлікті пайдаланады. Жүйе жоғарыда сипатталғандардан түбегейлі ерекшеленеді. Анықтау нүктесінде тұз, аммиак және су қосындысының қату температурасы 1: 1: 1 қатынасында қабылданады. Осылайша, Фаренгейт шкаласында судың мұздату нүктесі 32 градус, ал қайнау - 212 градус. Бұл жүйеде бір дәреже бұл температуралардың 1/180 айырмашылығы. Сонымен, 0-ден +100 градусқа дейін Фаренгейт ауқымы -18-ден +38 Цельсийге дейінгі диапазонға сәйкес келеді.

Абсолюттік нөлдік температура

Бұл опцияның не екенін білейік. Абсолютті нөл - бұл белгілі бір көлемдегі газ қысымының жоғалуы кезінде шектейтін температураның мәні. Бұл табиғатта ең төменгі мән. Михаил Ломоносовтың болжауынша, бұл «суықтың ең үлкені немесе соңғы деңгейі». Бұл Авогадро химиялық заңына сәйкес келеді: бірдей температура мен қысым жағдайында газдардың тең көлемінде бірдей молекулалар бар. Бұдан не керек? Қысымның немесе көлемнің жоғалып кетуі мүмкін минималды газ температурасы бар. Бұл абсолюттік шамасы Kelvin немесе 273 градус Цельсий бойынша нөлге тең.

Күн жүйесі туралы кейбір қызықты деректер

Күн бетіндегі температура 5700 Кельвинге, ал ядро орталығында - 15 миллион Келвинге жетеді. Күн жүйесіндегі планеталар жылу деңгейі бойынша бір бірінен өте ерекшеленеді. Осылайша, Жердің ішкі температурасы күннің бетіндей бірдей. Ең ыстық планета - Юпитер. Оның ядросының ортасындағы температура күн бетіне қарағанда бес есе жоғары. Бірақ параметрдің ең төмен мәні Айдың бетіне бекітілген - бұл тек 30 Кельвин болды. Бұл мән Плутоның бетіне қарағанда әлдеқайда төмен.

Жер туралы фактілер

1. Адамның ең жоғары температурасы 4 миллиард градус Цельсий болды. Бұл мән Күннің ядросының температурасынан 250 есе артық. Brookhaven Нью-Йорк Табиғи Лабораториясы ион коллайдерінде жазылған, ұзындығы шамамен 4 шақырым.

2. Біздің планетамыздағы температура да әрдайым мінсіз және ыңғайлы емес. Мысалы, Якутиядағы Верхоньянск қаласында қыста температура минус 45 градусқа дейін төмендейді. Бірақ Эфиопиядағы Даллелл қаласына керісінше жағдай. Мұнда орташа жылдық температура плюс 34 градус.

3. Адамдар жұмыс істейтін ең төтенше жағдайлар Оңтүстік Африкадағы алтын кеніштерінде тіркеледі. Шахтерлер плюс 65 градус Цельсий температурасында үш километр тереңдікте жұмыс істейді.