तापमान मान. तापमान का पता लगाना

कहानी

"तापमान" शब्द का उद्भव उन दिनों हुआ जब लोगों का मानना ​​था कि अधिक गर्म पिंडों में कम गर्म पिंडों की तुलना में अधिक मात्रा में एक विशेष पदार्थ - कैलोरी - होता है। इसलिए, तापमान को शरीर के पदार्थ और कैलोरी के मिश्रण की ताकत के रूप में माना जाता था। इस कारण से, मादक पेय पदार्थों की ताकत और तापमान को मापने की इकाइयों को समान - डिग्री कहा जाता है।

चूँकि तापमान अणुओं की गतिज ऊर्जा है, इसलिए यह स्पष्ट है कि इसे ऊर्जा इकाइयों में मापना सबसे स्वाभाविक है (अर्थात जूल में एसआई प्रणाली में)। हालाँकि, तापमान माप आणविक गतिज सिद्धांत के निर्माण से बहुत पहले शुरू हुआ था, इसलिए व्यावहारिक पैमाने पारंपरिक इकाइयों - डिग्री में तापमान को मापते हैं।

केल्विन स्केल

थर्मोडायनामिक्स केल्विन स्केल का उपयोग करता है, जिसमें तापमान को पूर्ण शून्य (किसी शरीर की न्यूनतम सैद्धांतिक रूप से संभव आंतरिक ऊर्जा के अनुरूप स्थिति) से मापा जाता है, और एक केल्विन पूर्ण शून्य से त्रिगुण बिंदु तक की दूरी के 1/273.16 के बराबर होता है। जल (वह अवस्था जिसमें बर्फ, पानी और पानी के जोड़े संतुलन में होते हैं)। बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक का उपयोग केल्विन को ऊर्जा इकाइयों में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। व्युत्पन्न इकाइयों का भी उपयोग किया जाता है: किलोकेल्विन, मेगाकेल्विन, मिलिकेल्विन, आदि।

सेल्सीयस

रोजमर्रा की जिंदगी में, सेल्सियस पैमाने का उपयोग किया जाता है, जिसमें 0 पानी का हिमांक है, और 100° वायुमंडलीय दबाव पर पानी का क्वथनांक है। चूंकि पानी के हिमांक और क्वथनांक अच्छी तरह से परिभाषित नहीं हैं, इसलिए सेल्सियस पैमाने को वर्तमान में केल्विन पैमाने का उपयोग करके परिभाषित किया जाता है: एक डिग्री सेल्सियस एक केल्विन के बराबर होता है, पूर्ण शून्य को -273.15 डिग्री सेल्सियस माना जाता है। सेल्सियस पैमाना व्यावहारिक रूप से बहुत सुविधाजनक है क्योंकि हमारे ग्रह पर पानी बहुत आम है और हमारा जीवन इस पर आधारित है। शून्य सेल्सियस मौसम विज्ञान के लिए एक विशेष बिंदु है, क्योंकि वायुमंडलीय पानी के जमने से सब कुछ महत्वपूर्ण रूप से बदल जाता है।

फ़ारेनहाइट

इंग्लैंड और विशेषकर संयुक्त राज्य अमेरिका में फ़ारेनहाइट पैमाने का उपयोग किया जाता है। यह पैमाना उस शहर के सबसे ठंडे सर्दियों के तापमान को मानव शरीर के तापमान फ़ारेनहाइट से 100 डिग्री तक विभाजित करता है। शून्य डिग्री सेल्सियस 32 डिग्री फ़ारेनहाइट है, और एक डिग्री फ़ारेनहाइट 5/9 डिग्री सेल्सियस है।

फ़ारेनहाइट पैमाने की वर्तमान परिभाषा इस प्रकार है: यह एक तापमान पैमाना है जिसमें 1 डिग्री (1 °F) पानी के क्वथनांक और वायुमंडलीय दबाव पर बर्फ के पिघलने के तापमान के बीच के अंतर के 1/180वें हिस्से के बराबर है, और बर्फ का गलनांक +32°F होता है। फ़ारेनहाइट तापमान सेल्सियस तापमान (t °C) से t °C = 5/9 (t °F - 32) के अनुपात से संबंधित है, अर्थात, 1 °F के तापमान में परिवर्तन 5/9 ° के परिवर्तन के अनुरूप है। सी। 1724 में जी. फ़ारेनहाइट द्वारा प्रस्तावित।

रेउमुर स्केल

1730 में आर. ए. रेउमुर द्वारा प्रस्तावित, जिन्होंने अपने द्वारा आविष्कार किए गए अल्कोहल थर्मामीटर का वर्णन किया था।

इकाई डिग्री रेउमुर (°R) है, 1 °R संदर्भ बिंदुओं के बीच तापमान अंतराल के 1/80 के बराबर है - बर्फ का पिघलने का तापमान (0 °R) और पानी का क्वथनांक (80 °R)

1 °R = 1.25 °C.

वर्तमान में, यह पैमाना उपयोग से बाहर हो गया है; यह लेखक की मातृभूमि फ्रांस में सबसे लंबे समय तक जीवित रहा।

मुख्य पैमानों के बीच तापमान का रूपांतरण
	केल्विन	सेल्सीयस	फ़ारेनहाइट
केल्विन (के)		सी + 273.15	= (एफ + 459.67)/1.8
सेल्सियस (डिग्री सेल्सियस)	के - 273.15		= (एफ − 32) / 1.8
फ़ारेनहाइट (°F)	के 1.8 − 459.67	सी 1.8 + 32

तापमान पैमानों की तुलना

विवरण	केल्विन	सेल्सीयस	फ़ारेनहाइट	न्यूटन	थर्मामीटर
परम शून्य		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
फारेनहाइट (नमक और बर्फ समान मात्रा में) के मिश्रण का पिघलने का तापमान	255.37	−17.78		−5.87	−14.22
पानी का हिमांक बिंदु (सामान्य स्थिति)	273.15
औसत मानव शरीर का तापमान ¹	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
पानी का क्वथनांक (सामान्य स्थिति)	373.15
सौर सतह का तापमान	5800	5526	9980	1823	4421

¹ सामान्य मानव शरीर का तापमान 36.6 °C ±0.7 °C, या 98.2 °F ±1.3 °F होता है। सामान्यतः उद्धृत 98.6 डिग्री फ़ारेनहाइट का मान 19वीं सदी के जर्मन मान 37 डिग्री सेल्सियस के फ़ारेनहाइट का सटीक रूपांतरण है। चूँकि यह मान आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार सामान्य तापमान की सीमा के भीतर नहीं है, इसलिए हम कह सकते हैं कि इसमें अत्यधिक (गलत) सटीकता है। इस तालिका में कुछ मानों को पूर्णांकित किया गया है।

फारेनहाइट और सेल्सियस पैमाने की तुलना

(का- फ़ारेनहाइट स्केल, ओसी- सेल्सियस स्केल)

हेएफ	हेसी		हेएफ	हेसी		हेएफ	हेसी		हेएफ	हेसी
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

डिग्री सेल्सियस को केल्विन में बदलने के लिए, आपको सूत्र का उपयोग करना होगा टी=टी+टी 0जहां T केल्विन में तापमान है, t तापमान डिग्री सेल्सियस में है, T 0 =273.15 केल्विन है। एक डिग्री सेल्सियस का आकार केल्विन के बराबर होता है।

तापमान एक भौतिक मात्रा है जो एक स्थूल प्रणाली के थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति को दर्शाती है। किसी पृथक प्रणाली के सभी हिस्सों के लिए तापमान समान होता है जो थर्मोडायनामिक संतुलन में होता है। यदि एक पृथक थर्मोडायनामिक प्रणाली संतुलन में नहीं है, तो समय के साथ सिस्टम के अधिक गर्म हिस्सों से कम गर्म हिस्सों में ऊर्जा (गर्मी हस्तांतरण) के संक्रमण से पूरे सिस्टम में तापमान बराबर हो जाता है (थर्मोडायनामिक्स का शून्य नियम)। संतुलन की स्थिति में, तापमान शरीर के कणों की औसत गतिज ऊर्जा के समानुपाती होता है।

तापमान सीधे तौर पर नहीं मापा जा सकता. तापमान में परिवर्तन का आकलन पिंडों के अन्य भौतिक गुणों (आयतन, दबाव, विद्युत प्रतिरोध, ईएमएफ, विकिरण तीव्रता, आदि) में परिवर्तन से किया जाता है जो विशिष्ट रूप से इससे संबंधित होते हैं (तथाकथित थर्मोडायनामिक गुण)। तापमान मापने की किसी भी विधि में तापमान पैमाने को परिभाषित करना शामिल होता है।

मापे गए तापमान की विभिन्न श्रेणियों के लिए तापमान मापने के तरीके अलग-अलग होते हैं, वे माप की स्थितियों और आवश्यक सटीकता पर निर्भर करते हैं। उन्हें दो मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है: संपर्क और गैर-संपर्क। संपर्क विधियों की विशेषता इस तथ्य से होती है कि माध्यम के तापमान को मापने वाला उपकरण इसके साथ थर्मल संतुलन में होना चाहिए, यानी। उसका तापमान उसके जैसा ही है। तापमान मापने के लिए सभी उपकरणों के मुख्य घटक संवेदनशील तत्व हैं, जहां थर्मोमेट्रिक संपत्ति का एहसास होता है, और तत्व से जुड़े मापने वाले उपकरण होते हैं।

एक आदर्श गैस के आणविक गतिज सिद्धांत के अनुसार, तापमान एक मात्रा है जो एक आदर्श गैस के अणुओं की अनुवादात्मक गति की औसत गतिज ऊर्जा को दर्शाती है। तापमान के थर्मोडायनामिक अर्थ को ध्यान में रखते हुए, हम किसी भी पिंड के तापमान की माप को एक आदर्श गैस के अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा की माप तक कम कर सकते हैं।

हालाँकि, व्यवहार में, अणुओं की ऊर्जा को उनकी गति से नहीं मापा जाता है, बल्कि गैस के दबाव से मापा जाता है, जो ऊर्जा के सीधे आनुपातिक होता है।

एक आदर्श गैस के आणविक गतिज सिद्धांत के अनुसार, तापमान टीअणुओं की स्थानांतरीय गति की औसत गतिज ऊर्जा का माप है:

कहाँ
जे/सी- बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक;

टी- केल्विन में पूर्ण तापमान।

एक आदर्श गैस के आणविक गतिज सिद्धांत का मूल समीकरण, दबाव की निर्भरता स्थापित करना गैस अणुओं की स्थानांतरीय गति की गतिज ऊर्जा से, इसका रूप होता है:

, (2)

कहाँ – प्रति इकाई आयतन में अणुओं की संख्या, अर्थात्। एकाग्रता।

समीकरण (1) और (2) का उपयोग करके, हम निर्भरता प्राप्त करते हैं

(3)

दबाव और तापमान के बीच, जो हमें यह स्थापित करने की अनुमति देता है कि एक आदर्श गैस का दबाव उसके पूर्ण तापमान और अणुओं की सांद्रता के समानुपाती होता है, जहाँ

(4)

तापमान माप निम्नलिखित दो प्रायोगिक तथ्यों पर आधारित है:

क) यदि दो पिंड हैं, जिनमें से प्रत्येक एक ही तीसरे पिंड के साथ तापीय संतुलन में है, तो तीनों पिंडों का तापमान समान है;

बी) तापमान में परिवर्तन हमेशा कम से कम एक पैरामीटर में निरंतर परिवर्तन के साथ होता है, तापमान की गिनती नहीं करता है, जो शरीर की स्थिति को दर्शाता है, उदाहरण के लिए: मात्रा, दबाव, विद्युत चालकता, आदि। ये प्रावधान आपको विभिन्न पिंडों को स्वयं संपर्क में लाए बिना उनके तापमान की तुलना करने की अनुमति देते हैं।

दूसरी स्थिति आपको थर्मोमेट्रिक के रूप में किसी एक पैरामीटर का चयन करने की अनुमति देती है।

सामान्य तौर पर, तापमान को उसकी एन्ट्रापी के संबंध में समग्र रूप से ऊर्जा के व्युत्पन्न के रूप में परिभाषित किया जाता है। इस प्रकार परिभाषित तापमान सदैव धनात्मक होता है (चूँकि गतिज ऊर्जा सदैव धनात्मक होती है), इसे थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने पर तापमान या तापमान कहा जाता है और दर्शाया जाता है टी. निरपेक्ष तापमान की SI (इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ़ यूनिट्स) इकाई केल्विन है ( को). "परिचय" देखें. तापमान अक्सर सेल्सियस पैमाने पर मापा जाता है (
), यह के साथ जुड़ा हुआ है टी (को) समानता

;
(5)

कहाँ
- गैस के आयतन विस्तार का तापीय गुणांक।

• तापमान (लैटिन टेम्परेचर से - उचित मिश्रण, सामान्य अवस्था) एक भौतिक मात्रा है जो थर्मोडायनामिक प्रणाली की विशेषता बताती है और शरीर के ताप की विभिन्न डिग्री की सहज अवधारणा को मात्रात्मक रूप से व्यक्त करती है।

  जीवित प्राणी गर्मी और ठंड की संवेदनाओं को सीधे अपनी इंद्रियों के माध्यम से महसूस करने में सक्षम होते हैं। हालाँकि, तापमान का सटीक निर्धारण करने के लिए आवश्यक है कि उपकरणों का उपयोग करके तापमान को निष्पक्ष रूप से मापा जाए। ऐसे उपकरणों को थर्मामीटर कहा जाता है और तथाकथित अनुभवजन्य तापमान को मापते हैं। अनुभवजन्य तापमान पैमाने में, दो संदर्भ बिंदु और उनके बीच विभाजनों की संख्या स्थापित की जाती है - इस प्रकार वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले सेल्सियस, फ़ारेनहाइट और अन्य पैमाने पेश किए गए थे। केल्विन में मापा गया पूर्ण तापमान एक समय में एक संदर्भ बिंदु दर्ज किया जाता है, इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि प्रकृति में न्यूनतम तापमान सीमा होती है - पूर्ण शून्य। ऊपरी तापमान मान प्लैंक तापमान द्वारा सीमित है।

  यदि कोई प्रणाली तापीय संतुलन में है, तो उसके सभी भागों का तापमान समान होता है। अन्यथा, सिस्टम में ऊर्जा को सिस्टम के अधिक गर्म हिस्सों से कम गर्म हिस्सों में स्थानांतरित किया जाता है, जिससे सिस्टम में तापमान बराबर हो जाता है, और हम सिस्टम में तापमान वितरण या स्केलर तापमान क्षेत्र के बारे में बात करते हैं। थर्मोडायनामिक्स में, तापमान एक गहन थर्मोडायनामिक मात्रा है।

  थर्मोडायनामिक के साथ-साथ, तापमान की अन्य परिभाषाएँ भौतिकी की अन्य शाखाओं में भी पेश की जा सकती हैं। आणविक गतिज सिद्धांत से पता चलता है कि तापमान प्रणाली के कणों की औसत गतिज ऊर्जा के समानुपाती होता है। तापमान ऊर्जा के स्तर के अनुसार प्रणाली के कणों का वितरण निर्धारित करता है (मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मैन सांख्यिकी देखें), वेग के अनुसार कणों का वितरण (मैक्सवेल वितरण देखें), पदार्थ के आयनीकरण की डिग्री (साहा समीकरण देखें), वर्णक्रमीय विकिरण घनत्व ( प्लैंक फॉर्मूला देखें), कुल आयतन विकिरण घनत्व (स्टीफन-बोल्ट्जमैन कानून देखें), आदि। बोल्ट्जमैन वितरण में एक पैरामीटर के रूप में शामिल तापमान को अक्सर उत्तेजना तापमान कहा जाता है, मैक्सवेल वितरण में - गतिज तापमान, साहा सूत्र में - आयनीकरण तापमान, स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मैन कानून में - विकिरण तापमान। थर्मोडायनामिक संतुलन में एक प्रणाली के लिए, ये सभी पैरामीटर एक दूसरे के बराबर हैं, और उन्हें बस सिस्टम का तापमान कहा जाता है।

  अंतर्राष्ट्रीय मात्रा प्रणाली (आईएसक्यू) में, थर्मोडायनामिक तापमान को प्रणाली की सात बुनियादी भौतिक मात्राओं में से एक के रूप में चुना जाता है। इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ़ यूनिट्स (एसआई) में, जो इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ़ यूनिट्स पर आधारित है, इस तापमान की इकाई, केल्विन, सात आधार एसआई इकाइयों में से एक है। एसआई प्रणाली और व्यवहार में, सेल्सियस तापमान का भी उपयोग किया जाता है; इसकी इकाई डिग्री सेल्सियस (डिग्री सेल्सियस) है, जो केल्विन के आकार के बराबर है। यह सुविधाजनक है, क्योंकि पृथ्वी पर अधिकांश जलवायु प्रक्रियाएं और जीवित प्रकृति में प्रक्रियाएं -50 से +50 डिग्री सेल्सियस तक की सीमा से जुड़ी हैं।

प्रत्येक व्यक्ति प्रतिदिन तापमान की अवधारणा का सामना करता है। यह शब्द हमारे दैनिक जीवन में दृढ़ता से प्रवेश कर गया है: हम माइक्रोवेव ओवन में खाना गर्म करते हैं या ओवन में खाना पकाते हैं, हम बाहर के मौसम में रुचि रखते हैं या यह पता लगाते हैं कि नदी में पानी ठंडा है या नहीं - यह सब इस अवधारणा से निकटता से संबंधित है। . तापमान क्या है, इस भौतिक पैरामीटर का क्या मतलब है, इसे कैसे मापा जाता है? हम लेख में इन और अन्य सवालों के जवाब देंगे।

भौतिक मात्रा

आइए देखें कि थर्मोडायनामिक संतुलन में एक पृथक प्रणाली के दृष्टिकोण से तापमान क्या है। यह शब्द लैटिन से आया है और इसका अर्थ है "उचित मिश्रण", "सामान्य स्थिति", "आनुपातिकता"। यह मात्रा किसी भी स्थूल प्रणाली के थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति को दर्शाती है। ऐसे मामले में जब एक पृथक प्रणाली संतुलन से बाहर हो जाती है, तो समय के साथ अधिक गर्म वस्तुओं से कम गर्म वस्तुओं में ऊर्जा का संक्रमण होता है। इसका परिणाम पूरे सिस्टम में तापमान का बराबर होना (परिवर्तन) है। यह ऊष्मागतिकी का प्रथम अभिधारणा (शून्य नियम) है।

तापमान ऊर्जा स्तर और गति, पदार्थों के आयनीकरण की डिग्री, निकायों के संतुलन विद्युत चुम्बकीय विकिरण के गुणों और कुल वॉल्यूमेट्रिक विकिरण घनत्व द्वारा प्रणाली के घटक कणों के वितरण को निर्धारित करता है। चूँकि एक ऐसी प्रणाली के लिए जो थर्मोडायनामिक संतुलन में है, सूचीबद्ध पैरामीटर समान हैं, उन्हें आमतौर पर सिस्टम का तापमान कहा जाता है।

प्लाज्मा

संतुलन निकायों के अलावा, ऐसी प्रणालियाँ हैं जिनमें राज्य को कई तापमान मूल्यों की विशेषता होती है जो एक दूसरे के बराबर नहीं होते हैं। इसका एक अच्छा उदाहरण प्लाज़्मा है। इसमें इलेक्ट्रॉन (प्रकाश आवेशित कण) और आयन (भारी आवेशित कण) होते हैं। जब वे टकराते हैं, तो इलेक्ट्रॉन से इलेक्ट्रॉन और आयन से आयन में ऊर्जा का तेजी से स्थानांतरण होता है। लेकिन विषम तत्वों के बीच धीमी गति से संक्रमण होता है। प्लाज्मा ऐसी स्थिति में हो सकता है जिसमें इलेक्ट्रॉन और आयन व्यक्तिगत रूप से संतुलन के करीब हों। इस मामले में, प्रत्येक प्रकार के कण के लिए अलग-अलग तापमान मानना ​​संभव है। हालाँकि, ये पैरामीटर एक दूसरे से भिन्न होंगे।

चुम्बक

जिन पिंडों में कणों का चुंबकीय क्षण होता है, उनमें ऊर्जा स्थानांतरण आमतौर पर धीरे-धीरे होता है: अनुवादात्मक से चुंबकीय स्वतंत्रता की डिग्री तक, जो क्षण की दिशा बदलने की संभावना से जुड़े होते हैं। यह पता चला है कि ऐसी स्थितियाँ हैं जिनमें शरीर को ऐसे तापमान की विशेषता होती है जो गतिज पैरामीटर से मेल नहीं खाता है। यह प्राथमिक कणों की आगे की गति से मेल खाता है। चुंबकीय तापमान आंतरिक ऊर्जा का हिस्सा निर्धारित करता है। यह सकारात्मक और नकारात्मक दोनों हो सकता है. समकरण प्रक्रिया के दौरान, ऊर्जा को उच्च तापमान वाले कणों से कम तापमान वाले कणों में स्थानांतरित किया जाएगा, यदि वे सकारात्मक या नकारात्मक दोनों हैं। विपरीत स्थिति में, यह प्रक्रिया विपरीत दिशा में आगे बढ़ेगी - नकारात्मक तापमान सकारात्मक तापमान से "अधिक" होगा।

यह क्यों आवश्यक है?

विरोधाभास यह है कि औसत व्यक्ति को रोजमर्रा की जिंदगी और उद्योग दोनों में माप प्रक्रिया को पूरा करने के लिए यह जानने की भी आवश्यकता नहीं है कि तापमान क्या है। उसके लिए यह समझना पर्याप्त होगा कि यह किसी वस्तु या वातावरण के गर्म होने की डिग्री है, खासकर जब से हम बचपन से इन शब्दों से परिचित हैं। दरअसल, इस पैरामीटर को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए अधिकांश व्यावहारिक उपकरण वास्तव में पदार्थों के अन्य गुणों को मापते हैं जो हीटिंग या शीतलन के स्तर के आधार पर बदलते हैं। उदाहरण के लिए, दबाव, विद्युत प्रतिरोध, आयतन, आदि। इसके अलावा, ऐसी रीडिंग मैन्युअल रूप से या स्वचालित रूप से आवश्यक मान पर पुनर्गणना की जाती है।

यह पता चला है कि तापमान निर्धारित करने के लिए भौतिकी का अध्ययन करने की कोई आवश्यकता नहीं है। हमारे ग्रह की अधिकांश जनसंख्या इसी सिद्धांत के अनुसार जीवन यापन करती है। यदि टीवी काम कर रहा है, तो सेमीकंडक्टर उपकरणों की क्षणिक प्रक्रियाओं को समझने, आउटलेट में बिजली कहां से आती है या सैटेलाइट डिश पर सिग्नल कैसे आता है, इसका अध्ययन करने की कोई आवश्यकता नहीं है। लोग इस तथ्य के आदी हैं कि हर क्षेत्र में ऐसे विशेषज्ञ होते हैं जो सिस्टम की मरम्मत या डिबग कर सकते हैं। औसत व्यक्ति अपने दिमाग पर ज़ोर नहीं डालना चाहता, क्योंकि ठंडी बीयर पीते हुए "बॉक्स" पर सोप ओपेरा या फ़ुटबॉल देखना कहीं बेहतर है।

और मैं जानना चाहता हूं

लेकिन ऐसे लोग हैं, ज्यादातर ये छात्र होते हैं, जो या तो जिज्ञासा से या आवश्यकता से बाहर, भौतिकी का अध्ययन करने और यह निर्धारित करने के लिए मजबूर होते हैं कि तापमान वास्तव में क्या है। परिणामस्वरूप, अपनी खोज में वे खुद को थर्मोडायनामिक्स के जंगल में पाते हैं और इसके शून्य, पहले और दूसरे नियमों का अध्ययन करते हैं। इसके अलावा, जिज्ञासु दिमाग को कार्नोट चक्र और एन्ट्रापी को समझना होगा। और अपनी यात्रा के अंत में, वह शायद स्वीकार करेंगे कि तापमान को एक प्रतिवर्ती थर्मल सिस्टम के पैरामीटर के रूप में परिभाषित करना, जो काम करने वाले पदार्थ के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है, इस अवधारणा की भावना में स्पष्टता नहीं जोड़ेगा। और फिर भी, दृश्य भाग अंतरराष्ट्रीय इकाइयों की प्रणाली (एसआई) द्वारा स्वीकृत कुछ डिग्री होगा।

गतिज ऊर्जा के रूप में तापमान

अधिक "मूर्त" दृष्टिकोण को आणविक गतिज सिद्धांत कहा जाता है। इससे यह विचार बनता है कि ऊष्मा को ऊर्जा का ही एक रूप माना जाता है। उदाहरण के लिए, अणुओं और परमाणुओं की गतिज ऊर्जा, एक पैरामीटर जो बड़ी संख्या में अव्यवस्थित रूप से गतिशील कणों पर औसत होता है, वह उस माप के रूप में सामने आता है जिसे आमतौर पर किसी शरीर का तापमान कहा जाता है। इस प्रकार, गर्म प्रणाली में कण ठंडी प्रणाली की तुलना में तेजी से चलते हैं।

चूँकि विचाराधीन शब्द कणों के समूह की औसत गतिज ऊर्जा से निकटता से संबंधित है, इसलिए तापमान माप की एक इकाई के रूप में जूल का उपयोग करना काफी स्वाभाविक होगा। हालाँकि, ऐसा नहीं होता है, जो इस तथ्य से समझाया गया है कि प्राथमिक कणों की तापीय गति की ऊर्जा जूल के संबंध में बहुत कम है। इसलिए, इसका उपयोग करना असुविधाजनक है। थर्मल गति को एक विशेष रूपांतरण कारक का उपयोग करके जूल से प्राप्त इकाइयों में मापा जाता है।

तापमान इकाइयाँ

आज, इस पैरामीटर को प्रदर्शित करने के लिए तीन मुख्य इकाइयों का उपयोग किया जाता है। हमारे देश में तापमान आमतौर पर डिग्री सेल्सियस में निर्धारित किया जाता है। माप की यह इकाई पानी के जमने के बिंदु - निरपेक्ष मान - पर आधारित है। यह शुरुआती बिंदु है. यानी जिस पानी पर बर्फ बनना शुरू होती है उसका तापमान शून्य होता है। इस मामले में, पानी एक अनुकरणीय मापदण्ड के रूप में कार्य करता है। सुविधा के लिए इस परिपाटी को अपनाया गया है। दूसरा निरपेक्ष मान वाष्प तापमान है, अर्थात वह क्षण जब पानी तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में परिवर्तित होता है।

अगली इकाई डिग्री केल्विन है। इस प्रणाली का उद्गम पूर्ण शून्य बिंदु माना जाता है। तो, एक डिग्री केल्विन एक डिग्री सेल्सियस के बराबर है। एकमात्र अंतर शुरुआती बिंदु का है। हमने पाया कि शून्य केल्विन शून्य से 273.16 डिग्री सेल्सियस के बराबर होगा। 1954 में, वज़न और माप पर सामान्य सम्मेलन ने तापमान की इकाई के लिए "केल्विन" शब्द को "केल्विन" से बदलने का निर्णय लिया।

माप की तीसरी आम तौर पर स्वीकृत इकाई डिग्री फ़ारेनहाइट है। 1960 तक, सभी अंग्रेजी भाषी देशों में इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था। हालाँकि, यह इकाई अभी भी संयुक्त राज्य अमेरिका में रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग की जाती है। यह प्रणाली ऊपर वर्णित प्रणाली से मौलिक रूप से भिन्न है। 1:1:1 के अनुपात में नमक, अमोनिया और पानी के मिश्रण का हिमीकरण तापमान प्रारंभिक बिंदु के रूप में लिया जाता है। तो, फ़ारेनहाइट पैमाने पर, पानी का हिमांक बिंदु प्लस 32 डिग्री है, और क्वथनांक प्लस 212 डिग्री है। इस प्रणाली में, एक डिग्री इन तापमानों के बीच के अंतर के 1/180 के बराबर है। इस प्रकार, 0 से +100 डिग्री फ़ारेनहाइट तक की सीमा -18 से +38 सेल्सियस तक की सीमा से मेल खाती है।

पूर्ण शून्य तापमान

आइए जानें कि इस पैरामीटर का क्या मतलब है। परम शून्य उस सीमित तापमान का मान है जिस पर एक निश्चित आयतन के लिए आदर्श गैस का दबाव शून्य हो जाता है। यह प्रकृति में सबसे कम मूल्य है। जैसा कि मिखाइलो लोमोनोसोव ने भविष्यवाणी की थी, "यह ठंड की सबसे बड़ी या आखिरी डिग्री है।" इससे एवोगैड्रो के रासायनिक नियम का पालन होता है: समान तापमान और दबाव के अधीन गैसों की समान मात्रा में अणुओं की समान संख्या होती है। इससे क्या निष्कर्ष निकलता है? किसी गैस का एक न्यूनतम तापमान होता है जिस पर उसका दबाव या आयतन शून्य हो जाता है। यह निरपेक्ष मान शून्य केल्विन या 273 डिग्री सेल्सियस से मेल खाता है।

सौरमंडल के बारे में कुछ रोचक तथ्य

सूर्य की सतह पर तापमान 5700 केल्विन तक पहुँच जाता है, और कोर के केंद्र में - 15 मिलियन केल्विन तक। ताप स्तर के मामले में सौर मंडल के ग्रह एक दूसरे से बहुत भिन्न हैं। इस प्रकार, हमारी पृथ्वी के कोर का तापमान लगभग सूर्य की सतह के समान ही है। बृहस्पति को सबसे गर्म ग्रह माना जाता है। इसके केंद्र का तापमान सूर्य की सतह की तुलना में पांच गुना अधिक है। लेकिन पैरामीटर का सबसे कम मान चंद्रमा की सतह पर दर्ज किया गया था - यह केवल 30 केल्विन था। यह मान प्लूटो की सतह से भी कम है।

पृथ्वी के बारे में तथ्य

1. मनुष्य द्वारा दर्ज किया गया उच्चतम तापमान 4 अरब डिग्री सेल्सियस था। यह मान सूर्य के कोर के तापमान से 250 गुना अधिक है। यह रिकॉर्ड न्यूयॉर्क की ब्रुकहेवन प्राकृतिक प्रयोगशाला द्वारा एक आयन कोलाइडर में स्थापित किया गया था, जो लगभग 4 किलोमीटर लंबा है।

2. हमारे ग्रह पर तापमान भी हमेशा आदर्श और आरामदायक नहीं होता है। उदाहरण के लिए, याकुटिया के वेरख्नोयांस्क शहर में सर्दियों में तापमान शून्य से 45 डिग्री सेल्सियस नीचे तक गिर जाता है। लेकिन इथियोपिया के शहर डैलोल में हालात इसके उलट हैं. वहां औसत वार्षिक तापमान प्लस 34 डिग्री है।

3. सबसे विषम परिस्थितियाँ जिनमें लोग काम करते हैं, दक्षिण अफ्रीका में सोने की खदानों में दर्ज की गई हैं। खनिक प्लस 65 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर तीन किलोमीटर की गहराई पर काम करते हैं।

थर्मोडायनामिक तापमान

थर्मोडायनामिक तापमान(अंग्रेज़ी) थर्मोडायनामिक तापमान, जर्मन थर्मोडायनेमिस तापमान), या निरपेक्ष तापमान(अंग्रेज़ी) निरपेक्ष तापमान, जर्मन निरपेक्ष तापमान) थर्मोडायनामिक प्रणाली की स्थिति का एकमात्र कार्य है जो निकायों (सिस्टम) के बीच सहज ताप विनिमय की दिशा को दर्शाता है।

थर्मोडायनामिक तापमान को अक्षर T (\displaystyle T) द्वारा दर्शाया जाता है, इसे केल्विन में मापा जाता है (K द्वारा दर्शाया जाता है) और पूर्ण थर्मोडायनामिक स्केल (केल्विन स्केल) पर मापा जाता है। निरपेक्ष थर्मोडायनामिक पैमाना भौतिकी और थर्मोडायनामिक्स के समीकरणों में मौलिक पैमाना है।

आणविक गतिज सिद्धांत, अपनी ओर से, थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थितियों के तहत एक आदर्श गैस के अणुओं की अनुवादात्मक गति की औसत गतिज ऊर्जा के साथ निरपेक्ष तापमान को जोड़ता है:

1 2 m v ¯ 2 = 3 2 k T , (\displaystyle (\frac (1)(2))m(\bar (v))^(2)=(\frac (3)(2))kT,)

जहां m (\displaystyle m) ─ आणविक द्रव्यमान, v ¯ (\displaystyle (\bar (v))) ─ अणुओं की स्थानांतरीय गति का मूल माध्य वर्ग वेग, T (\displaystyle T) ─ निरपेक्ष तापमान, k (\displaystyle k ) ─ स्थिरांक बोल्ट्ज़मैन।

कहानी

तापमान माप ने अपने विकास में एक लंबा और कठिन सफर तय किया है। चूँकि तापमान को सीधे तौर पर नहीं मापा जा सकता, इसलिए इसे मापने के लिए थर्मोमेट्रिक निकायों के गुणों का उपयोग किया गया, जो कार्यात्मक रूप से तापमान पर निर्भर थे। इसी आधार पर विभिन्न तापमान पैमाने विकसित किये गये, जिन्हें कहा गया प्रयोगसिद्ध, और उनकी मदद से मापा गया तापमान अनुभवजन्य कहा जाता है। अनुभवजन्य पैमानों के महत्वपूर्ण नुकसान उनकी निरंतरता की कमी और विभिन्न थर्मोमेट्रिक निकायों के लिए तापमान मूल्यों के बीच विसंगति हैं: संदर्भ बिंदुओं के बीच और उनसे परे दोनों। अनुभवजन्य पैमानों की निरंतरता की कमी किसी ऐसे पदार्थ की प्रकृति में अनुपस्थिति के कारण होती है जो संभावित तापमान की पूरी श्रृंखला में अपने गुणों को बनाए रखने में सक्षम है। 1848 में, थॉमसन (लॉर्ड केल्विन) ने तापमान पैमाने की डिग्री को इस तरह से चुनने का प्रस्ताव रखा कि इसकी सीमा के भीतर एक आदर्श ताप इंजन की दक्षता समान हो। इसके बाद, 1854 में, उन्होंने थर्मोमेट्रिक निकायों के गुणों से स्वतंत्र थर्मोडायनामिक पैमाने के निर्माण के लिए व्युत्क्रम कार्नोट फ़ंक्शन का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा। हालाँकि, इस विचार का व्यावहारिक कार्यान्वयन असंभव निकला। 19वीं सदी की शुरुआत में, तापमान मापने के लिए एक "पूर्ण" उपकरण की तलाश में, वे फिर से गे-लुसाक और चार्ल्स के आदर्श गैसों के नियमों के आधार पर एक आदर्श गैस थर्मामीटर के विचार पर लौट आए। गैस थर्मामीटर लंबे समय तक पूर्ण तापमान को पुन: उत्पन्न करने का एकमात्र तरीका था। निरपेक्ष तापमान पैमाने को पुन: प्रस्तुत करने में नई दिशाएँ गैर-संपर्क थर्मोमेट्री में स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन समीकरण और संपर्क थर्मोमेट्री में हैरी (हैरी) नाइक्विस्ट समीकरण के उपयोग पर आधारित हैं।

थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने के निर्माण का भौतिक आधार

1. सैद्धांतिक रूप से थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने का निर्माण कार्नोट के प्रमेय के आधार पर किया जा सकता है, जो बताता है कि एक आदर्श ताप इंजन की दक्षता कार्यशील तरल पदार्थ की प्रकृति और इंजन के डिजाइन पर निर्भर नहीं करती है, और केवल इस पर निर्भर करती है हीटर और रेफ्रिजरेटर का तापमान।

η = Q 1 - Q 2 Q 1 = T 1 - T 2 T 1 , (\displaystyle \eta =(\frac (Q_(1)-Q_(2))(Q_(1)))=(\frac ( T_(1)-T_(2))(T_(1))),)

जहां Q 1 (\displaystyle Q_(1)) हीटर से कार्यशील द्रव (आदर्श गैस) द्वारा प्राप्त ऊष्मा की मात्रा है, Q 2 (\displaystyle Q_(2)) कार्यशील द्रव द्वारा दी गई ऊष्मा की मात्रा है रेफ्रिजरेटर, T 1 , T 2 ( \displaystyle T_(1),T_(2)) - क्रमशः हीटर और रेफ्रिजरेटर का तापमान।

उपरोक्त समीकरण से संबंध इस प्रकार है:

क्यू 1 क्यू 2 = टी 1 टी 2। (\displaystyle (\frac (Q_(1))(Q_(2)))=(\frac (T_(1))(T_(2))).)

इस संबंध का उपयोग निर्माण के लिए किया जा सकता है पूर्ण थर्मोडायनामिक तापमान. यदि कार्नोट चक्र Q 3 (\displaystyle Q_(3)) की इज़ोटेर्मल प्रक्रियाओं में से एक को पानी के त्रिक बिंदु (संदर्भ बिंदु) के तापमान पर किया जाता है, तो मनमाने ढंग से सेट करें ─ T 3 = 273, 16 K, (\ डिस्प्लेस्टाइल T_(3)=273(, )16\,K,) तो कोई अन्य तापमान सूत्र T = 273, 16 Q Q 3 (\displaystyle T=273(,)16(\frac (Q)( Q_(3)))) . इस प्रकार स्थापित तापमान पैमाना कहलाता है थर्मोडायनामिक केल्विन स्केल. दुर्भाग्य से, ऊष्मा की मात्रा मापने की सटीकता कम है, जो ऊपर वर्णित विधि को व्यवहार में लागू करने की अनुमति नहीं देती है।

2. यदि एक आदर्श गैस का उपयोग थर्मोमेट्रिक बॉडी के रूप में किया जाता है तो एक निरपेक्ष तापमान पैमाने का निर्माण किया जा सकता है। वास्तव में, क्लैपेरॉन समीकरण संबंध का तात्पर्य करता है

टी = पी वी आर। (\displaystyle T=(\frac (pV)(R)).)

यदि आप स्थिर आयतन के एक सीलबंद बर्तन में स्थित, आदर्श के गुणों के करीब गैस के दबाव को मापते हैं, तो इस तरह से आप एक तापमान पैमाना स्थापित कर सकते हैं, जिसे कहा जाता है आदर्श गैस।इस पैमाने का लाभ यह है कि V = c o n s t (\displaystyle V=const) पर एक आदर्श गैस का दबाव तापमान के साथ रैखिक रूप से बदलता रहता है। चूँकि अत्यधिक विरल गैसें भी आदर्श गैस से अपने गुणों में कुछ भिन्न होती हैं, इसलिए आदर्श गैस पैमाने का कार्यान्वयन कुछ कठिनाइयों से जुड़ा होता है।

3. थर्मोडायनामिक्स पर विभिन्न पाठ्यपुस्तकें इस बात का प्रमाण देती हैं कि आदर्श गैस पैमाने पर मापा गया तापमान थर्मोडायनामिक तापमान से मेल खाता है। हालाँकि, एक आरक्षण किया जाना चाहिए: इस तथ्य के बावजूद कि संख्यात्मक रूप से थर्मोडायनामिक और आदर्श गैस पैमाने बिल्कुल समान हैं, गुणात्मक दृष्टिकोण से उनके बीच एक बुनियादी अंतर है। केवल थर्मोडायनामिक स्केल थर्मोमेट्रिक पदार्थ के गुणों से बिल्कुल स्वतंत्र है।

4. जैसा कि पहले ही संकेत दिया गया है, थर्मोडायनामिक पैमाने के साथ-साथ आदर्श गैस पैमाने का सटीक पुनरुत्पादन गंभीर कठिनाइयों से भरा है। पहले मामले में, एक आदर्श ताप इंजन की इज़ोटेर्मल प्रक्रियाओं में आपूर्ति की जाने वाली और निकाली गई गर्मी की मात्रा को सावधानीपूर्वक मापना आवश्यक है। इस प्रकार की माप ग़लत है. गैस थर्मामीटर का उपयोग करके 10 से 1337 K तक की सीमा में थर्मोडायनामिक (आदर्श गैस) तापमान पैमाने का पुनरुत्पादन संभव है। उच्च तापमान पर, टैंक की दीवारों के माध्यम से वास्तविक गैस का प्रसार ध्यान देने योग्य होता है, और कई हजार डिग्री के तापमान पर, पॉलीएटोमिक गैसें परमाणुओं में विघटित हो जाती हैं। इससे भी अधिक तापमान पर, वास्तविक गैसें आयनित हो जाती हैं और प्लाज्मा में बदल जाती हैं, जो क्लैपेरॉन समीकरण का पालन नहीं करती है। कम दबाव पर हीलियम से भरे गैस थर्मामीटर द्वारा मापा जा सकने वाला न्यूनतम तापमान 1 K है। गैस थर्मामीटर की क्षमताओं से परे तापमान को मापने के लिए, विशेष माप विधियों का उपयोग किया जाता है। अधिक विवरण देखें. थर्मोमेट्री.

डालना बिंदु का निर्धारण

कम तापमान पर ईंधन आपूर्ति प्रणाली में मुख्य गड़बड़ी बादल बिंदु और ईंधन डालने के बिंदु से जुड़ी होती है। गैसोलीन के विपरीत, डीजल ईंधन में उच्च गलनांक वाले काफी मात्रा में हाइड्रोकार्बन हो सकते हैं, मुख्य रूप से पैराफिनिक (अल्केन) और सुगंधित हाइड्रोकार्बन।

जैसे-जैसे तापमान गिरता है, सबसे अधिक पिघलने वाले हाइड्रोकार्बन विभिन्न आकृतियों के क्रिस्टल के रूप में ईंधन से बाहर गिरते हैं, और ईंधन बादल बन जाता है। वह उच्चतम तापमान जिस पर ईंधन अपनी पारदर्शिता खो देता है, कहलाता है क्लाउड बिंदु. साथ ही, ईंधन अपनी तरलता संपत्ति नहीं खोता है। बढ़ते तापमान के साथ चिपचिपाहट का मूल्य थोड़ा बढ़ जाता है, हालांकि, क्रिस्टल, मोटे फिल्टर के माध्यम से प्रवेश करते हुए, ठीक फिल्टर पर ईंधन के लिए अभेद्य फिल्म बनाते हैं, जिससे ईंधन की आपूर्ति बंद हो जाती है। बादल बिंदु, एक नियम के रूप में, परिवेश के तापमान से 3-5 डिग्री सेल्सियस नीचे होना चाहिए। डीजल ईंधन के और अधिक ठंडा होने पर, अलग-अलग क्रिस्टल एक फ्रेम में एकत्रित हो जाते हैं जो पूरे ईंधन में व्याप्त हो जाता है और उसे बांध देता है। ईंधन अपनी तरलता खो देता है।

ईंधन के और अधिक ठंडा होने पर, उच्च पिघलने वाले हाइड्रोकार्बन के क्रिस्टल एकजुट होने लगते हैं, जिससे कोशिकाओं में एक स्थानिक जाली बन जाती है, जिसमें तरल हाइड्रोकार्बन रहते हैं। फिर परिणामी संरचना इतनी मजबूत हो जाती है कि ईंधन अपनी तरलता खो देता है - यह जम जाता है। उच्चतम तापमान जिस पर ईंधन अपनी तरलता खो देता है उसे प्रवाह बिंदु कहा जाता है। यह परिवेश के तापमान से 8-12 डिग्री सेल्सियस नीचे होना चाहिए। बिंदु डालनाजिस तापमान पर डीजल ईंधन को टेस्ट ट्यूब में डाला जाता है, जब कुछ शर्तों के तहत ठंडा किया जाता है, तो 1 मिनट के भीतर मेनिस्कस की स्थिति नहीं बदलती है जब टेस्ट ट्यूब ऊर्ध्वाधर से 45 डिग्री के कोण पर झुका हुआ होता है (GOST 20287-) 91). डीजल ईंधन का प्रवाह बिंदु एक सशर्त मूल्य है और केवल ईंधन के उपयोग की शर्तों को निर्धारित करने के लिए एक मार्गदर्शक के रूप में कार्य करता है।

उपकरण: ईंधन के बादल बिंदु का निर्धारण करने के लिए उपकरण; प्रयोगशाला तिपाई; मिश्रण को ठंडा करने के लिए अभिकर्मक (शून्य से 20 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान के लिए नमक-बर्फ; अल्कोहल और कार्बन डाइऑक्साइड - सूखी बर्फ - शून्य से 20 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान के लिए); परखनली; ईंधन का नमूना; सल्फ्यूरिक एसिड।

चावल। 2.3. बादल बिंदु और ईंधन डालने का बिंदु निर्धारित करने के लिए उपकरण: 1 - बाहरी परीक्षण ट्यूब; 2 - आंतरिक परीक्षण ट्यूब; 3 - प्लग; 4 - थर्मामीटर; 5 - हिलानेवाला

कार्य - आदेश:

ईंधन के बादल बिंदु को निर्धारित करने का सार इसे गहराई से ठंडा करना और इसकी स्थिति में परिवर्तनों का दृश्य रूप से निरीक्षण करना है। डालने के बिंदु को निर्धारित करने का सार गतिशीलता के नुकसान के बिंदु तक ईंधन को गहराई से ठंडा करना है।

1. परीक्षण किए जाने वाले ईंधन को अच्छी तरह से मिलाएं और इसे आंतरिक टेस्ट ट्यूब में निशान तक डालें (नीचे से 40 मिमी एक निशान है)। टेस्ट ट्यूब को कॉर्क स्टॉपर और थर्मामीटर से बंद करें। थर्मामीटर को इस प्रकार डालें कि उसका पारा बॉल टेस्ट ट्यूब में नीचे से 15 मिमी की दूरी पर और दीवारों से समान दूरी पर हो।

2. परीक्षण ईंधन को दूसरे परीक्षण ट्यूब में डालें, जिसका उपयोग पारदर्शिता मानक के रूप में किया जाता है।

3. उपकरण पात्र को शीतलन मिश्रण से भरें, जिसका स्तर परखनली में ईंधन स्तर से 30-40 मिमी ऊपर बनाए रखा जाना चाहिए। परीक्षण के दौरान शीतलक मिश्रण का तापमान हमेशा परीक्षण किए जा रहे ईंधन के तापमान से 15±2 डिग्री सेल्सियस कम होना चाहिए।

4. भीतरी ट्यूब को ईंधन और बाहरी ट्यूब में थर्मामीटर से सुरक्षित करें। आंतरिक दीवारों पर फॉगिंग से बचने के लिए, परखनलियों के बीच 0.5-1.0 मिली सल्फ्यूरिक एसिड डाला जाता है।

5. इकट्ठे उपकरण को शीतलन मिश्रण में रखें। ठंडा होने पर ईंधन को हर समय हिलाते रहें।

6. अपेक्षित बादल बिंदु से 5 डिग्री सेल्सियस पहले, परीक्षण ट्यूब को ठंडा मिश्रण से हटा दें, जल्दी से शराब में भिगोए हुए रूई से पोंछ लें, और मानक के साथ तुलना करें। तुलना निर्धारण की अवधि 12 सेकंड से अधिक नहीं है।

7. यदि ईंधन पारदर्शी मानक की तुलना में नहीं बदला है, तो परीक्षण ट्यूब को फिर से उपकरण पोत में उतारा जाता है और ईंधन के तापमान को कम करते हुए, हर डिग्री पर आगे निरीक्षण किया जाता है। पारदर्शी मानक के साथ ये तुलनात्मक अवलोकन तब तक किए जाते हैं जब तक कि ईंधन मानक से भिन्न न होने लगे, यानी जब उसमें मैलापन दिखाई देने लगे। किसी अज्ञात ईंधन नमूने के बादल बिंदु का निर्धारण करते समय, पहले प्रत्येक 5 डिग्री सेल्सियस पर ईंधन की स्थिति का अवलोकन करके इन तापमानों के मूल्यों को स्थापित करें।

8. बिंदु 1 और 2 के अनुसार ईंधन का प्रवाह बिंदु निर्धारित करने के लिए, परीक्षण निर्जलित (ताजा कैलक्लाइंड कैल्शियम क्लोराइड का उपयोग करके) ईंधन के साथ एक उपकरण तैयार करें। तैयार उपकरण को शीतलक वाले बर्तन में रखें। शीतलक मिश्रण का तापमान ईंधन के अपेक्षित प्रवाह बिंदु से 5 डिग्री सेल्सियस कम होना चाहिए।

9. इसे ठंडा करने वाले मिश्रण से निकाले बिना, डिवाइस को 45° के कोण पर झुकाएं और इसे एक मिनट तक इसी स्थिति में रखें, जब तक कि टेस्ट ट्यूब में परीक्षण ईंधन अपने डालने के बिंदु के अनुरूप तापमान तक नहीं पहुंच जाता।

10. कूलिंग मिश्रण से टेस्ट ट्यूब निकालें, दीवारों को अल्कोहल में भिगोए रूई से पोंछें और देखें कि क्या ईंधन मेनिस्कस स्थानांतरित हो गया है। यदि मेनिस्कस स्थानांतरित नहीं हुआ है, तो ईंधन जमे हुए रहता है, और इसके विपरीत। यदि ईंधन तापमान लगभग ज्ञात नहीं है, तो ईंधन तापमान में हर 5 डिग्री सेल्सियस की कमी पर मेनिस्कस विस्थापन परीक्षण किया जाता है। इस मामले में, मिश्रण का तापमान ईंधन तापमान से 4-5° नीचे बनाए रखा जाता है। परीक्षण के बाद, उपकरण और कार्यस्थल को उनकी मूल स्थिति में लौटा दें। परिणामी तापमान की तुलना GOST संकेतकों से करें।

गणना विधि द्वारा डीजल ईंधन की सीटेन संख्या का निर्धारण

डीजल ईंधन की स्व-प्रज्वलित करने की क्षमता का आकलन सीटेन संख्या (सीएन) द्वारा किया जाता है। उच्च गति वाले डीजल इंजनों के लिए ईंधन के स्व-प्रज्वलन का आकलन करने की विधि गैसोलीन के विस्फोट प्रतिरोध का आकलन करने की विधि के समान है। ऑटो-इग्निशन निर्धारित करने के लिए दो हाइड्रोकार्बन को संदर्भ ईंधन के रूप में चुना जाता है: सीटेन C16H34 और अल्फ़ामेथिलनेफ़थेलीन C10H7CH3। पहले हाइड्रोकार्बन के स्वतःस्फूर्त प्रज्वलन को पारंपरिक रूप से 100 के रूप में लिया जाता है, दूसरे के लिए - 0 के रूप में। उन्हें मिलाकर, आप 0 से 100 तक स्वतःस्फूर्त प्रज्वलन के साथ एक मिश्रण प्राप्त कर सकते हैं। इस प्रकार, सीटेन संख्याइसे एक सशर्त संकेतक कहा जाता है, जो संख्यात्मक रूप से अल्फ़ामिथाइलनैफ्थेलीन के साथ इसके मिश्रण में सीटेन के प्रतिशत के बराबर होता है, जो सहज प्रज्वलन के संदर्भ में परीक्षण नमूने से मेल खाता है।

डीजल ईंधन की सीटेन संख्या फ्लैश संयोग विधि (चित्र 2.4) द्वारा निर्धारित की जाती है।

आधुनिक इंजनों के परेशानी-मुक्त संचालन के लिए, गर्मियों में कम से कम 45 और सर्दियों में 50 सीटेन संख्या वाले ईंधन की आवश्यकता होती है, 45 से कम सीटेन संख्या के साथ, डीजल इंजन कठोरता से काम करते हैं, खासकर सर्दियों में, और 45 से ऊपर - धीरे से। हालाँकि, 60 से ऊपर सीटेन संख्या वाले ईंधन का उपयोग करना लाभहीन है, क्योंकि परिचालन गंभीरता में मामूली परिवर्तन होता है, और विशिष्ट ईंधन खपत बढ़ जाती है। उत्तरार्द्ध को इस तथ्य से समझाया गया है कि जब केंद्रीय आवृत्ति 55 से ऊपर बढ़ जाती है, तो इग्निशन विलंब अवधि (इंजन सिलेंडर में ईंधन की आपूर्ति के क्षण से दहन शुरू होने तक का समय) इतना छोटा होता है कि ईंधन नोजल के पास प्रज्वलित हो जाता है , और इंजेक्शन स्थल से दूर स्थित हवा लगभग दहन प्रक्रिया में भाग नहीं लेती है। परिणामस्वरूप, ईंधन पूरी तरह से नहीं जलता और इंजन की दक्षता कम हो जाती है।

डीजल ईंधन हमेशा आवश्यक स्व-प्रज्वलन प्रदान नहीं करता है, इसलिए सीटेन संख्या बढ़ाने की आवश्यकता है। दो मुख्य विधियाँ हैं: रासायनिक संरचना को बदलना और विशेष योजकों को शामिल करना।

जहां तक ​​विभिन्न परिवेश के तापमानों पर ठंडे इंजन की विश्वसनीयता की बात है, तो यह ईंधन के सीएन की तुलना में इंजन के डिजाइन और शुरुआती मोड पर काफी हद तक निर्भर करता है। दहन कक्ष में 350-400 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर, दहनशील मिश्रण अब प्रज्वलित नहीं हो पाएगा। डीजल क्रैंकशाफ्ट की न्यूनतम प्रारंभिक गति 100-120 मिनट-1 होनी चाहिए। और शुरुआती आवृत्ति जितनी अधिक होगी, संपीड़ित हवा का तापमान उतना ही अधिक होगा, और इसलिए इंजन शुरू करने की शर्तें।

सीटेन संख्या डीजल ईंधन बनाने वाले हाइड्रोकार्बन की सामग्री और संरचना पर निर्भर करती है। अल्केन्स की सीटेन संख्या सबसे अधिक है; सुगंधित हाइड्रोकार्बन की संख्या सबसे कम है। डीजल ईंधन में शामिल हाइड्रोकार्बन को केंद्रीय संख्या के अनुसार निम्नानुसार व्यवस्थित किया जाता है: 1 - अल्केन्स, 2 - साइक्लोअल्केन्स, 3 - आइसोअल्केन्स, 4 - एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन। हाइड्रोकार्बन अणुओं में कार्बन परमाणुओं की संख्या में वृद्धि से सीटेन संख्या में वृद्धि होती है। इस प्रकार, एन-अल्केन्स की सामग्री में वृद्धि से सीएन में वृद्धि होती है। हालाँकि, एन-अल्केन्स में उच्च क्रिस्टलीकरण तापमान होता है, जिससे डीजल ईंधन के कम तापमान वाले गुणों में गिरावट आती है।

डीजल ईंधन में विशेष ऑक्सीजन युक्त एडिटिव्स की शुरूआत सक्रिय ऑक्सीजन की आसान रिहाई की सुविधा प्रदान करती है। इस तरह के योजक में कार्बनिक पेरोक्साइड, नाइट्रिक एसिड के एस्टर शामिल होते हैं, जो दहन कक्ष में प्रवेश करते समय, पेरोक्साइड के गठन को तेज करते हैं, जिसके अपघटन से आत्म-प्रज्वलन की प्रक्रिया तेज हो जाती है। इस प्रकार, 1% आइसोप्रोपिल नाइट्रेट जोड़ने से केंद्रीय संख्या 10-12 इकाइयों तक बढ़ जाती है और सर्दियों में डीजल इंजन के शुरुआती गुणों में सुधार होता है। ईंधन की सीटेन संख्या और उसकी ऑक्टेन संख्या के बीच एक अनुभवजन्य संबंध है।

सीएन = 60 - ओसी/2, (2.4)

जहां CN सीटेन संख्या है; OC - ​​ऑक्टेन संख्या.

ऑक्टेन संख्या जितनी अधिक होगी, सीटेन संख्या उतनी ही कम होगी और इसके विपरीत। इसलिए, डीजल ईंधन में गैसोलीन अंश जोड़ने से हमेशा इसकी सीटेन संख्या में कमी आती है।

सीटेन संख्या की गणना लगभग सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है (परिणाम परिणाम वास्तविक से 2-3 इकाइयों से भिन्न होता है):

टी.एस.सी.एच. = 1.5879 (ν 20 + 17.8) / ρ 20, (2.5)

जहां ν 20 20 डिग्री सेल्सियस पर सीएसटी में ईंधन चिपचिपापन है; ρ 20 - 20°C, g/cm3 पर ईंधन घनत्व।

तापमान क्या है?

"शरीर की गर्मी का माप" जैसे उत्तर स्वीकार नहीं किए जाते हैं))))))

विटालिक ओबुखोव

तापमान (लैटिन टेम्परेचर से - उचित मिश्रण, सामान्य अवस्था) एक भौतिक मात्रा है जो लगभग एक डिग्री की स्वतंत्रता के अनुसार मैक्रोस्कोपिक प्रणाली के कणों की औसत गतिज ऊर्जा को दर्शाती है, जो थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति में है।
एसआई प्रणाली में तापमान को केल्विन में मापा जाता है। लेकिन व्यवहार में, डिग्री सेल्सियस का उपयोग अक्सर पानी की महत्वपूर्ण विशेषताओं - बर्फ के पिघलने का तापमान (0 डिग्री सेल्सियस) और क्वथनांक (100 डिग्री सेल्सियस) से जुड़े होने के कारण किया जाता है। यह सुविधाजनक है क्योंकि अधिकांश जलवायु प्रक्रियाएं, वन्य जीवन में प्रक्रियाएं आदि इसी श्रेणी से जुड़ी हैं।
फ़ारेनहाइट पैमाने और कुछ अन्य भी हैं।
तापमान, आणविक गतिज दृष्टिकोण से, एक भौतिक मात्रा है जो सिस्टम में कणों के पूरे सेट की अराजक, थर्मल गति की तीव्रता को दर्शाती है और एक कण की अनुवादिक गति की औसत गतिज ऊर्जा के समानुपाती होती है।
गतिज ऊर्जा, द्रव्यमान और गति के बीच संबंध निम्नलिखित सूत्र द्वारा व्यक्त किया गया है:
एक = 1/2 मी वी 2
इस प्रकार, समान द्रव्यमान और समान गति वाले कणों का तापमान भी समान होता है।
एक कण की औसत गतिज ऊर्जा बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक के थर्मोडायनामिक तापमान से संबंधित है:
ईएवी = i/2kBT
कहाँ:
मैं - स्वतंत्रता की डिग्री की संख्या
केबी = 1.380 6505(24) × 10−23 जे/के - बोल्ट्जमैन स्थिरांक
टी - तापमान;
तापमान किसी सिस्टम की एन्ट्रापी (विकार की डिग्री) में परिवर्तन का व्युत्क्रम है जब सिस्टम में गर्मी की एक इकाई मात्रा जोड़ी जाती है: 1/T = ΔS/ΔQ।
[संपादित करें] थर्मोडायनामिक दृष्टिकोण का इतिहास
"तापमान" शब्द का उद्भव उन दिनों हुआ जब लोगों का मानना ​​था कि अधिक गर्म पिंडों में कम गर्म पिंडों की तुलना में अधिक मात्रा में एक विशेष पदार्थ - कैलोरी - होता है। इसलिए, तापमान को शरीर के पदार्थ और कैलोरी के मिश्रण की ताकत के रूप में माना जाता था। इस कारण से, मादक पेय पदार्थों की ताकत और तापमान को मापने की इकाइयों को समान - डिग्री कहा जाता है।
संतुलन अवस्था में, सिस्टम के सभी स्थूल भागों के लिए तापमान का मान समान होता है। यदि किसी निकाय में दो पिंडों का तापमान समान है, तो उनके बीच कणों की गतिज ऊर्जा (ऊष्मा) का स्थानांतरण नहीं होता है। यदि तापमान में अंतर होता है, तो ऊष्मा अधिक तापमान वाले शरीर से कम तापमान वाले शरीर की ओर चली जाती है, क्योंकि कुल एन्ट्रापी बढ़ जाती है।
तापमान "गर्म" और "ठंडे" की व्यक्तिपरक संवेदनाओं से भी जुड़ा होता है, जो इस बात से संबंधित है कि जीवित ऊतक गर्मी छोड़ता है या प्राप्त करता है।
कुछ क्वांटम मैकेनिकल प्रणालियाँ ऐसी स्थिति में हो सकती हैं जिसमें एन्ट्रापी बढ़ती नहीं है बल्कि ऊर्जा के जुड़ने से घटती है, जो औपचारिक रूप से एक नकारात्मक निरपेक्ष तापमान से मेल खाती है। हालाँकि, ऐसी अवस्थाएँ "पूर्ण शून्य से नीचे" नहीं, बल्कि "अनंत से ऊपर" होती हैं, क्योंकि जब ऐसी प्रणाली किसी सकारात्मक तापमान वाले शरीर के संपर्क में आती है, तो ऊर्जा प्रणाली से शरीर में स्थानांतरित हो जाती है, न कि इसके विपरीत (के लिए) अधिक विवरण के लिए, क्वांटम थर्मोडायनामिक्स देखें)।
तापमान के गुणों का अध्ययन भौतिकी की शाखा - थर्मोडायनामिक्स द्वारा किया जाता है। तापमान विज्ञान के कई क्षेत्रों में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जिसमें भौतिकी की अन्य शाखाओं के साथ-साथ रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान भी शामिल है।

ऊदबिलाव

यदि "उंगलियों पर" है, तो यह किसी पदार्थ के कणों की औसत ऊर्जा का माप है। यदि हम किसी गैस या तरल के बारे में बात कर रहे हैं - गतिज ऊर्जा, यदि किसी ठोस पदार्थ के बारे में, तो जाली में कणों के कंपन की ऊर्जा।
यहां यह महत्वपूर्ण है कि यह औसत ऊर्जा का माप है, यानी यदि बहुत कम कण हैं, तो तापमान की अवधारणा अपना अर्थ खो देती है। उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष में: वहां चारों ओर सभी प्रकार के कण तैर रहे हैं, लेकिन औसत ऊर्जा को समझने के लिए उनमें से बहुत कम हैं।

दिमित्री डी.

बीवर ने सैद्धांतिक रूप से सही लिखा है, केवल जाली में कणों के कंपन भी गतिज ऊर्जा हैं। , इसलिए सबसे छोटी परिभाषा है:
तापमान किसी पदार्थ के संरचनात्मक कणों की औसत गतिज ऊर्जा का माप है।

योजना:

परिचय

• 1 थर्मोडायनामिक परिभाषा
  • 1.1 थर्मोडायनामिक दृष्टिकोण का इतिहास
• 2 सांख्यिकीय भौतिकी में तापमान का निर्धारण
• 3 तापमान माप
• 4 तापमान इकाइयाँ और पैमाना
  • 4.1 केल्विन तापमान पैमाना
  • 4.2 सेल्सियस स्केल
  • 4.3 फ़ारेनहाइट
• 5 परम शून्य पर तापीय गति की ऊर्जा
  • 5.1 तापमान और विकिरण
  • 5.2 रेउमुर स्केल
• 6 विभिन्न पैमानों से परिवर्तन
• 7 तापमान पैमानों की तुलना
• 8 चरण संक्रमण के लक्षण
• 9 रोचक तथ्य
टिप्पणियाँ
साहित्य

परिचय

तापमान(अक्षांश से. तापमान- उचित मिश्रण, सामान्य अवस्था) एक अदिश भौतिक मात्रा है जो स्वतंत्रता की एक डिग्री के अनुसार थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति में एक मैक्रोस्कोपिक प्रणाली के कणों की औसत गतिज ऊर्जा को दर्शाती है।

तापमान का माप स्वयं आंदोलन नहीं है, बल्कि इस आंदोलन की अराजक प्रकृति है। किसी पिंड की स्थिति की यादृच्छिकता उसकी तापमान स्थिति को निर्धारित करती है, और यह विचार (जो पहली बार बोल्ट्ज़मैन द्वारा विकसित किया गया था) कि किसी पिंड की एक निश्चित तापमान स्थिति गति की ऊर्जा से बिल्कुल भी निर्धारित नहीं होती है, बल्कि इस गति की यादृच्छिकता से निर्धारित होती है। , तापमान घटना के वर्णन में नई अवधारणा है जिसका हमें उपयोग करना चाहिए।

(पी. एल. कपित्सा)

इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ़ यूनिट्स (SI) में, थर्मोडायनामिक तापमान सात बुनियादी इकाइयों में से एक है और इसे केल्विन में व्यक्त किया जाता है। व्युत्पन्न एसआई मात्राएँ, जिनका एक विशेष नाम है, में सेल्सियस तापमान शामिल है, जिसे डिग्री सेल्सियस में मापा जाता है। व्यवहार में, डिग्री सेल्सियस का उपयोग अक्सर पानी की महत्वपूर्ण विशेषताओं - बर्फ के पिघलने बिंदु (0 डिग्री सेल्सियस) और क्वथनांक (100 डिग्री सेल्सियस) के साथ उनके ऐतिहासिक संबंध के कारण किया जाता है। यह सुविधाजनक है क्योंकि अधिकांश जलवायु प्रक्रियाएं, वन्य जीवन में प्रक्रियाएं आदि इसी श्रेणी से जुड़ी हैं। एक डिग्री सेल्सियस के तापमान में परिवर्तन एक केल्विन के तापमान में परिवर्तन के बराबर है। इसलिए, 1967 में केल्विन की एक नई परिभाषा की शुरुआत के बाद, पानी का क्वथनांक एक स्थिर संदर्भ बिंदु की भूमिका निभाना बंद कर दिया और, जैसा कि सटीक माप से पता चलता है, यह अब 100 डिग्री सेल्सियस के बराबर नहीं है, लेकिन 99.975 के करीब है। डिग्री सेल्सियस.

फ़ारेनहाइट पैमाने और कुछ अन्य भी हैं।

1. थर्मोडायनामिक परिभाषा

संतुलन अवस्था के अस्तित्व को ऊष्मागतिकी की पहली प्रारंभिक स्थिति कहा जाता है। थर्मोडायनामिक्स की दूसरी प्रारंभिक स्थिति यह कथन है कि संतुलन स्थिति को एक निश्चित मात्रा की विशेषता होती है, जो दो संतुलन प्रणालियों के थर्मल संपर्क पर, ऊर्जा के आदान-प्रदान के परिणामस्वरूप उनके लिए समान हो जाती है। इस मात्रा को तापमान कहते हैं.

1.1. थर्मोडायनामिक दृष्टिकोण का इतिहास

"तापमान" शब्द का उद्भव उन दिनों हुआ जब लोगों का मानना ​​था कि अधिक गर्म पिंडों में कम गर्म पिंडों की तुलना में अधिक मात्रा में एक विशेष पदार्थ - कैलोरी - होता है। इसलिए, तापमान को शरीर के पदार्थ और कैलोरी के मिश्रण की ताकत के रूप में माना जाता था। इस कारण से, मादक पेय पदार्थों की ताकत और तापमान को मापने की इकाइयों को समान - डिग्री कहा जाता है।

संतुलन अवस्था में, सिस्टम के सभी स्थूल भागों के लिए तापमान का मान समान होता है। यदि किसी निकाय में दो पिंडों का तापमान समान है, तो उनके बीच कणों की गतिज ऊर्जा (ऊष्मा) का स्थानांतरण नहीं होता है। यदि तापमान में अंतर होता है, तो ऊष्मा अधिक तापमान वाले शरीर से कम तापमान वाले शरीर की ओर चली जाती है, क्योंकि कुल एन्ट्रापी बढ़ जाती है।

तापमान "गर्म" और "ठंडे" की व्यक्तिपरक संवेदनाओं से भी जुड़ा होता है, जो इस बात से संबंधित है कि जीवित ऊतक गर्मी छोड़ता है या प्राप्त करता है।

कुछ क्वांटम मैकेनिकल प्रणालियाँ ऐसी स्थिति में हो सकती हैं जिसमें एन्ट्रापी बढ़ती नहीं है बल्कि ऊर्जा के जुड़ने से घटती है, जो औपचारिक रूप से एक नकारात्मक निरपेक्ष तापमान से मेल खाती है। हालाँकि, ऐसी अवस्थाएँ "पूर्ण शून्य से नीचे" नहीं, बल्कि "अनंत से ऊपर" होती हैं, क्योंकि जब ऐसी प्रणाली सकारात्मक तापमान वाले शरीर के संपर्क में आती है, तो ऊर्जा प्रणाली से शरीर में स्थानांतरित हो जाती है, न कि इसके विपरीत (के लिए) अधिक विवरण के लिए, क्वांटम थर्मोडायनामिक्स देखें)।

तापमान के गुणों का अध्ययन भौतिकी की शाखा - थर्मोडायनामिक्स द्वारा किया जाता है। तापमान विज्ञान के कई क्षेत्रों में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जिसमें भौतिकी की अन्य शाखाओं के साथ-साथ रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान भी शामिल है।

2. सांख्यिकीय भौतिकी में तापमान का निर्धारण

सांख्यिकीय भौतिकी में, तापमान सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

,

जहां S एन्ट्रापी है, E थर्मोडायनामिक प्रणाली की ऊर्जा है। इस तरह से पेश किया गया मान T थर्मोडायनामिक संतुलन पर विभिन्न निकायों के लिए समान है। जब दो पिंड संपर्क में आते हैं, तो बड़े T मान वाला पिंड ऊर्जा को दूसरे में स्थानांतरित कर देगा।

3. तापमान माप

थर्मोडायनामिक तापमान को मापने के लिए, थर्मोमेट्रिक पदार्थ का एक निश्चित थर्मोडायनामिक पैरामीटर चुना जाता है। इस पैरामीटर में बदलाव स्पष्ट रूप से तापमान में बदलाव से जुड़ा है। थर्मोडायनामिक थर्मामीटर का एक उत्कृष्ट उदाहरण एक गैस थर्मामीटर है, जिसमें स्थिर आयतन के सिलेंडर में गैस के दबाव को मापकर तापमान निर्धारित किया जाता है। निरपेक्ष विकिरण, शोर और ध्वनिक थर्मामीटर भी जाने जाते हैं।

थर्मोडायनामिक थर्मामीटर बहुत जटिल इकाइयाँ हैं जिनका उपयोग व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए नहीं किया जा सकता है। इसलिए, अधिकांश माप व्यावहारिक थर्मामीटर का उपयोग करके किए जाते हैं, जो द्वितीयक होते हैं, क्योंकि वे किसी पदार्थ की किसी भी संपत्ति को तापमान से सीधे संबंधित नहीं कर सकते हैं। इंटरपोलेशन फ़ंक्शन प्राप्त करने के लिए, उन्हें अंतरराष्ट्रीय तापमान पैमाने पर संदर्भ बिंदुओं पर कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। सबसे सटीक व्यावहारिक थर्मामीटर प्लैटिनम प्रतिरोध थर्मामीटर है। तापमान मापने वाले उपकरणों को अक्सर सापेक्ष पैमाने - सेल्सियस या फ़ारेनहाइट - पर अंशांकित किया जाता है।

व्यवहार में तापमान भी मापा जाता है

• तरल और यांत्रिक थर्मामीटर,
• थर्मोकपल,
• प्रतिरोधक थर्मामीटर,

• गैस थर्मामीटर,
• पायरोमीटर.

लेजर विकिरण के मापदंडों को मापने के आधार पर, तापमान मापने के नवीनतम तरीके विकसित किए गए हैं।

4. तापमान माप की इकाइयाँ और पैमाने

चूँकि तापमान अणुओं की गतिज ऊर्जा है, इसलिए यह स्पष्ट है कि इसे ऊर्जा इकाइयों में मापना सबसे स्वाभाविक है (अर्थात, जूल में एसआई प्रणाली में)। हालाँकि, तापमान माप आणविक गतिज सिद्धांत के निर्माण से बहुत पहले शुरू हुआ था, इसलिए व्यावहारिक पैमाने पारंपरिक इकाइयों - डिग्री में तापमान को मापते हैं।

4.1. केल्विन तापमान पैमाना

निरपेक्ष तापमान की अवधारणा डब्ल्यू. थॉमसन (केल्विन) द्वारा प्रस्तुत की गई थी, और इसलिए निरपेक्ष तापमान पैमाने को केल्विन स्केल या थर्मोडायनामिक तापमान स्केल कहा जाता है। निरपेक्ष तापमान की इकाई केल्विन (K) है।

निरपेक्ष तापमान पैमाना इसलिए कहा जाता है क्योंकि तापमान की निचली सीमा की जमीनी स्थिति का माप पूर्ण शून्य होता है, यानी, सबसे कम संभव तापमान जिस पर, सिद्धांत रूप में, किसी पदार्थ से तापीय ऊर्जा निकालना असंभव है।

निरपेक्ष शून्य को 0 K के रूप में परिभाषित किया गया है, जो -273.15 °C (बिल्कुल) के बराबर है।

केल्विन तापमान पैमाना एक ऐसा पैमाना है जो पूर्ण शून्य से शुरू होता है।

केल्विन थर्मोडायनामिक पैमाने पर आधारित, संदर्भ बिंदुओं पर आधारित अंतर्राष्ट्रीय व्यावहारिक पैमानों का विकास - प्राथमिक थर्मोमेट्री विधियों द्वारा निर्धारित शुद्ध पदार्थों के चरण संक्रमण, का बहुत महत्व है। पहला अंतर्राष्ट्रीय तापमान पैमाना 1927 में ITS-27 द्वारा अपनाया गया था। 1927 से, पैमाने को कई बार फिर से परिभाषित किया गया है (एमटीएसएच-48, एमपीटीएस-68, एमटीएसएच-90): संदर्भ तापमान और प्रक्षेप विधियां बदल गई हैं, लेकिन सिद्धांत वही रहता है - पैमाने का आधार चरण संक्रमणों का एक सेट है इन बिंदुओं पर अंशांकित थर्मोडायनामिक तापमान और प्रक्षेप उपकरणों के कुछ मूल्यों के साथ शुद्ध पदार्थों का। वर्तमान में, ITS-90 स्केल प्रभावी है। मुख्य दस्तावेज़ (पैमाने पर विनियम) केल्विन की परिभाषा, चरण संक्रमण तापमान (संदर्भ बिंदु) और प्रक्षेप विधियों के मूल्यों को स्थापित करता है।

रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग किए जाने वाले तापमान पैमाने - सेल्सियस और फ़ारेनहाइट दोनों (मुख्य रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में उपयोग किए जाते हैं) - निरपेक्ष नहीं हैं और इसलिए उन स्थितियों में प्रयोग करते समय असुविधाजनक होते हैं जहां तापमान पानी के हिमांक से नीचे चला जाता है, यही कारण है कि तापमान को नकारात्मक रूप से व्यक्त किया जाना चाहिए संख्या। ऐसे मामलों के लिए, पूर्ण तापमान पैमाने पेश किए गए थे।

उनमें से एक को रैंकिन स्केल कहा जाता है, और दूसरे को पूर्ण थर्मोडायनामिक स्केल (केल्विन स्केल) कहा जाता है; उनका तापमान क्रमशः रैंकिन (°Ra) और केल्विन (K) डिग्री में मापा जाता है। दोनों पैमाने पूर्ण शून्य तापमान पर शुरू होते हैं। वे इसमें भिन्न हैं कि केल्विन पैमाने पर एक डिवीजन की कीमत सेल्सियस पैमाने पर एक डिवीजन की कीमत के बराबर है, और रैंकिन पैमाने पर एक डिवीजन की कीमत फ़ारेनहाइट पैमाने के साथ थर्मामीटर के विभाजन की कीमत के बराबर है। मानक वायुमंडलीय दबाव पर पानी का हिमांक बिंदु 273.15 K, 0 °C, 32 °F से मेल खाता है।

केल्विन स्केल पानी के त्रिक बिंदु (273.16 K) से बंधा हुआ है, और बोल्ट्ज़मान स्थिरांक इस पर निर्भर करता है। इससे उच्च तापमान माप की व्याख्या की सटीकता में समस्याएँ पैदा होती हैं। बीआईपीएम अब केल्विन की एक नई परिभाषा की ओर बढ़ने और ट्रिपल पॉइंट तापमान के संदर्भ के बजाय बोल्ट्जमैन स्थिरांक को ठीक करने की संभावना पर विचार कर रहा है। .

4.2. सेल्सीयस

प्रौद्योगिकी, चिकित्सा, मौसम विज्ञान और रोजमर्रा की जिंदगी में, सेल्सियस पैमाने का उपयोग किया जाता है, जिसमें पानी के त्रिक बिंदु का तापमान 0.008 डिग्री सेल्सियस होता है, और इसलिए, 1 एटीएम के दबाव पर पानी का हिमांक बिंदु 0 डिग्री होता है। सी। वर्तमान में, सेल्सियस स्केल केल्विन स्केल के माध्यम से निर्धारित किया जाता है: सेल्सियस स्केल पर एक डिवीजन की कीमत केल्विन स्केल पर एक डिवीजन की कीमत के बराबर होती है, t(°C) = T(K) - 273.15। इस प्रकार, पानी का क्वथनांक, जिसे मूल रूप से सेल्सियस द्वारा 100 डिग्री सेल्सियस के संदर्भ बिंदु के रूप में चुना गया था, ने अपना महत्व खो दिया है, और आधुनिक अनुमानों के अनुसार सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर पानी का क्वथनांक व्यावहारिक रूप से 99.975 डिग्री सेल्सियस है बहुत सुविधाजनक, क्योंकि पानी हमारे ग्रह पर बहुत व्यापक है और हमारा जीवन इसी पर आधारित है। शून्य सेल्सियस मौसम विज्ञान के लिए एक विशेष बिंदु है क्योंकि यह वायुमंडलीय पानी के जमने से जुड़ा है। यह पैमाना 1742 में एंडर्स सेल्सियस द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

4.3. फ़ारेनहाइट

इंग्लैंड और विशेषकर संयुक्त राज्य अमेरिका में फ़ारेनहाइट पैमाने का उपयोग किया जाता है। शून्य डिग्री सेल्सियस 32 डिग्री फ़ारेनहाइट है, और एक डिग्री फ़ारेनहाइट 9/5 डिग्री सेल्सियस है।

फ़ारेनहाइट पैमाने की वर्तमान परिभाषा इस प्रकार है: यह एक तापमान पैमाना है जिसमें 1 डिग्री (1 °F) पानी के क्वथनांक और वायुमंडलीय दबाव पर बर्फ के पिघलने के तापमान के बीच के अंतर के 1/180वें हिस्से के बराबर है, और बर्फ का गलनांक +32°F होता है। फ़ारेनहाइट पैमाने पर तापमान सेल्सियस पैमाने (t °C) पर तापमान से t °C = 5/9 (t °F - 32), t °F = 9/5 t °C + 32 के अनुपात से संबंधित है। प्रस्तावित 1724 में जी. फ़ारेनहाइट द्वारा।

5. परम शून्य पर तापीय गति की ऊर्जा

जब पदार्थ ठंडा होता है, तो तापीय ऊर्जा के कई रूप और उनसे जुड़े प्रभाव एक साथ परिमाण में कम हो जाते हैं। पदार्थ कम व्यवस्थित अवस्था से अधिक व्यवस्थित अवस्था की ओर बढ़ता है।

... पूर्ण शून्य की आधुनिक अवधारणा पूर्ण आराम की अवधारणा नहीं है, इसके विपरीत, पूर्ण शून्य पर गति हो सकती है - और यह मौजूद है, लेकिन यह पूर्ण क्रम की स्थिति है ...

पी. एल. कपित्सा (तरल हीलियम के गुण)

गैस तरल में बदल जाती है और फिर ठोस में क्रिस्टलीकृत हो जाती है (हीलियम, परम शून्य पर भी, वायुमंडलीय दबाव पर तरल अवस्था में रहता है)। परमाणुओं एवं अणुओं की गति धीमी हो जाती है, उनकी गतिज ऊर्जा कम हो जाती है। कम आयाम के साथ कंपन करने वाले क्रिस्टल जाली के परमाणुओं पर इलेक्ट्रॉन बिखरने में कमी के कारण अधिकांश धातुओं का प्रतिरोध कम हो जाता है। इस प्रकार, पूर्ण शून्य पर भी, चालन इलेक्ट्रॉन 1 × 10 6 मीटर/सेकेंड के क्रम की फर्मी गति के साथ परमाणुओं के बीच चलते हैं।

वह तापमान जिस पर पदार्थ के कणों में न्यूनतम मात्रा में गति होती है, जो केवल क्वांटम यांत्रिक गति के कारण संरक्षित होती है, परम शून्य तापमान (T = 0K) होता है।

पूर्ण शून्य तापमान तक नहीं पहुंचा जा सकता. सोडियम परमाणुओं के बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट का सबसे कम तापमान (450 ± 80) × 10 −12 K 2003 में एमआईटी के शोधकर्ताओं द्वारा प्राप्त किया गया था। इस मामले में, थर्मल विकिरण का शिखर 6400 किमी के क्रम के तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में स्थित है, यानी लगभग पृथ्वी की त्रिज्या।

5.1. तापमान और विकिरण

किसी पिंड द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा उसके तापमान की चौथी शक्ति के समानुपाती होती है। तो, 300 K पर, एक वर्ग मीटर सतह से 450 वाट तक उत्सर्जित होता है। यह बताता है, उदाहरण के लिए, रात में परिवेश के तापमान से नीचे पृथ्वी की सतह का ठंडा होना। बिल्कुल काले शरीर की विकिरण ऊर्जा का वर्णन स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मैन नियम द्वारा किया जाता है

5.2. रेउमुर स्केल

1730 में आर. ए. रेउमुर द्वारा प्रस्तावित, जिन्होंने अपने द्वारा आविष्कार किए गए अल्कोहल थर्मामीटर का वर्णन किया था।

इकाई डिग्री रेउमुर (°R) है, 1 °R संदर्भ बिंदुओं के बीच तापमान अंतराल के 1/80 के बराबर है - बर्फ का पिघलने का तापमान (0 °R) और पानी का क्वथनांक (80 °R)

1 °R = 1.25 °C.

वर्तमान में, यह पैमाना उपयोग से बाहर हो गया है; यह लेखक की मातृभूमि फ्रांस में सबसे लंबे समय तक जीवित रहा।

6. विभिन्न पैमानों से परिवर्तन

7. तापमान पैमानों की तुलना

तापमान पैमानों की तुलना

विवरण	केल्विन	सेल्सीयस	फ़ारेनहाइट	रैनकिन	Delisle	न्यूटन	थर्मामीटर	रोमर
परम शून्य	0	−273.15	−459.67	0	559.725	−90.14	−218.52	−135.90
फ़ारेनहाइट मिश्रण का पिघलने का तापमान (नमक और बर्फ समान मात्रा में)	255.37	−17.78	0	459.67	176.67	−5.87	−14.22	−1.83
पानी का हिमांक बिंदु (सामान्य स्थिति)	273.15	0	32	491.67	150	0	0	7.5
औसत मानव शरीर का तापमान¹	310.0	36.6	98.2	557.9	94.5	12.21	29.6	26.925
पानी का क्वथनांक (सामान्य स्थिति)	373.15	100	212	671.67	0	33	80	60
पिघलता हुआ टाइटेनियम	1941	1668	3034	3494	−2352	550	1334	883
सूर्य की सतह	5800	5526	9980	10440	−8140	1823	4421	2909

¹ मानव शरीर का सामान्य औसत तापमान 36.6 °C ±0.7 °C, या 98.2 °F ±1.3 °F है। सामान्यतः उद्धृत 98.6 डिग्री फ़ारेनहाइट का मान 19वीं सदी के जर्मन मान 37 डिग्री सेल्सियस के फ़ारेनहाइट का सटीक रूपांतरण है। हालाँकि, यह मान सामान्य औसत मानव शरीर के तापमान की सीमा के भीतर नहीं है, क्योंकि शरीर के विभिन्न हिस्सों का तापमान अलग-अलग होता है।

इस तालिका में कुछ मानों को पूर्णांकित किया गया है।

8. चरण संक्रमण के लक्षण

विभिन्न पदार्थों के चरण संक्रमण बिंदुओं का वर्णन करने के लिए, निम्नलिखित तापमान मानों का उपयोग किया जाता है:

• पिघलने का तापमान
• उबलने का तापमान
• एनीलिंग तापमान
• सिंटरिंग तापमान
• संश्लेषण तापमान
• हवा का तापमान
• मिट्टी का तापमान
• समजात तापमान
• तीन बिंदु
• डेबी तापमान (विशेषता तापमान)
• क्यूरी तापमान

9. रोचक तथ्य

1910 −68 तक पृथ्वी पर सबसे कम तापमान, वेरखोयांस्क

• मनुष्य द्वारा निर्मित उच्चतम तापमान, ~10 ट्रिलियन। K (जो इसके जीवन के पहले सेकंड में ब्रह्मांड के तापमान के बराबर है) 2010 में निकट-प्रकाश गति तक त्वरित सीसा आयनों की टक्कर के दौरान पहुंच गया था। यह प्रयोग लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में किया गया था
• सैद्धांतिक रूप से उच्चतम संभव तापमान प्लैंक तापमान है। इससे अधिक तापमान मौजूद नहीं हो सकता, क्योंकि हर चीज़ ऊर्जा में बदल जाती है (सभी उपपरमाण्विक कण नष्ट हो जायेंगे)। यह तापमान लगभग 1.41679(11)×10 32 K (लगभग 142 नॉनिलियन K) है।
• मनुष्य द्वारा बनाया गया सबसे कम तापमान 1995 में संयुक्त राज्य अमेरिका के एरिक कॉर्नेल और कार्ल वाइमन द्वारा रुबिडियम परमाणुओं को ठंडा करके प्राप्त किया गया था। . यह K (5.9×10 −12 K) के अंश के 1/170 अरबवें हिस्से से भी कम पूर्ण शून्य से ऊपर था।
• सूर्य की सतह का तापमान लगभग 6000 K है।
• उच्च पौधों के बीज -269 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने के बाद भी व्यवहार्य रहते हैं।

टिप्पणियाँ

1. गोस्ट 8.417-2002. मात्राओं की इकाइयाँ - nolik.ru/systems/gost.htm
2. तापमान की अवधारणा - तापमान.ru/mtsh/mtsh.php?page=1
3. आई. पी. बाज़रोव। थर्मोडायनामिक्स, एम., हायर स्कूल, 1976, पी. 13-14.
4. प्लैटिनम - तापमान.ru/mtsh/mtsh.php?page=81 प्रतिरोध थर्मामीटर - मुख्य उपकरण MTSH-90।
5. लेजर थर्मोमेट्री - तापमान.ru/newmet/newmet.php?page=0
6. एमटीएसएच-90 संदर्भ बिंदु - तापमान.ru/mtsh/mtsh.php?page=3
7. केल्विन की एक नई परिभाषा का विकास - तापमान.ru/केल्विन/केल्विन.php?page=2
8. डी. ए. पार्शिन, जी. जी. ज़ेग्र्यामहत्वपूर्ण बिन्दू। गंभीर अवस्था में किसी पदार्थ के गुण। तीन बिंदु। दूसरे क्रम के चरण परिवर्तन। कम तापमान प्राप्त करने की विधियाँ। - edu.ioffe.spb.ru/edu/thermodinamics/lect11h.pdf। सांख्यिकीय ऊष्मप्रवैगिकी. व्याख्यान 11. सेंट पीटर्सबर्ग अकादमिक विश्वविद्यालय।
9. शरीर के विभिन्न तापमान मापों के बारे में -hypertextbook.com/facts/LenaWong.shtml (अंग्रेज़ी)
10. बीबीसी समाचार - लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (एलएचसी) एक "मिनी-बिग बैंग" उत्पन्न करता है - www.bbc.co.uk/news/science-environment-11711228
11. हर चीज़ के बारे में सब कुछ. तापमान रिकॉर्ड - tem-6.naroad.ru/weather_record.html
12. विज्ञान के चमत्कार - www.seti.ee/ff/34gin.swf

साहित्य

• बी. आई. स्पैस्कीभौतिकी का इतिहास भाग I - osnovanija.naroad.ru/History/Spas/T1_1.djvu। - मॉस्को: "हायर स्कूल", 1977।
• सिवुखिन डी.वी.ऊष्मप्रवैगिकी और आणविक भौतिकी। - मॉस्को: "विज्ञान", 1990।

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यह सार रूसी विकिपीडिया के एक लेख पर आधारित है। सिंक्रोनाइज़ेशन 07/09/11 16:20:43 को पूरा हुआ
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