ტემპერატურის მნიშვნელობები. ტემპერატურის გამოვლენა

ამბავი

სიტყვა "ტემპერატურა" გაჩნდა იმ დღეებში, როდესაც ხალხს სჯეროდა, რომ უფრო გაცხელებული სხეულები შეიცავდა უფრო დიდ რაოდენობას სპეციალურ ნივთიერებას - კალორიულს, ვიდრე ნაკლებად გაცხელებულს. მაშასადამე, ტემპერატურა აღიქმებოდა, როგორც სხეულის მატერიისა და კალორიების ნარევის სიძლიერე. ამ მიზეზით, ალკოჰოლური სასმელების სიძლიერისა და ტემპერატურის საზომ ერთეულებს იგივე - გრადუსი ეწოდება.

ვინაიდან ტემპერატურა არის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია, ცხადია, რომ ყველაზე ბუნებრივია მისი გაზომვა ენერგიის ერთეულებში (ანუ SI სისტემაში ჯოულებში). თუმცა, ტემპერატურის გაზომვა დაიწყო მოლეკულური კინეტიკური თეორიის შექმნამდე დიდი ხნით ადრე, ამიტომ პრაქტიკული სასწორები ზომავს ტემპერატურას ჩვეულებრივი ერთეულებით - გრადუსით.

კელვინის მასშტაბი

თერმოდინამიკა იყენებს კელვინის შკალას, რომელშიც ტემპერატურა იზომება აბსოლუტური ნულიდან (მდგომარეობა, რომელიც შეესაბამება სხეულის მინიმალურ თეორიულად შესაძლო შიდა ენერგიას), ხოლო ერთი კელვინი უდრის აბსოლუტური ნულიდან სამ წერტილამდე მანძილის 1/273,16-ს. წყალი (მდგომარეობა, რომელშიც ყინული, წყალი და წყლის წყვილი წონასწორობაშია). ბოლცმანის მუდმივი გამოიყენება კელვინების ენერგიის ერთეულებად გადაქცევისთვის. ასევე გამოიყენება წარმოებული ერთეულები: კილოკელვინი, მეგაკელვინი, მილიკელვინი და სხვ.

ცელსიუსი

ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოიყენება ცელსიუსის მასშტაბი, რომელშიც 0 არის წყლის გაყინვის წერტილი, ხოლო 100° არის წყლის დუღილის წერტილი ატმოსფერულ წნევაზე. ვინაიდან წყლის გაყინვის და დუღილის წერტილები კარგად არ არის განსაზღვრული, ცელსიუსის მასშტაბი ამჟამად განისაზღვრება კელვინის სკალის გამოყენებით: ცელსიუსის გრადუსი უდრის კელვინს, აბსოლუტური ნული მიიღება −273,15 °C. ცელსიუსის მასშტაბი პრაქტიკულად ძალიან მოსახერხებელია, რადგან წყალი ძალიან გავრცელებულია ჩვენს პლანეტაზე და მასზეა დაფუძნებული ჩვენი ცხოვრება. ნულოვანი ცელსიუსი მეტეოროლოგიისთვის განსაკუთრებული წერტილია, ვინაიდან ატმოსფერული წყლის გაყინვა მნიშვნელოვნად ცვლის ყველაფერს.

ფარენჰაიტი

ინგლისში და განსაკუთრებით აშშ-ში გამოიყენება ფარენჰეიტის შკალა. ეს მასშტაბი ყოფს ინტერვალს ყველაზე ცივი ზამთრის ტემპერატურადან ქალაქში, სადაც ფარენჰაიტი ცხოვრობდა, ადამიანის სხეულის ტემპერატურამდე 100 გრადუსამდე. ნულოვანი გრადუსი ცელსიუსი არის 32 გრადუსი ფარენჰეიტი, ხოლო ფარენჰეიტის გრადუსი უდრის 5/9 გრადუს ცელსიუსს.

ფარენჰაიტის მასშტაბის ამჟამინდელი განმარტება ასეთია: ეს არის ტემპერატურის სკალა, რომელშიც 1 გრადუსი (1 °F) უდრის წყლის დუღილის წერტილსა და ყინულის დნობის ტემპერატურას შორის ატმოსფერული წნევის 1/180-ის სხვაობას, და ყინულის დნობის წერტილი არის +32 °F. ფარენჰაიტის ტემპერატურა დაკავშირებულია ცელსიუს ტემპერატურასთან (t °C) თანაფარდობით t °C = 5/9 (t °F - 32), ანუ ტემპერატურის ცვლილება 1 °F შეესაბამება 5/9 ° ცვლილებას. C. შემოთავაზებული გ.ფარენჰაიტის მიერ 1724 წ.

Reaumur მასშტაბი

შემოთავაზებული 1730 წელს R.A. Reaumur-ის მიერ, რომელმაც აღწერა მის მიერ გამოგონილი ალკოჰოლის თერმომეტრი.

ერთეული არის Reaumur-ის ხარისხი (°R), 1 °R უდრის ტემპერატურული ინტერვალის 1/80-ს საცნობარო წერტილებს შორის - ყინულის დნობის ტემპერატურა (0 °R) და წყლის დუღილის წერტილი (80 °R)

1 °R = 1.25 °C.

ამჟამად, სასწორი გამოვიდა ხმარებიდან, ის ყველაზე დიდხანს გაგრძელდა საფრანგეთში, ავტორის სამშობლოში.

ტემპერატურის გადაქცევა მთავარ სასწორებს შორის
	კელვინი	ცელსიუსი	ფარენჰაიტი
კელვინი (K)		C + 273.15	= (F + 459.67) / 1.8
ცელსიუსი (°C)	K − 273,15		= (F − 32) / 1.8
ფარენჰეიტი (°F)	K 1,8 - 459,67	C 1.8 + 32

ტემპერატურის სასწორების შედარება

აღწერა	კელვინი	ცელსიუსი	ფარენჰაიტი	ნიუტონი	როიმური
Აბსოლუტური ნული		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
ფარენჰეიტის ნარევის დნობის ტემპერატურა (მარილი და ყინული თანაბარი რაოდენობით)	255.37	−17.78		−5.87	−14.22
წყლის გაყინვის წერტილი (ნორმალური პირობები)	273.15
ადამიანის სხეულის საშუალო ტემპერატურა ¹	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
წყლის დუღილის წერტილი (ნორმალური პირობები)	373.15
მზის ზედაპირის ტემპერატურა	5800	5526	9980	1823	4421

¹ ადამიანის სხეულის ნორმალური ტემპერატურაა 36,6 °C ±0,7 °C ან 98,2 °F ±1,3 °F. ჩვეულებრივ ციტირებული მნიშვნელობა 98,6 °F არის ზუსტი კონვერტაცია მე-19 საუკუნის გერმანიის ფარენჰეიტზე 37 °C. ვინაიდან ეს მნიშვნელობა არ არის ნორმალური ტემპერატურის დიაპაზონში თანამედროვე კონცეფციების მიხედვით, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ის შეიცავს გადაჭარბებულ (არასწორ) სიზუსტეს. ამ ცხრილის ზოგიერთი მნიშვნელობა დამრგვალებულია.

ფარენჰეიტის და ცელსიუსის მასშტაბების შედარება

(o ფ- ფარენჰაიტის მასშტაბი, oC- ცელსიუსის მასშტაბი)

ოფ	ოC		ოფ	ოC		ოფ	ოC		ოფ	ოC
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

ცელსიუსის გრადუსი კელვინში გადასაყვანად, თქვენ უნდა გამოიყენოთ ფორმულა T=t+T 0სადაც T არის ტემპერატურა კელვინებში, t არის ტემპერატურა ცელსიუს გრადუსებში, T 0 =273,15 კელვინი. ცელსიუსის გრადუსის ზომა ტოლია კელვინის.

ტემპერატურა არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს მაკროსკოპული სისტემის თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობას. ტემპერატურა ერთნაირია იზოლირებული სისტემის ყველა ნაწილისთვის, რომელიც თერმოდინამიკურ წონასწორობაშია. თუ იზოლირებული თერმოდინამიკური სისტემა არ არის წონასწორობაში, მაშინ დროთა განმავლობაში ენერგიის გადასვლა (სითბო გადაცემა) სისტემის უფრო გახურებული ნაწილებიდან ნაკლებად გაცხელებულებზე იწვევს ტემპერატურის გათანაბრებას მთელ სისტემაში (თერმოდინამიკის ნულოვანი კანონი). წონასწორობის პირობებში ტემპერატურა სხეულის ნაწილაკების საშუალო კინეტიკური ენერგიის პროპორციულია.

ტემპერატურის პირდაპირ გაზომვა შეუძლებელია. ტემპერატურის ცვლილება ფასდება სხეულების სხვა ფიზიკური თვისებების (მოცულობა, წნევა, ელექტრული წინააღმდეგობა, ემფ, გამოსხივების ინტენსივობა და ა.შ.) ცვლილებებით, რომლებიც ცალსახად დაკავშირებულია მასთან (ე.წ. თერმოდინამიკური თვისებები). ტემპერატურის გაზომვის ნებისმიერი მეთოდი გულისხმობს ტემპერატურის მასშტაბის განსაზღვრას.

ტემპერატურის გაზომვის მეთოდები განსხვავებულია გაზომილი ტემპერატურის სხვადასხვა დიაპაზონისთვის, ისინი დამოკიდებულია გაზომვის პირობებზე და საჭირო სიზუსტეზე. ისინი შეიძლება დაიყოს ორ ძირითად ჯგუფად: კონტაქტური და არაკონტაქტური. საკონტაქტო მეთოდები ხასიათდება იმით, რომ გარემოს ტემპერატურის მზომი მოწყობილობა უნდა იყოს მასთან თერმულ წონასწორობაში, ე.ი. აქვს იგივე ტემპერატურა, რაც მას. ტემპერატურის საზომი ყველა ინსტრუმენტის ძირითადი კომპონენტებია მგრძნობიარე ელემენტი, სადაც რეალიზებულია თერმომეტრიული თვისება და ელემენტთან დაკავშირებული საზომი მოწყობილობა.

იდეალური აირის მოლეკულური კინეტიკური თეორიის მიხედვით, ტემპერატურა არის სიდიდე, რომელიც ახასიათებს იდეალური აირის მოლეკულების გადამყვანი მოძრაობის საშუალო კინეტიკურ ენერგიას. ტემპერატურის თერმოდინამიკური მნიშვნელობის გათვალისწინებით, შეგვიძლია ნებისმიერი სხეულის ტემპერატურის გაზომვა იდეალური აირის მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგიის გაზომვამდე შევამციროთ.

თუმცა, პრაქტიკაში მოლეკულების ენერგია კი არ იზომება მათი სიჩქარით, არამედ გაზის წნევა, რომელიც ენერგიის პირდაპირპროპორციულია.

იდეალური აირის მოლეკულური კინეტიკური თეორიის მიხედვით, ტემპერატურა თარის მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობის საშუალო კინეტიკური ენერგიის საზომი:

სად
ჯ/კ– ბოლცმანის მუდმივი;

თ- აბსოლუტური ტემპერატურა კელვინში.

იდეალური აირის მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლება, რომელიც ადგენს წნევის დამოკიდებულებას აირის მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობის კინეტიკური ენერგიისგან აქვს ფორმა:

, (2)

სად – მოლეკულების რაოდენობა მოცულობის ერთეულზე, ე.ი. კონცენტრაცია.

(1) და (2) განტოლების გამოყენებით ვიღებთ დამოკიდებულებას

(3)

წნევასა და ტემპერატურას შორის, რაც საშუალებას გვაძლევს დავადგინოთ, რომ იდეალური აირის წნევა პროპორციულია მისი აბსოლუტური ტემპერატურისა და მოლეკულების კონცენტრაციისა, სადაც

(4)

ტემპერატურის გაზომვა ეფუძნება შემდეგ ორ ექსპერიმენტულ ფაქტს:

ა) თუ არსებობს ორი სხეული, რომელთაგან თითოეული თერმულ წონასწორობაშია იმავე მესამე სხეულთან, მაშინ სამივე სხეულს აქვს იგივე ტემპერატურა;

ბ) ტემპერატურის ცვლილებას ყოველთვის ახლავს ერთ-ერთი პარამეტრის უწყვეტი ცვლილება, არ ჩავთვლით თავად ტემპერატურას, რომელიც ახასიათებს სხეულის მდგომარეობას, მაგალითად: მოცულობა, წნევა, ელექტრული გამტარობა და ა.შ. ეს დებულებები საშუალებას გაძლევთ შეადაროთ სხვადასხვა სხეულების ტემპერატურა მათთან კონტაქტის გარეშე.

მეორე პოზიცია საშუალებას გაძლევთ აირჩიოთ ერთ-ერთი პარამეტრი თერმომეტრიულად.

ზოგადად, ტემპერატურა განისაზღვრება, როგორც მთლიანი ენერგიის წარმოებული მისი ენტროპიის მიმართ. ამ გზით განსაზღვრული ტემპერატურა ყოველთვის დადებითია (რადგან კინეტიკური ენერგია ყოველთვის დადებითია), მას ეწოდება ტემპერატურა ან ტემპერატურა თერმოდინამიკური ტემპერატურის შკალაზე და აღინიშნება თ. აბსოლუტური ტემპერატურის ერთეული SI (ერთეულების საერთაშორისო სისტემა) არის კელვინი ( TO). იხილეთ "შესავალი". ტემპერატურა ხშირად იზომება ცელსიუსის მასშტაბით (
), მას უკავშირდება თ (TO) თანასწორობა

;
(5)

სად
- გაზის მოცულობითი გაფართოების თერმული კოეფიციენტი.

• ტემპერატურა (ლათინური ტემპერატურა - სათანადო შერევა, ნორმალური მდგომარეობა) არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს თერმოდინამიკურ სისტემას და რაოდენობრივად გამოხატავს სხეულების გათბობის სხვადასხვა ხარისხის ინტუიციურ კონცეფციას.

  ცოცხალ არსებებს შეუძლიათ სითბოს და სიცივის შეგრძნებების აღქმა უშუალოდ მათი გრძნობების საშუალებით. თუმცა, ტემპერატურის ზუსტად განსაზღვრისთვის საჭიროა ტემპერატურის ობიექტურად გაზომვა ინსტრუმენტების გამოყენებით. ასეთ მოწყობილობებს თერმომეტრებს უწოდებენ და ზომავენ ე.წ ემპირიულ ტემპერატურას. ემპირიულ ტემპერატურულ სკალაში დგინდება ორი საცნობარო წერტილი და მათ შორის დაყოფის რაოდენობა - ასე შემოვიდა ამჟამად გამოყენებული ცელსიუსი, ფარენჰაიტი და სხვა სკალები. კელვინში გაზომილი აბსოლუტური ტემპერატურა შეყვანილია თითო საცნობარო წერტილში, იმის გათვალისწინებით, რომ ბუნებაში არის მინიმალური ტემპერატურის ზღვარი - აბსოლუტური ნული. ზედა ტემპერატურის მნიშვნელობა შემოიფარგლება პლანკის ტემპერატურით.

  თუ სისტემა თერმულ წონასწორობაშია, მაშინ მისი ყველა ნაწილის ტემპერატურა ერთნაირია. წინააღმდეგ შემთხვევაში, სისტემაში ენერგია გადადის სისტემის უფრო გახურებული ნაწილებიდან ნაკლებად გაცხელებულებზე, რაც იწვევს სისტემაში ტემპერატურის გათანაბრებას და ვსაუბრობთ სისტემაში ტემპერატურის განაწილებაზე ან სკალარული ტემპერატურის ველზე. თერმოდინამიკაში ტემპერატურა არის ინტენსიური თერმოდინამიკური სიდიდე.

  თერმოდინამიკურთან ერთად, ტემპერატურის სხვა განმარტებები შეიძლება დაინერგოს ფიზიკის სხვა დარგებში. მოლეკულური კინეტიკური თეორია აჩვენებს, რომ ტემპერატურა პროპორციულია სისტემის ნაწილაკების საშუალო კინეტიკური ენერგიისა. ტემპერატურა განსაზღვრავს სისტემის ნაწილაკების განაწილებას ენერგიის დონეების მიხედვით (იხ. მაქსველი - ბოლცმანის სტატისტიკა), ნაწილაკების განაწილებას სიჩქარის მიხედვით (იხ. მაქსველის განაწილება), მატერიის იონიზაციის ხარისხს (იხ. საჰას განტოლება), სპექტრული გამოსხივების სიმკვრივე ( იხილეთ პლანკის ფორმულა), რადიაციის მთლიანი მოცულობის სიმკვრივე (იხ. შტეფან-ბოლცმანის კანონი) და ა.შ. ბოლცმანის განაწილებაში პარამეტრად ჩართულ ტემპერატურას ხშირად უწოდებენ აგზნების ტემპერატურას, მაქსველის განაწილებაში - კინეტიკური ტემპერატურა, საჰას ფორმულაში - იონიზაცია. ტემპერატურა, სტეფან-ბოლცმანის კანონში - რადიაციული ტემპერატურა. თერმოდინამიკური წონასწორობის სისტემისთვის ყველა ეს პარამეტრი ერთმანეთის ტოლია და მათ უბრალოდ სისტემის ტემპერატურას უწოდებენ.

  რაოდენობების საერთაშორისო სისტემაში (ISQ), თერმოდინამიკური ტემპერატურა არჩეულია სისტემის შვიდ ძირითად ფიზიკურ რაოდენობად. ერთეულთა საერთაშორისო სისტემაში (SI), რომელიც დაფუძნებულია ერთეულთა საერთაშორისო სისტემაზე, ამ ტემპერატურის ერთეული, კელვინი, არის შვიდი ბაზის SI ერთეულიდან ერთ-ერთი. SI სისტემაში და პრაქტიკაში, ცელსიუსის ტემპერატურაც გამოიყენება ცელსიუსის გრადუსით (°C), ტოლი კელვინის ზომით. ეს მოსახერხებელია, რადგან დედამიწაზე კლიმატური პროცესების უმეტესობა და ცოცხალ ბუნებაში მიმდინარე პროცესები ასოცირდება -50-დან +50 °C-მდე დიაპაზონთან.

ყველა ადამიანი ყოველდღიურად ხვდება ტემპერატურის კონცეფციას. ტერმინი მტკიცედ შემოვიდა ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში: ჩვენ ვაცხელებთ საკვებს მიკროტალღურ ღუმელში ან ვამზადებთ საჭმელს ღუმელში, გვაინტერესებს გარეთ ამინდი ან გავარკვიეთ ცივია თუ არა მდინარეში წყალი - ეს ყველაფერი მჭიდროდ არის დაკავშირებული ამ კონცეფციასთან. . რა არის ტემპერატურა, რას ნიშნავს ეს ფიზიკური პარამეტრი, როგორ იზომება? ამ და სხვა კითხვებზე პასუხს გავცემთ სტატიაში.

ფიზიკური რაოდენობა

ვნახოთ რა ტემპერატურაა თერმოდინამიკური წონასწორობის იზოლირებული სისტემის თვალსაზრისით. ტერმინი მომდინარეობს ლათინურიდან და ნიშნავს "სწორ ნარევს", "ნორმალურ მდგომარეობას", "პროპორციულობას". ეს რაოდენობა ახასიათებს ნებისმიერი მაკროსკოპული სისტემის თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობას. იმ შემთხვევაში, როდესაც იზოლირებული სისტემა წონასწორობის გარეშეა, დროთა განმავლობაში ხდება ენერგიის გადასვლა უფრო გახურებული ობიექტებიდან ნაკლებად გაცხელებულებზე. შედეგი არის ტემპერატურის გათანაბრება (ცვლა) მთელ სისტემაში. ეს არის თერმოდინამიკის პირველი პოსტულატი (ნულოვანი კანონი).

ტემპერატურა განსაზღვრავს სისტემის შემადგენელი ნაწილაკების განაწილებას ენერგიის დონისა და სიჩქარის მიხედვით, ნივთიერებების იონიზაციის ხარისხს, სხეულების წონასწორული ელექტრომაგნიტური გამოსხივების თვისებებს და გამოსხივების მთლიანი მოცულობითი სიმკვრივის მიხედვით. ვინაიდან სისტემისთვის, რომელიც თერმოდინამიკურ წონასწორობაშია, ჩამოთვლილი პარამეტრები ტოლია, მათ ჩვეულებრივ უწოდებენ სისტემის ტემპერატურას.

პლაზმა

წონასწორული სხეულების გარდა, არსებობს სისტემები, რომლებშიც მდგომარეობა ხასიათდება ტემპერატურის რამდენიმე მნიშვნელობით, რომლებიც არ არის ერთმანეთის ტოლი. კარგი მაგალითია პლაზმა. იგი შედგება ელექტრონების (მსუბუქი დამუხტული ნაწილაკები) და იონებისგან (მძიმე დამუხტული ნაწილაკები). როდესაც ისინი ერთმანეთს ეჯახებიან, ენერგიის სწრაფი გადაცემა ხდება ელექტრონიდან ელექტრონზე და იონიდან იონზე. მაგრამ ჰეტეროგენულ ელემენტებს შორის არის ნელი გადასვლა. პლაზმა შეიძლება იყოს ისეთ მდგომარეობაში, როდესაც ელექტრონები და იონები ინდივიდუალურად ახლოს არიან წონასწორობასთან. ამ შემთხვევაში შესაძლებელია თითოეული ტიპის ნაწილაკისთვის ცალკე ტემპერატურის დაშვება. თუმცა, ეს პარამეტრები განსხვავდება ერთმანეთისგან.

მაგნიტები

სხეულებში, რომლებშიც ნაწილაკებს აქვთ მაგნიტური მომენტი, ენერგიის გადაცემა ჩვეულებრივ ხდება ნელა: თავისუფლების თარგმანიდან მაგნიტურ ხარისხებამდე, რაც დაკავშირებულია მომენტის მიმართულებების შეცვლის შესაძლებლობასთან. გამოდის, რომ არის მდგომარეობები, რომლებშიც სხეულს ახასიათებს ტემპერატურა, რომელიც არ ემთხვევა კინეტიკურ პარამეტრს. იგი შეესაბამება ელემენტარული ნაწილაკების წინ მოძრაობას. მაგნიტური ტემპერატურა განსაზღვრავს შიდა ენერგიის ნაწილს. ეს შეიძლება იყოს როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი. გათანაბრების პროცესის დროს ენერგია გადაეცემა უფრო მაღალი ტემპერატურის მქონე ნაწილაკებიდან უფრო დაბალი ტემპერატურის ნაწილაკებზე, თუ ისინი ორივე დადებითი ან უარყოფითია. საპირისპირო ვითარებაში, ეს პროცესი საპირისპირო მიმართულებით წარიმართება - უარყოფითი ტემპერატურა "უფრო მაღალი" იქნება, ვიდრე დადებითი.

რატომ არის ეს საჭირო?

პარადოქსი ის არის, რომ საშუალო ადამიანმა, რათა განახორციელოს გაზომვის პროცესი როგორც ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ასევე ინდუსტრიაში, არც კი უნდა იცოდეს რა არის ტემპერატურა. მისთვის საკმარისი იქნება იმის გაგება, რომ ეს არის ობიექტის ან გარემოს გაცხელების ხარისხი, მით უმეტეს, რომ ამ ტერმინებს ბავშვობიდან ვიცნობთ. მართლაც, ამ პარამეტრის გასაზომად შექმნილი პრაქტიკული ინსტრუმენტების უმეტესობა რეალურად ზომავს ნივთიერებების სხვა თვისებებს, რომლებიც იცვლება გათბობის ან გაგრილების დონის მიხედვით. მაგალითად, წნევა, ელექტრული წინააღმდეგობა, მოცულობა და ა.შ. გარდა ამისა, ასეთი მაჩვენებლები ხელახლა ან ავტომატურად გამოითვლება საჭირო მნიშვნელობამდე.

გამოდის, რომ ტემპერატურის დასადგენად, ფიზიკის შესწავლა არ არის საჭირო. ჩვენი პლანეტის მოსახლეობის უმეტესობა ამ პრინციპით ცხოვრობს. თუ ტელევიზორი მუშაობს, მაშინ არ არის საჭირო ნახევარგამტარული მოწყობილობების გარდამავალი პროცესების გაგება, იმის შესწავლა, თუ საიდან მოდის ელექტროენერგია გამოსასვლელში ან როგორ მოდის სიგნალი სატელიტურ თეფშზე. ხალხი მიჩვეულია იმ ფაქტს, რომ ყველა სფეროში არიან სპეციალისტები, რომლებსაც შეუძლიათ სისტემის შეკეთება ან გამართვა. საშუალო ადამიანს არ სურს ტვინის დაძაბვა, რადგან ცივი ლუდის დალევისას ბევრად უკეთესია სერიალის ყურება ან ფეხბურთის ყურება „კოლოფზე“.

და მინდა ვიცოდე

მაგრამ არიან ადამიანები, ყველაზე ხშირად ესენი არიან სტუდენტები, რომლებიც ცნობისმოყვარეობის ან აუცილებლობის გამო იძულებულნი არიან ისწავლონ ფიზიკა და დაადგინონ, რა ტემპერატურაა სინამდვილეში. შედეგად, ძიებისას ისინი აღმოჩნდებიან თერმოდინამიკის ჯუნგლებში და სწავლობენ მის ნულოვანი, პირველი და მეორე კანონებს. გარდა ამისა, ცნობისმოყვარე გონებას მოუწევს კარნოს ციკლების და ენტროპიის გაგება. და მოგზაურობის დასასრულს, ის ალბათ აღიარებს, რომ ტემპერატურის განსაზღვრა, როგორც შექცევადი თერმული სისტემის პარამეტრი, რომელიც არ არის დამოკიდებული სამუშაო ნივთიერების ტიპზე, არ შემატებს ამ კონცეფციის აზრს. და მაინც, ხილული ნაწილი იქნება ერთეულების საერთაშორისო სისტემის (SI) მიერ მიღებული გარკვეული ხარისხი.

ტემპერატურა, როგორც კინეტიკური ენერგია

უფრო „ხელშესახებ“ მიდგომას მოლეკულური კინეტიკური თეორია ეწოდება. მისგან ყალიბდება აზრი, რომ სითბო განიხილება როგორც ენერგიის ფორმა. მაგალითად, მოლეკულების და ატომების კინეტიკური ენერგია, პარამეტრი, რომელიც საშუალოდ ფასდება ქაოტურად მოძრავი ნაწილაკების უზარმაზარ რაოდენობაზე, არის საზომი, რასაც ჩვეულებრივ უწოდებენ სხეულის ტემპერატურას. ამრიგად, გაცხელებულ სისტემაში ნაწილაკები უფრო სწრაფად მოძრაობენ, ვიდრე ცივ სისტემაში.

ვინაიდან განსახილველი ტერმინი მჭიდროდ არის დაკავშირებული ნაწილაკების ჯგუფის საშუალო კინეტიკურ ენერგიასთან, სავსებით ბუნებრივი იქნებოდა ჯოულის გამოყენება, როგორც ტემპერატურის საზომი ერთეული. თუმცა ეს არ ხდება, რაც აიხსნება იმით, რომ ელემენტარული ნაწილაკების თერმული მოძრაობის ენერგია ჯოულთან მიმართებაში ძალიან მცირეა. ამიტომ, მისი გამოყენება მოუხერხებელია. თერმული მოძრაობა იზომება ჯოულებიდან მიღებული ერთეულებით სპეციალური კონვერტაციის ფაქტორის გამოყენებით.

ტემპერატურის ერთეულები

დღეს ამ პარამეტრის საჩვენებლად სამი ძირითადი ერთეული გამოიყენება. ჩვენს ქვეყანაში ტემპერატურა ჩვეულებრივ იზომება ცელსიუს გრადუსით. გაზომვის ეს ერთეული ეფუძნება წყლის გამაგრების წერტილს - აბსოლუტურ მნიშვნელობას. ეს არის ამოსავალი წერტილი. ანუ წყლის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ყინული იწყებს ფორმირებას, არის ნული. ამ შემთხვევაში წყალი სამაგალითო საზომს წარმოადგენს. ეს კონვენცია მიღებულია მოხერხებულობისთვის. მეორე აბსოლუტური მნიშვნელობა არის ორთქლის ტემპერატურა, ანუ მომენტი, როდესაც წყალი გადადის თხევადი მდგომარეობიდან აირისებურ მდგომარეობაში.

შემდეგი ერთეული არის კელვინის გრადუსი. ამ სისტემის სათავედ ითვლება აბსოლუტური ნულოვანი წერტილი. ასე რომ, ერთი გრადუსი კელვინი ტოლია ერთი გრადუსი ცელსიუსით. ერთადერთი განსხვავება არის საწყისი წერტილი. აღმოვაჩენთ, რომ ნული კელვინი ტოლი იქნება მინუს 273,16 გრადუსი ცელსიუსის. 1954 წელს წონისა და ზომების გენერალურმა კონფერენციამ გადაწყვიტა ტემპერატურის ერთეულის ტერმინი „კელვინი“ შეეცვალა „კელვინით“.

მესამე საყოველთაოდ მიღებული საზომი ერთეული არის ფარენჰეიტის გრადუსი. 1960 წლამდე ისინი ფართოდ გამოიყენებოდა ყველა ინგლისურენოვან ქვეყანაში. თუმცა, ეს მოწყობილობა კვლავ გამოიყენება შეერთებულ შტატებში ყოველდღიურ ცხოვრებაში. სისტემა ძირეულად განსხვავდება ზემოთ აღწერილიდან. საწყის წერტილად აღებულია მარილის, ამიაკის და წყლის ნარევის გაყინვის ტემპერატურა 1:1:1 თანაფარდობით. ასე რომ, ფარენჰაიტის მასშტაბით, წყლის გაყინვის წერტილი არის პლუს 32 გრადუსი, ხოლო დუღილის წერტილი არის პლუს 212 გრადუსი. ამ სისტემაში ერთი გრადუსი უდრის ამ ტემპერატურებს შორის სხვაობის 1/180-ს. ამრიგად, დიაპაზონი 0-დან +100 გრადუსამდე ფარენჰეიტამდე შეესაბამება -18-დან +38 ცელსიუსამდე დიაპაზონს.

აბსოლუტური ნულოვანი ტემპერატურა

მოდით გავარკვიოთ რას ნიშნავს ეს პარამეტრი. აბსოლუტური ნული არის შეზღუდვის ტემპერატურის მნიშვნელობა, რომლის დროსაც იდეალური აირის წნევა ფიქსირებული მოცულობისთვის ნულდება. ეს არის ყველაზე დაბალი ღირებულება ბუნებაში. როგორც მიხაილო ლომონოსოვმა იწინასწარმეტყველა, „ეს არის სიცივის უდიდესი ან ბოლო ხარისხი“. აქედან გამომდინარეობს ავოგადროს ქიმიური კანონი: გაზების თანაბარი მოცულობები, რომლებიც ექვემდებარება იმავე ტემპერატურასა და წნევას, შეიცავს მოლეკულების ერთსა და იმავე რაოდენობას. რა მოჰყვება აქედან? არის გაზის მინიმალური ტემპერატურა, რომლის დროსაც მისი წნევა ან მოცულობა ნულამდე მიდის. ეს აბსოლუტური მნიშვნელობა შეესაბამება ნულ კელვინს, ანუ 273 გრადუს ცელსიუსს.

რამდენიმე საინტერესო ფაქტი მზის სისტემის შესახებ

მზის ზედაპირზე ტემპერატურა 5700 კელვინს აღწევს, ხოლო ბირთვის ცენტრში - 15 მილიონ კელვინს. მზის სისტემის პლანეტები ძლიერ განსხვავდებიან ერთმანეთისგან გათბობის დონის მიხედვით. ამრიგად, ჩვენი დედამიწის ბირთვის ტემპერატურა დაახლოებით იგივეა, რაც მზის ზედაპირზე. იუპიტერი ითვლება ყველაზე ცხელ პლანეტად. მისი ბირთვის ცენტრში ტემპერატურა ხუთჯერ მეტია, ვიდრე მზის ზედაპირზე. მაგრამ პარამეტრის ყველაზე დაბალი მნიშვნელობა დაფიქსირდა მთვარის ზედაპირზე - ეს იყო მხოლოდ 30 კელვინი. ეს მნიშვნელობა კიდევ უფრო დაბალია, ვიდრე პლუტონის ზედაპირზე.

ფაქტები დედამიწის შესახებ

1. ადამიანის მიერ დაფიქსირებული ყველაზე მაღალი ტემპერატურა იყო 4 მილიარდი გრადუსი ცელსიუსი. ეს მნიშვნელობა 250-ჯერ აღემატება მზის ბირთვის ტემპერატურას. რეკორდი ნიუ-იორკის ბრუკჰავენის ბუნებრივმა ლაბორატორიამ დაამყარა იონის კოლაიდერში, რომლის სიგრძე დაახლოებით 4 კილომეტრია.

2. ტემპერატურა ჩვენს პლანეტაზე ასევე ყოველთვის არ არის იდეალური და კომფორტული. მაგალითად, იაკუტიის ქალაქ ვერხნოიანსკში ზამთარში ტემპერატურა მინუს 45 გრადუს ცელსიუსამდე ეცემა. მაგრამ ეთიოპიის ქალაქ დალოლში საპირისპირო სიტუაციაა. იქ საშუალო წლიური ტემპერატურა პლუს 34 გრადუსია.

3. ყველაზე ექსტრემალური პირობები, რომლებშიც ადამიანები მუშაობენ, ფიქსირდება სამხრეთ აფრიკის ოქროს მაღაროებში. მაღაროელები მუშაობენ სამი კილომეტრის სიღრმეზე პლუს 65 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე.

თერმოდინამიკური ტემპერატურა

თერმოდინამიკური ტემპერატურა(ინგლისური) თერმოდინამიკური ტემპერატურა, გერმანული თერმოდინამიური ტემპერატურა), ან აბსოლუტური ტემპერატურა(ინგლისური) აბსოლუტური ტემპერატურა, გერმანული აბსოლუტური ტემპერატურა) არის თერმოდინამიკური სისტემის მდგომარეობის ერთადერთი ფუნქცია, რომელიც ახასიათებს სხეულებს (სისტემებს) შორის სპონტანური სითბოს გაცვლის მიმართულებას.

თერმოდინამიკური ტემპერატურა აღინიშნება ასო T-ით (\displaystyle T), იზომება კელვინებით (აღნიშნავს K-ით) და იზომება აბსოლუტური თერმოდინამიკური მასშტაბით (კელვინის მასშტაბი). აბსოლუტური თერმოდინამიკური მასშტაბი არის ფუნდამენტური მასშტაბი ფიზიკაში და თერმოდინამიკის განტოლებებში.

მოლეკულური კინეტიკური თეორია, თავის მხრივ, აკავშირებს აბსოლუტურ ტემპერატურას იდეალური აირის მოლეკულების გადამყვანი მოძრაობის საშუალო კინეტიკურ ენერგიასთან თერმოდინამიკური წონასწორობის პირობებში:

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

სადაც m (\displaystyle m) ─ მოლეკულური მასა, v ¯ (\displaystyle (\bar (v))) ─ ძირი მოლეკულების გადამყვანი მოძრაობის საშუალო კვადრატული სიჩქარე, T (\displaystyle T) ─ აბსოლუტური ტემპერატურა, k (\displaystyle k ) ─ მუდმივი ბოლცმანი.

ამბავი

ტემპერატურის გაზომვამ გრძელი და რთული გზა გაიარა მის განვითარებაში. ვინაიდან ტემპერატურის პირდაპირ გაზომვა შეუძლებელია, მის გასაზომად გამოიყენეს თერმომეტრიული სხეულების თვისებები, რომლებიც ფუნქციურად იყო დამოკიდებული ტემპერატურაზე. ამის საფუძველზე შემუშავდა სხვადასხვა ტემპერატურული სასწორები, რომლებსაც ე.წ ემპირიული, და მათი დახმარებით გაზომილ ტემპერატურას ემპირიული ეწოდება. ემპირიული მასშტაბების მნიშვნელოვანი უარყოფითი მხარეა მათი უწყვეტობის ნაკლებობა და ტემპერატურის მნიშვნელობებს შორის შეუსაბამობა სხვადასხვა თერმომეტრიული სხეულებისთვის: როგორც საცნობარო წერტილებს შორის, ასევე მათ მიღმა. ემპირიული მასშტაბების უწყვეტობის ნაკლებობა გამოწვეულია იმ ნივთიერების ბუნებაში არარსებობით, რომელსაც შეუძლია შეინარჩუნოს თავისი თვისებები შესაძლო ტემპერატურის მთელ დიაპაზონში. 1848 წელს ტომსონმა (ლორდ კელვინმა) შესთავაზა ტემპერატურის მასშტაბის არჩევა ისე, რომ მის ფარგლებში იდეალური სითბოს ძრავის ეფექტურობა იგივე იქნებოდა. შემდგომში, 1854 წელს, მან შესთავაზა ინვერსიული კარნოს ფუნქციის გამოყენება თერმომეტრიული სხეულების თვისებებისგან დამოუკიდებელი თერმოდინამიკური მასშტაბის შესაქმნელად. თუმცა ამ იდეის პრაქტიკული განხორციელება შეუძლებელი აღმოჩნდა. მე-19 საუკუნის დასაწყისში, ტემპერატურის საზომი „აბსოლუტური“ მოწყობილობის ძიებაში, ისინი კვლავ დაუბრუნდნენ იდეას იდეალური გაზის თერმომეტრის შესახებ, რომელიც ეფუძნება გეი-ლუსაკის და ჩარლზის იდეალური აირების კანონებს. გაზის თერმომეტრი დიდი ხნის განმავლობაში იყო ერთადერთი გზა აბსოლუტური ტემპერატურის რეპროდუცირებისთვის. აბსოლუტური ტემპერატურის შკალის რეპროდუცირების ახალი მიმართულებები ეფუძნება შტეფან-ბოლცმანის განტოლების გამოყენებას უკონტაქტო თერმომეტრიაში და ჰარის (ჰარი) ნიკვისტის განტოლების კონტაქტურ თერმომეტრიაში.

თერმოდინამიკური ტემპერატურის სკალის აგების ფიზიკური საფუძველი

1. თერმოდინამიკური ტემპერატურის მასშტაბი პრინციპში შეიძლება აგებული იყოს კარნოს თეორემის საფუძველზე, რომელიც აცხადებს, რომ იდეალური სითბური ძრავის ეფექტურობა არ არის დამოკიდებული სამუშაო სითხის ბუნებაზე და ძრავის დიზაინზე და დამოკიდებულია მხოლოდ გამათბობლის და მაცივრის ტემპერატურა.

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))))

სადაც Q 1 (\displaystyle Q_(1)) არის სითბოს რაოდენობა, რომელსაც იღებს სამუშაო სითხე (იდეალური აირი) გამაცხელებლიდან, Q 2 (\displaystyle Q_(2)) არის სამუშაო სითხის მიერ მიცემული სითბოს რაოდენობა. მაცივარი, T 1 , T 2 ( \displaystyle T_(1),T_(2)) - გამათბობლის და მაცივრის ტემპერატურა, შესაბამისად.

ზემოაღნიშნული განტოლებიდან გამომდინარეობს ურთიერთობა:

Q 1 Q 2 = T 1 T 2. (\displaystyle (\frac (Q_(1))(Q_(2)))=(\frac (T_(1))(T_(2))).)

ეს ურთიერთობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონსტრუირებისთვის აბსოლუტური თერმოდინამიკური ტემპერატურა. თუ კარნოს ციკლის ერთ-ერთი იზოთერმული პროცესი Q 3 (\displaystyle Q_(3)) ხორციელდება წყლის სამმაგი წერტილის ტემპერატურაზე (საცნობარო წერტილი), დააყენეთ თვითნებურად ─ T 3 = 273, 16 K, (\ ჩვენების სტილი T_(3)=273(, )16\,K,) მაშინ ნებისმიერი სხვა ტემპერატურა განისაზღვრება ფორმულით T = 273, 16 Q Q 3 (\displaystyle T=273(,)16(\frac (Q)( Q_(3)))) . ამ გზით დადგენილ ტემპერატურულ სკალას ე.წ თერმოდინამიკური კელვინის მასშტაბი. სამწუხაროდ, სითბოს რაოდენობის გაზომვის სიზუსტე დაბალია, რაც არ იძლევა ზემოთ აღწერილი მეთოდის პრაქტიკაში დანერგვის საშუალებას.

2. აბსოლუტური ტემპერატურის სკალა შეიძლება აშენდეს, თუ იდეალური აირი გამოიყენება როგორც თერმომეტრიული სხეული. სინამდვილეში, კლაპეირონის განტოლება გულისხმობს მიმართებას

T = p V R. (\displaystyle T=(\frac (pV)(R)).)

თუ გაზომავთ გაზის წნევას თვისებებით ახლოს იდეალურთან, რომელიც მდებარეობს მუდმივი მოცულობის დალუქულ ჭურჭელში, მაშინ ამ გზით შეგიძლიათ დაადგინოთ ტემპერატურის მასშტაბი, რომელიც ე.წ. იდეალური-გაზი.ამ მასშტაბის უპირატესობა ის არის, რომ იდეალური აირის წნევა V = c o n s t (\displaystyle V=const) წრფივად იცვლება ტემპერატურის მიხედვით. ვინაიდან ძალიან იშვიათი გაზებიც კი გარკვეულწილად განსხვავდება მათი თვისებებით იდეალური გაზისგან, იდეალური გაზის მასშტაბის განხორციელება დაკავშირებულია გარკვეულ სირთულეებთან.

3. თერმოდინამიკის სხვადასხვა სახელმძღვანელოში მოცემულია მტკიცებულება, რომ იდეალური გაზის მასშტაბით გაზომილი ტემპერატურა ემთხვევა თერმოდინამიკურ ტემპერატურას. ამასთან, უნდა გაკეთდეს დათქმა: მიუხედავად იმისა, რომ რიცხობრივად თერმოდინამიკური და იდეალური გაზის მასშტაბები აბსოლუტურად იდენტურია, ხარისხობრივი თვალსაზრისით მათ შორის ფუნდამენტური განსხვავებაა. მხოლოდ თერმოდინამიკური მასშტაბი არის აბსოლუტურად დამოუკიდებელი თერმომეტრიული ნივთიერების თვისებებისგან.

4. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, თერმოდინამიკური შკალის ზუსტი რეპროდუქცია, ისევე როგორც იდეალური გაზის მასშტაბი, სავსეა სერიოზული სირთულეებით. პირველ შემთხვევაში, საჭიროა ფრთხილად გავზომოთ სითბოს რაოდენობა, რომელიც მიეწოდება და მოიხსნება იდეალური სითბური ძრავის იზოთერმული პროცესების დროს. ასეთი გაზომვა არასწორია. თერმოდინამიკური (იდეალური აირის) ტემპერატურის შკალის რეპროდუქცია 10-დან 1337 K დიაპაზონში შესაძლებელია გაზის თერმომეტრის გამოყენებით. მაღალ ტემპერატურაზე შესამჩნევია რეალური გაზის დიფუზია ავზის კედლებში, ხოლო რამდენიმე ათასი გრადუსის ტემპერატურაზე პოლიატომური აირები იშლება ატომებად. კიდევ უფრო მაღალ ტემპერატურაზე რეალური აირები იონირდება და გადაიქცევა პლაზმად, რომელიც არ ემორჩილება კლაპეირონის განტოლებას. ყველაზე დაბალი ტემპერატურა, რომლის გაზომვაც შესაძლებელია ჰელიუმით სავსე გაზის თერმომეტრით დაბალ წნევაზე არის 1 კ. გაზის თერმომეტრების შესაძლებლობებს აღემატება ტემპერატურის გასაზომად გამოიყენება გაზომვის სპეციალური მეთოდები. იხილეთ მეტი დეტალი. თერმომეტრია.

ჩამოსხმის წერტილის განსაზღვრა

ძირითადი დარღვევები საწვავის მიწოდების სისტემაში დაბალ ტემპერატურაზე დაკავშირებულია ღრუბლის წერტილთან და საწვავის ჩამოსხმის წერტილთან. ბენზინისაგან განსხვავებით, დიზელის საწვავი შეიძლება შეიცავდეს საკმაოდ ბევრ ნახშირწყალბადს მაღალი დნობის წერტილით, პირველ რიგში, პარაფინურ (ალკანი) და არომატულ ნახშირწყალბადებს.

ტემპერატურის კლებასთან ერთად, ყველაზე მეტი დნობის ნახშირწყალბადები საწვავიდან გამოდის სხვადასხვა ფორმის კრისტალების სახით და საწვავი ღრუბლიანდება. უმაღლესი ტემპერატურა, რომლის დროსაც საწვავი კარგავს გამჭვირვალობას, ეწოდება ღრუბლის წერტილი. ამავდროულად, საწვავი არ კარგავს თავის სითხის თვისებას. სიბლანტის მნიშვნელობა ოდნავ იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, თუმცა, კრისტალები, რომლებიც შედიან უხეში ფილტრის მეშვეობით, ქმნიან წვრილ ფილტრზე საწვავის გაუვალ ფილას, რაც იწვევს საწვავის მიწოდების შეჩერებას. ღრუბლის წერტილი, როგორც წესი, უნდა იყოს 3-5 °C-ით დაბალი გარემოს ტემპერატურაზე. დიზელის საწვავის შემდგომი გაგრილებით, ცალკეული კრისტალები გაერთიანებულია ჩარჩოში, რომელიც გადის მთელ საწვავს და აკავშირებს მას. საწვავი კარგავს თავის სითხეს.

საწვავის შემდგომი გაგრილებით, მაღალი დნობის ნახშირწყალბადების კრისტალები იწყებენ გაერთიანებას, ქმნიან სივრცულ გისოსს, რომლის უჯრედებში რჩება თხევადი ნახშირწყალბადები. შემდეგ მიღებული სტრუქტურა ისე ძლიერდება, რომ საწვავი კარგავს თავის სითხეს - მყარდება. უმაღლეს ტემპერატურას, რომლის დროსაც საწვავი კარგავს სითხეს, ეწოდება ჩამოსხმის წერტილი. ის უნდა იყოს 8-12 °C-ით დაბალი გარემოს ტემპერატურაზე. ჩასხმის წერტილიტემპერატურა, რომლის დროსაც დიზელის საწვავი ჩაედინება სინჯარაში, გარკვეულ პირობებში გაციებისას, არ ცვლის მენისკის პოზიციას 1 წუთის განმავლობაში, როდესაც საცდელი მილი დახრილია ვერტიკალურიდან 45° კუთხით (GOST 20287- 91). დიზელის საწვავის ჩამოსხმის წერტილი არის პირობითი მნიშვნელობა და ემსახურება მხოლოდ საწვავის გამოყენების პირობების განსაზღვრის სახელმძღვანელოს.

აღჭურვილობა: საწვავის ღრუბლის წერტილის განსაზღვრის მოწყობილობა; ლაბორატორიული სამფეხა; რეაგენტები გაგრილების ნარევებისთვის (მარილ-ყინული მინუს 20 °C-მდე ტემპერატურისთვის; ალკოჰოლი და ნახშირორჟანგი - მშრალი ყინული - მინუს 20 °C-მდე ტემპერატურისთვის); საცდელი მილი; საწვავის ნიმუში; გოგირდის მჟავა.

ბრინჯი. 2.3. ხელსაწყო საწვავის ღრუბლის და ჩასხმის წერტილის განსაზღვრის მოწყობილობა: 1 - გარე საცდელი მილი; 2 - შიდა საცდელი მილი; 3 - დანამატი; 4 - თერმომეტრი; 5 - შემრევი

სამუშაო შეკვეთა:

საწვავის ღრუბლის წერტილის განსაზღვრის არსი არის მისი ღრმა გაგრილება და ვიზუალურად დაკვირვება მის მდგომარეობაში ცვლილებებზე. ჩამოსხმის წერტილის განსაზღვრის არსი არის საწვავის ღრმა გაგრილება მობილობის დაკარგვის წერტილამდე.

1. აურიეთ შესამოწმებელი საწვავი საფუძვლიანად და ჩაასხით შიდა სინჯარაში ნიშნულამდე (ქვემოდან 40 მმ არის ნიშა). დახურეთ საცდელი მილი კორპის საცობით და თერმომეტრით. ჩადეთ თერმომეტრი ისე, რომ მისი ვერცხლისწყლის ბურთი იყოს საცდელ მილში ქვემოდან 15 მმ და კედლებიდან თანაბარი მანძილით.

2. ჩაასხით საცდელი საწვავი სხვა სინჯარაში, რომელიც გამოიყენება გამჭვირვალობის სტანდარტად.

3. მოწყობილობის ჭურჭელი შეავსეთ გამაგრილებელი ნარევით, რომლის დონე უნდა შენარჩუნდეს საცდელ მილში საწვავის დონიდან 30-40 მმ-ით ზემოთ. გამაგრილებლის ნარევის ტემპერატურა ტესტირების დროს ყოველთვის უნდა იყოს 15±2 °C-ით ქვემოთ შესამოწმებელი საწვავის ტემპერატურაზე.

4. დამაგრეთ შიდა მილი საწვავით და თერმომეტრით გარე მილში. შიდა კედლების დაბურვის თავიდან ასაცილებლად სინჯარებს შორის ასხამენ 0,5-1,0 მლ გოგირდმჟავას.

5. აწყობილი მოწყობილობა მოათავსეთ გამაგრილებელ ნარევში. გაციებისას მუდმივად ურიეთ საწვავი.

6. მოსალოდნელ ღრუბლიან წერტილამდე 5 °C-მდე, ამოიღეთ საცდელი მილი გამაგრილებელი ნარევიდან, სწრაფად გაწმინდეთ სპირტში დასველებული ბამბით და შეადარეთ სტანდარტს. შედარების განსაზღვრის ხანგრძლივობაა არაუმეტეს 12 წმ.

7. თუ საწვავი არ შეცვლილა გამჭვირვალე სტანდარტთან შედარებით, მაშინ საცდელი მილი ისევ ჩაედინება ხელსაწყოს ჭურჭელში და შემდგომი დაკვირვება ტარდება ყოველი ხარისხით, ქვეითდება საწვავის ტემპერატურა. ეს შედარებითი დაკვირვებები გამჭვირვალე სტანდარტით ტარდება მანამ, სანამ საწვავი არ დაიწყებს განსხვავებას სტანდარტისგან, ანუ როდესაც მასში სიმღვრივე გამოჩნდება. უცნობი საწვავის ნიმუშის ღრუბლის წერტილის განსაზღვრისას, ჯერ დაადგინეთ ამ ტემპერატურის მნიშვნელობები დაახლოებით ყოველ 5 °C-ზე საწვავის მდგომარეობის დაკვირვებით.

8. საწვავის ჩამოსხმის წერტილის დასადგენად 1 და 2 პუნქტების შესაბამისად მოამზადეთ მოწყობილობა ტესტის გაუწყლოებული (ახლად კალცინირებული კალციუმის ქლორიდის გამოყენებით) საწვავით. მომზადებული მოწყობილობა მოათავსეთ გამაგრილებელ ჭურჭელში. გამაგრილებლის ნარევის ტემპერატურა უნდა იყოს 5 °C-ით დაბალი საწვავის მოსალოდნელ ჩამოსხმის წერტილზე.

9. გამაგრილებელი ნარევიდან ამოღების გარეშე, დახარეთ მოწყობილობა 45° კუთხით და გააჩერეთ ამ მდგომარეობაში ერთი წუთის განმავლობაში, სანამ საცდელ მილში საცდელი საწვავი არ მიაღწევს მისი ასვლის წერტილის შესაბამის ტემპერატურას.

10. ამოიღეთ საცდელი მილი გამაგრილებელი ნარევიდან, გაწმინდეთ კედლები სპირტში დასველებული ბამბით და დააკვირდით, გადავიდა თუ არა საწვავის მენისკი. თუ მენისკი არ გადავიდა, მაშინ საწვავი რჩება გაყინული და პირიქით. თუ საწვავის ტემპერატურა დაახლოებით არც კი არის ცნობილი, მენისკის გადაადგილების ტესტი ტარდება საწვავის ტემპერატურის ყოველ 5 °C შემცირებაზე. ამ შემთხვევაში ნარევის ტემპერატურა შენარჩუნებულია საწვავის ტემპერატურაზე 4-5°-ით ქვემოთ. ტესტის შემდეგ დააბრუნეთ მოწყობილობა და სამუშაო ადგილი თავდაპირველ მდგომარეობაში. შეადარეთ მიღებული ტემპერატურა GOST ინდიკატორებთან.

დიზელის საწვავის ცეტანური რაოდენობის განსაზღვრა გაანგარიშების მეთოდით

დიზელის საწვავის თვითანთების უნარი ფასდება ცეტანის რიცხვით (CN). მაღალსიჩქარიანი დიზელის ძრავებისთვის საწვავის თვითანთების შეფასების მეთოდი მსგავსია ბენზინის დეტონაციის წინააღმდეგობის შეფასების მეთოდის. ავტომატური აალების დასადგენად საცნობარო საწვავად არჩეულია ორი ნახშირწყალბადი: ცეტანი C16H34 და ალფამეთილნაფტალინი C10H7CH3. პირველი ნახშირწყალბადის სპონტანური აალება პირობითად მიიღება როგორც 100, მეორე - როგორც 0. მათი შერევით შეგიძლიათ მიიღოთ ნარევი სპონტანური აალებით 0-დან 100-მდე. ამრიგად, ცეტანის ნომერიეწოდება პირობითი მაჩვენებელი, რიცხობრივად ტოლია ცეტანის პროცენტულ ნარევში ალფამეთილნაფთალინთან, რომელიც სპონტანური აალების თვალსაზრისით შეესაბამება საცდელ ნიმუშს.

დიზელის საწვავის ცეტანური რაოდენობა განისაზღვრება ფლეში დამთხვევის მეთოდით (ნახ. 2.4).

თანამედროვე ძრავების უპრობლემოდ მუშაობისთვის საჭიროა საწვავი, რომლის ცეტანის რაოდენობაა მინიმუმ 45, ხოლო ზამთარში 50 ცეტანის ნომრით, დიზელის ძრავები მუშაობენ მკაცრად, განსაკუთრებით ზამთარში, ხოლო 45-ზე მეტი - რბილად. ამასთან, 60-ზე მეტი ცეტანის რაოდენობის მქონე საწვავის გამოყენება წამგებიანია, რადგან მუშაობის სიმძიმე უმნიშვნელოდ იცვლება და საწვავის სპეციფიკური მოხმარება იზრდება. ეს უკანასკნელი აიხსნება იმით, რომ როდესაც ცენტრალური სიხშირე იზრდება 55-ზე მაღლა, აალების შეფერხების პერიოდი (დრო საწვავის მიწოდების მომენტიდან ძრავის ცილინდრამდე წვის დაწყებამდე) იმდენად მცირეა, რომ საწვავი აალდება საქშენთან ახლოს. და ჰაერი, რომელიც მდებარეობს ინექციის ადგილიდან შორს, თითქმის არ მონაწილეობს წვის პროცესში. შედეგად, საწვავი მთლიანად არ იწვის და ძრავის ეფექტურობა მცირდება.

დიზელის საწვავი ყოველთვის არ უზრუნველყოფს აუცილებელ თვითანთებას, ამიტომ საჭიროა ცეტანის რაოდენობის გაზრდა. არსებობს ორი ძირითადი მეთოდი: ქიმიური შემადგენლობის შეცვლა და სპეციალური დანამატების დანერგვა.

რაც შეეხება ცივი ძრავის გაშვების საიმედოობას გარემოს სხვადასხვა ტემპერატურაზე, ეს უფრო მეტად არის დამოკიდებული ძრავის დიზაინზე და გაშვების რეჟიმზე, ვიდრე საწვავის CN-ზე. წვის პალატაში 350-400 °C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე, წვადი ნარევი ვეღარ აალდება. დიზელის ამწე ლილვის მინიმალური საწყისი სიჩქარე უნდა იყოს 100-120 წთ-1. და რაც უფრო მაღალია საწყისი სიხშირე, მით უფრო მაღალია შეკუმშული ჰაერის ტემპერატურა და, შესაბამისად, ძრავის გაშვების პირობები.

ცეტანის რაოდენობა დამოკიდებულია ნახშირწყალბადების შემცველობაზე და სტრუქტურაზე, რომლებიც ქმნიან დიზელის საწვავს. ალკანების ცეტანური რაოდენობა ყველაზე დაბალია არომატულ ნახშირწყალბადებს. დიზელის საწვავში შემავალი ნახშირწყალბადები განლაგებულია ცენტრალური ნომრის მიხედვით შემდეგნაირად: 1 - ალკანები, 2 - ციკლოალკანები, 3 - იზოალკანები, 4 - არომატული ნახშირწყალბადები. ნახშირწყალბადის მოლეკულებში ნახშირბადის ატომების რაოდენობის ზრდა იწვევს ცეტანის რაოდენობის ზრდას. ამრიგად, n-ალკანების შემცველობის ზრდა იწვევს CN-ის ზრდას. ამასთან, n-ალკანებს აქვთ მაღალი კრისტალიზაციის ტემპერატურა, რაც იწვევს დიზელის საწვავის დაბალი ტემპერატურის თვისებების გაუარესებას.

დიზელის საწვავში სპეციალური ჟანგბადის შემცველი დანამატების შეყვანა ხელს უწყობს აქტიური ჟანგბადის ადვილად გამოყოფას. ასეთ დანამატებს მიეკუთვნება ორგანული პეროქსიდები, აზოტის მჟავას ეთერები, რომლებიც წვის კამერაში მოხვედრისას აჩქარებენ პეროქსიდების წარმოქმნას, რომელთა დაშლა აჩქარებს თვითანთების პროცესს. ამრიგად, 1% იზოპროპილ ნიტრატის დამატება ზრდის ცენტრალურ რიცხვს 10-12 ერთეულით და აუმჯობესებს დიზელის ძრავების სასტარტო თვისებებს ზამთარში. არსებობს ემპირიული კავშირი საწვავის ცეტანურ რიცხვსა და მის ოქტანურ რიცხვს შორის.

CN = 60 - OC / 2, (2.4)

სადაც CN არის ცეტანის რიცხვი; OC - ​​ოქტანური რიცხვი.

რაც უფრო მაღალია ოქტანური რიცხვი, მით ნაკლებია მისი ცეტანური რიცხვი და პირიქით. ამიტომ, დიზელის საწვავზე ბენზინის ფრაქციების დამატება ყოველთვის იწვევს მისი ცეტანის რაოდენობის შემცირებას.

ცეტანის რიცხვი შეიძლება გამოითვალოს დაახლოებით ფორმულის გამოყენებით (მიღებული შედეგი განსხვავდება რეალურიდან 2-3 ერთეულით):

ც.ჩ. = 1,5879 · (ν 20 + 17,8) / ρ 20, (2,5)

სადაც ν 20 არის საწვავის სიბლანტე cSt-ში 20°C-ზე; ρ 20 - საწვავის სიმკვრივე 20°C-ზე, გ/სმ3.

რა არის ტემპერატურა?

პასუხები, როგორიცაა "სხეულის სითბოს საზომი" არ მიიღება)))))))

ვიტალიკ ობუხოვი

ტემპერატურა (ლათინური ტემპერატურა - სათანადო შერევა, ნორმალური მდგომარეობა) არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც დაახლოებით ახასიათებს მაკროსკოპული სისტემის ნაწილაკების საშუალო კინეტიკურ ენერგიას თავისუფლების ერთ გრადუსზე, რომელიც იმყოფება თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში.
SI სისტემაში ტემპერატურა იზომება კელვინებში. მაგრამ პრაქტიკაში, ცელსიუს გრადუსს ხშირად იყენებენ წყლის მნიშვნელოვან მახასიათებლებთან კავშირის გამო - ყინულის დნობის ტემპერატურა (0 ° C) და დუღილის წერტილი (100 ° C). ეს მოსახერხებელია, რადგან კლიმატური პროცესების უმეტესობა, ველურ ბუნებაში მიმდინარე პროცესები და ა.შ. დაკავშირებულია ამ დიაპაზონთან.
ასევე არსებობს ფარენჰაიტის სასწორები და სხვა.
ტემპერატურა, მოლეკულური კინეტიკური თვალსაზრისით, არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს სისტემაში ნაწილაკების მთელი ნაკრების ქაოტური, თერმული მოძრაობის ინტენსივობას და პროპორციულია ერთი ნაწილაკების მთარგმნელობითი მოძრაობის საშუალო კინეტიკური ენერგიისა.
კინეტიკურ ენერგიას, მასასა და სიჩქარეს შორის კავშირი გამოიხატება შემდეგი ფორმულით:
ეკ = 1/2 მ v 2
ამრიგად, იგივე მასის და იგივე სიჩქარის მქონე ნაწილაკებს აქვთ იგივე ტემპერატურა.
ნაწილაკების საშუალო კინეტიკური ენერგია დაკავშირებულია ბოლცმანის მუდმივის თერმოდინამიკურ ტემპერატურასთან:
Eav = i/2kBT
სად:
i - თავისუფლების ხარისხების რაოდენობა
კბ = 1,380 6505(24) × 10−23 ჯ/კ - ბოლცმანის მუდმივი
T - ტემპერატურა;
ტემპერატურა არის სისტემის ენტროპიის (აშლილობის ხარისხის) ცვლილების საპირისპირო მაჩვენებელი, როდესაც სისტემას ემატება სითბოს ერთეული რაოდენობა: 1/T = ΔS/ΔQ.
[რედაქტირება] თერმოდინამიკური მიდგომის ისტორია
სიტყვა "ტემპერატურა" გაჩნდა იმ დღეებში, როდესაც ხალხს სჯეროდა, რომ უფრო გაცხელებული სხეულები შეიცავდა უფრო დიდ რაოდენობას სპეციალურ ნივთიერებას - კალორიულს, ვიდრე ნაკლებად გაცხელებულს. მაშასადამე, ტემპერატურა აღიქმებოდა, როგორც სხეულის მატერიისა და კალორიების ნარევის სიძლიერე. ამ მიზეზით, ალკოჰოლური სასმელების სიძლიერისა და ტემპერატურის საზომ ერთეულებს იგივე - გრადუსი ეწოდება.
წონასწორობის მდგომარეობაში ტემპერატურას აქვს იგივე მნიშვნელობა სისტემის ყველა მაკროსკოპული ნაწილისთვის. თუ სისტემაში ორ სხეულს აქვს იგივე ტემპერატურა, მაშინ მათ შორის არ ხდება ნაწილაკების კინეტიკური ენერგიის (სითბოს) გადაცემა. თუ არსებობს ტემპერატურის სხვაობა, მაშინ სითბო გადადის უფრო მაღალი ტემპერატურის მქონე სხეულიდან ქვედა სხეულზე, რადგან მთლიანი ენტროპია იზრდება.
ტემპერატურა ასევე ასოცირდება "სითბოს" და "ცივის" სუბიექტურ შეგრძნებებთან, რომლებიც დაკავშირებულია ცოცხალი ქსოვილის გაცემასთან ან მიღებასთან.
ზოგიერთი კვანტური მექანიკური სისტემა შეიძლება იყოს ისეთ მდგომარეობაში, რომელშიც ენტროპია არ იზრდება, არამედ მცირდება ენერგიის დამატებით, რაც ფორმალურად შეესაბამება უარყოფით აბსოლუტურ ტემპერატურას. თუმცა, ასეთი მდგომარეობები არ არის „აბსოლუტური ნულის ქვემოთ“, არამედ „უსასრულობის ზემოთ“, რადგან როდესაც ასეთი სისტემა კონტაქტში შედის დადებითი ტემპერატურის მქონე სხეულთან, ენერგია გადადის სისტემიდან სხეულში და არა პირიქით (მაგ. უფრო დეტალურად იხილეთ კვანტური თერმოდინამიკა).
ტემპერატურის თვისებებს სწავლობს ფიზიკის დარგი - თერმოდინამიკა. ტემპერატურა ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მეცნიერების ბევრ სფეროში, მათ შორის ფიზიკის სხვა დარგებში, ასევე ქიმიასა და ბიოლოგიაში.

თახვის

თუ "თითებზე", მაშინ ეს არის ნივთიერების ნაწილაკების საშუალო ენერგიის საზომი. თუ ვსაუბრობთ გაზზე ან თხევადზე - კინეტიკურ ენერგიაზე, თუ მყარ ნივთიერებაზე, მაშინ გისოსებში ნაწილაკების ვიბრაციის ენერგიაზე.
აქ მნიშვნელოვანია, რომ ეს არის საშუალო ენერგიის საზომი, ანუ თუ ნაწილაკები ძალიან ცოტაა, მაშინ ტემპერატურის ცნება კარგავს თავის მნიშვნელობას. მაგალითად, სივრცეში: ირგვლივ ყველანაირი ნაწილაკი დაცურავს, მაგრამ ძალზე ცოტაა, რომ საშუალო ენერგიას აზრი არ ჰქონდეს.

დიმიტრი დ.

ბივერმა პრინციპში სწორად დაწერა, მხოლოდ ნაწილაკების ვიბრაცია გისოსებშიც კინეტიკური ენერგიაა. ასე რომ, ყველაზე მოკლე განმარტება არის:
ტემპერატურა არის ნივთიერების სტრუქტურული ნაწილაკების საშუალო კინეტიკური ენერგიის საზომი.

Გეგმა:

შესავალი

• 1 თერმოდინამიკური განმარტება
  • 1.1 თერმოდინამიკური მიდგომის ისტორია
• 2 ტემპერატურის განსაზღვრა სტატისტიკურ ფიზიკაში
• 3 ტემპერატურის გაზომვა
• 4 ტემპერატურის ერთეულები და მასშტაბები
  • 4.1 კელვინის ტემპერატურის მასშტაბი
  • 4.2 ცელსიუსის მასშტაბი
  • 4.3 ფარენჰაიტი
• 5 თერმული მოძრაობის ენერგია აბსოლუტურ ნულზე
  • 5.1 ტემპერატურა და რადიაცია
  • 5.2 Reaumur მასშტაბი
• 6 გადასვლები სხვადასხვა მასშტაბებიდან
• 7 ტემპერატურის სასწორების შედარება
• 8 ფაზური გადასვლების მახასიათებლები
• 9 Საინტერესო ფაქტები
შენიშვნები
ლიტერატურა

შესავალი

ტემპერატურა(ლათ. ტემპერატურა- სათანადო შერევა, ნორმალური მდგომარეობა) არის სკალარული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს მაკროსკოპული სისტემის ნაწილაკების საშუალო კინეტიკურ ენერგიას თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში თავისუფლების ერთი ხარისხით.

ტემპერატურის საზომი არ არის თვით მოძრაობა, არამედ ამ მოძრაობის ქაოტური ბუნება. სხეულის მდგომარეობის შემთხვევითობა განსაზღვრავს მის ტემპერატურ მდგომარეობას და ეს იდეა (რომელიც პირველად ბოლცმანმა შეიმუშავა), რომ სხეულის გარკვეული ტემპერატურული მდგომარეობა სულაც არ არის განსაზღვრული მოძრაობის ენერგიით, არამედ ამ მოძრაობის შემთხვევითობით. , არის ახალი კონცეფცია ტემპერატურული ფენომენების აღწერილობაში, რომელიც უნდა გამოვიყენოთ..

(P. L. Kapitsa)

ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში (SI) თერმოდინამიკური ტემპერატურა არის შვიდი ძირითადი ერთეულიდან ერთ-ერთი და გამოიხატება კელვინებში. მიღებული SI სიდიდეები, რომლებსაც აქვთ სპეციალური სახელი, მოიცავს ცელსიუს ტემპერატურას, რომელიც იზომება გრადუს ცელსიუსში. პრაქტიკაში, ცელსიუს გრადუსს ხშირად იყენებენ წყლის მნიშვნელოვან მახასიათებლებთან მათი ისტორიული კავშირის გამო - ყინულის დნობის წერტილი (0 °C) და დუღილის წერტილი (100 °C). ეს მოსახერხებელია, რადგან კლიმატური პროცესების უმეტესობა, ველურ ბუნებაში მიმდინარე პროცესები და ა.შ. დაკავშირებულია ამ დიაპაზონთან. ტემპერატურის ცვლილება ერთი გრადუსი ცელსიუსით უდრის ერთი კელვინის ტემპერატურის ცვლილებას. მაშასადამე, 1967 წელს კელვინის ახალი დეფინიციის შემოღების შემდეგ, წყლის დუღილის წერტილმა შეწყვიტა მუდმივი საცნობარო წერტილის როლი და, როგორც ზუსტი გაზომვები აჩვენებს, ის აღარ არის 100 °C-ის ტოლი, არამედ 99,975-თან ახლოს. °C.

ასევე არსებობს ფარენჰაიტის სასწორები და სხვა.

1. თერმოდინამიკური განმარტება

წონასწორული მდგომარეობის არსებობას თერმოდინამიკის პირველ საწყის პოზიციას უწოდებენ. თერმოდინამიკის მეორე საწყისი პოზიცია არის განცხადება, რომ წონასწორობის მდგომარეობა ხასიათდება გარკვეული რაოდენობით, რომელიც, ორი წონასწორული სისტემის თერმული შეხებისას, მათთვის იგივე ხდება ენერგიის გაცვლის შედეგად. ამ რაოდენობას ტემპერატურა ეწოდება.

1.1. თერმოდინამიკური მიდგომის ისტორია

სიტყვა "ტემპერატურა" გაჩნდა იმ დღეებში, როდესაც ხალხს სჯეროდა, რომ უფრო გაცხელებული სხეულები შეიცავდა უფრო დიდ რაოდენობას სპეციალურ ნივთიერებას - კალორიულს, ვიდრე ნაკლებად გაცხელებულს. მაშასადამე, ტემპერატურა აღიქმებოდა, როგორც სხეულის მატერიისა და კალორიების ნარევის სიძლიერე. ამ მიზეზით, ალკოჰოლური სასმელების სიძლიერისა და ტემპერატურის საზომ ერთეულებს იგივე - გრადუსი ეწოდება.

წონასწორობის მდგომარეობაში ტემპერატურას აქვს იგივე მნიშვნელობა სისტემის ყველა მაკროსკოპული ნაწილისთვის. თუ სისტემაში ორ სხეულს აქვს იგივე ტემპერატურა, მაშინ მათ შორის არ ხდება ნაწილაკების კინეტიკური ენერგიის (სითბოს) გადაცემა. თუ არსებობს ტემპერატურის სხვაობა, მაშინ სითბო გადადის უფრო მაღალი ტემპერატურის მქონე სხეულიდან ქვედა სხეულზე, რადგან მთლიანი ენტროპია იზრდება.

ტემპერატურა ასევე ასოცირდება "სითბოს" და "ცივის" სუბიექტურ შეგრძნებებთან, რომლებიც დაკავშირებულია ცოცხალი ქსოვილის გაცემასთან ან მიღებასთან.

ზოგიერთი კვანტური მექანიკური სისტემა შეიძლება იყოს ისეთ მდგომარეობაში, რომელშიც ენტროპია არ იზრდება, არამედ მცირდება ენერგიის დამატებით, რაც ფორმალურად შეესაბამება უარყოფით აბსოლუტურ ტემპერატურას. თუმცა, ასეთი მდგომარეობები არ არის „აბსოლუტური ნულის ქვემოთ“, არამედ „უსასრულობის ზემოთ“, რადგან როდესაც ასეთი სისტემა კონტაქტში მოდის დადებითი ტემპერატურის მქონე სხეულთან, ენერგია სისტემიდან სხეულში გადადის და არა პირიქით ( უფრო დეტალურად იხილეთ კვანტური თერმოდინამიკა).

ტემპერატურის თვისებებს სწავლობს ფიზიკის დარგი - თერმოდინამიკა. ტემპერატურა ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მეცნიერების ბევრ სფეროში, მათ შორის ფიზიკის სხვა დარგებში, ასევე ქიმიასა და ბიოლოგიაში.

2. ტემპერატურის განსაზღვრა სტატისტიკურ ფიზიკაში

სტატისტიკურ ფიზიკაში ტემპერატურა განისაზღვრება ფორმულით

,

სადაც S არის ენტროპია, E არის თერმოდინამიკური სისტემის ენერგია. ამ გზით შემოღებული მნიშვნელობა T იგივეა სხვადასხვა სხეულისთვის თერმოდინამიკური წონასწორობის დროს. როდესაც ორი სხეული შედის კონტაქტში, დიდი T მნიშვნელობის მქონე სხეული გადასცემს ენერგიას მეორეს.

3. ტემპერატურის გაზომვა

თერმოდინამიკური ტემპერატურის გასაზომად, არჩეულია თერმომეტრიული ნივთიერების გარკვეული თერმოდინამიკური პარამეტრი. ამ პარამეტრის ცვლილება აშკარად დაკავშირებულია ტემპერატურის ცვლილებასთან. თერმოდინამიკური თერმომეტრის კლასიკური მაგალითია გაზის თერმომეტრი, რომელშიც ტემპერატურა განისაზღვრება მუდმივი მოცულობის ცილინდრში გაზის წნევის გაზომვით. ასევე ცნობილია აბსოლუტური გამოსხივება, ხმაური და აკუსტიკური თერმომეტრები.

თერმოდინამიკური თერმომეტრები ძალიან რთული ერთეულია, რომელთა გამოყენება პრაქტიკული მიზნებისთვის შეუძლებელია. აქედან გამომდინარე, გაზომვების უმეტესობა ხორციელდება პრაქტიკული თერმომეტრების გამოყენებით, რომლებიც მეორეხარისხოვანია, რადგან მათ არ შეუძლიათ პირდაპირ დაუკავშირონ ნივთიერების რაიმე თვისება ტემპერატურასთან. ინტერპოლაციის ფუნქციის მისაღებად, ისინი უნდა დაკალიბრდეს საერთაშორისო ტემპერატურულ შკალაზე მითითებულ წერტილებში. ყველაზე ზუსტი პრაქტიკული თერმომეტრი არის პლატინის წინააღმდეგობის თერმომეტრი. ტემპერატურის საზომი ხელსაწყოები ხშირად კალიბრირებულია შედარებით მასშტაბებზე - ცელსიუსზე ან ფარენჰეიტზე.

პრაქტიკაში, ტემპერატურა ასევე იზომება

• თხევადი და მექანიკური თერმომეტრები,
• თერმოწყვილი,
• წინააღმდეგობის თერმომეტრი,

• გაზის თერმომეტრი,
• პირომეტრი.

შემუშავებულია ტემპერატურის გაზომვის უახლესი მეთოდები, რომლებიც ეფუძნება ლაზერული გამოსხივების პარამეტრების გაზომვას.

4. ტემპერატურის საზომი ერთეულები და მასშტაბები

ვინაიდან ტემპერატურა არის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია, ცხადია, რომ ყველაზე ბუნებრივია მისი გაზომვა ენერგიის ერთეულებში (ანუ SI სისტემაში ჯოულებში). თუმცა, ტემპერატურის გაზომვა დაიწყო მოლეკულური კინეტიკური თეორიის შექმნამდე დიდი ხნით ადრე, ამიტომ პრაქტიკული სასწორები ზომავს ტემპერატურას ჩვეულებრივი ერთეულებით - გრადუსით.

4.1. კელვინის ტემპერატურის მასშტაბი

აბსოლუტური ტემპერატურის ცნება შემოიღო W. Thomson-მა (კელვინი) და ამიტომ აბსოლუტური ტემპერატურის სკალა ეწოდება კელვინის სკალას ან თერმოდინამიკური ტემპერატურის სკალას. აბსოლუტური ტემპერატურის ერთეული არის კელვინი (K).

აბსოლუტური ტემპერატურის შკალას ასე უწოდებენ, რადგან ტემპერატურის ქვედა ზღვრის ძირითადი მდგომარეობის საზომი არის აბსოლუტური ნული, ანუ ყველაზე დაბალი შესაძლო ტემპერატურა, რომლის დროსაც, პრინციპში, შეუძლებელია ნივთიერებიდან თერმული ენერგიის ამოღება.

აბსოლუტური ნული განისაზღვრება, როგორც 0 K, რომელიც უდრის -273,15 °C (ზუსტად).

კელვინის ტემპერატურის სკალა არის მასშტაბი, რომელიც იწყება აბსოლუტური ნულიდან.

დიდი მნიშვნელობა აქვს კელვინის თერმოდინამიკური სკალაზე დაფუძნებული საერთაშორისო პრაქტიკული სკალების შემუშავებას საცნობარო წერტილებზე - პირველადი თერმომეტრიის მეთოდებით განსაზღვრული სუფთა ნივთიერებების ფაზური გადასვლები. პირველი საერთაშორისო ტემპერატურის მასშტაბი მიღებული იქნა 1927 წელს ITS-27-ის მიერ. 1927 წლიდან მასშტაბი რამდენჯერმე განისაზღვრა (MTSh-48, MPTS-68, MTSh-90): შეიცვალა საცნობარო ტემპერატურა და ინტერპოლაციის მეთოდები, მაგრამ პრინციპი იგივე რჩება - მასშტაბის საფუძველია ფაზური გადასვლების ნაკრები. სუფთა ნივთიერებების თერმოდინამიკური ტემპერატურის გარკვეული მნიშვნელობებით და ამ წერტილებში დაკალიბრებული ინტერპოლაციის ინსტრუმენტებით. ITS-90 მასშტაბი ამჟამად მოქმედებს. ძირითადი დოკუმენტი (წესები მასშტაბის შესახებ) ადგენს კელვინის განმარტებას, ფაზური გადასვლის ტემპერატურის მნიშვნელობებს (საცნობარო წერტილებს) და ინტერპოლაციის მეთოდებს.

ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოყენებული ტემპერატურული სკალები - როგორც ცელსიუსი, ასევე ფარენჰეიტი (ძირითადად აშშ-ში გამოიყენება) - არ არის აბსოლუტური და, შესაბამისად, მოუხერხებელია ექსპერიმენტების ჩატარებისას პირობებში, სადაც ტემპერატურა ეცემა წყლის გაყინვის წერტილს დაბლა, რის გამოც ტემპერატურა უარყოფითად უნდა იყოს გამოხატული. ნომერი. ასეთი შემთხვევებისთვის შემოიღეს აბსოლუტური ტემპერატურის სასწორები.

ერთ მათგანს რანკინის სკალა ჰქვია, მეორეს კი აბსოლუტური თერმოდინამიკური სკალა (კელვინის მასშტაბი); მათი ტემპერატურა იზომება რანკინის (°Ra) და კელვინებში (K), შესაბამისად. ორივე სასწორი იწყება აბსოლუტური ნულის ტემპერატურაზე. ისინი განსხვავდებიან იმით, რომ კელვინის შკალაზე ერთი გაყოფის ფასი ტოლია ცელსიუსის შკალაზე გაყოფის ფასს, ხოლო რანკინის სკალაზე ერთი გაყოფის ფასი უდრის ფარენჰაიტის შკალით თერმომეტრების დაყოფის ფასს. წყლის გაყინვის წერტილი სტანდარტული ატმოსფერული წნევის დროს შეესაბამება 273,15 K, 0 °C, 32 °F.

კელვინის შკალა მიბმულია წყლის სამ წერტილთან (273,16 K) და მასზეა დამოკიდებული ბოლცმანის მუდმივი. ეს ქმნის პრობლემებს მაღალი ტემპერატურის გაზომვების ინტერპრეტაციის სიზუსტეში. BIPM ახლა განიხილავს შესაძლებლობას გადავიდეს კელვინის ახალ განმარტებაზე და დააფიქსიროს ბოლცმანის მუდმივი, სამმაგი წერტილის ტემპერატურაზე მითითების ნაცვლად. .

4.2. ცელსიუსი

ტექნოლოგიაში, მედიცინაში, მეტეოროლოგიაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოიყენება ცელსიუსის მასშტაბი, რომელშიც წყლის სამმაგი წერტილის ტემპერატურაა 0,008 °C და, შესაბამისად, წყლის გაყინვის წერტილი 1 ატმ წნევის დროს არის 0 °. C. ამჟამად ცელსიუსის შკალა განისაზღვრება კელვინის სკალით: ერთი გაყოფის ფასი ცელსიუსის სკალაზე უდრის კელვინის სკალაზე გაყოფის ფასს, t(°C) = T(K) - 273,15. ამრიგად, წყლის დუღილის წერტილი, რომელიც თავდაპირველად ცელსიუსმა აირჩია, როგორც საცნობარო წერტილი 100 °C, დაკარგა თავისი მნიშვნელობა და თანამედროვე შეფასებით წყლის დუღილის წერტილი ნორმალურ ატმოსფერულ წნევაზე დაახლოებით 99,975 °C-ია ძალიან მოსახერხებელია, რადგან წყალი ძალიან გავრცელებულია ჩვენს პლანეტაზე და ჩვენი ცხოვრება მასზეა დაფუძნებული. ნულოვანი ცელსიუსი მეტეოროლოგიისთვის განსაკუთრებული წერტილია, რადგან ის დაკავშირებულია ატმოსფერული წყლის გაყინვასთან. მასშტაბი შემოგვთავაზა ანდერს ცელსიუსმა 1742 წელს.

4.3. ფარენჰაიტი

ინგლისში და განსაკუთრებით აშშ-ში გამოიყენება ფარენჰეიტის შკალა. ნულოვანი გრადუსი ცელსიუსი არის 32 გრადუსი ფარენჰეიტი, ხოლო ფარენჰეიტის გრადუსი არის 9/5 გრადუსი ცელსიუსი.

ფარენჰაიტის მასშტაბის ამჟამინდელი განმარტება ასეთია: ეს არის ტემპერატურის სკალა, რომელშიც 1 გრადუსი (1 °F) უდრის წყლის დუღილის წერტილსა და ყინულის დნობის ტემპერატურას შორის ატმოსფერული წნევის 1/180-ის სხვაობას, და ყინულის დნობის წერტილი არის +32 °F. ტემპერატურა ფარენჰაიტის შკალაზე დაკავშირებულია ტემპერატურასთან ცელსიუსის შკალაზე (t °C) თანაფარდობით t °C = 5/9 (t °F - 32), t °F = 9/5 t °C + 32. შემოთავაზებული გ.ფარენჰაიტის მიერ 1724 წ.

5. თერმული მოძრაობის ენერგია აბსოლუტურ ნულზე

როდესაც მატერია გაცივდება, თერმული ენერგიის მრავალი ფორმა და მათთან დაკავშირებული ეფექტები ერთდროულად მცირდება სიდიდე. მატერია ნაკლებად მოწესრიგებული მდგომარეობიდან გადადის უფრო მოწესრიგებულ მდგომარეობაში.

... აბსოლუტური ნულის თანამედროვე კონცეფცია არ არის აბსოლუტური დასვენების ცნება, პირიქით, აბსოლუტურ ნულზე შეიძლება იყოს მოძრაობა - და ის არსებობს, მაგრამ ეს არის სრული წესრიგის მდგომარეობა.

P.L. Kapitsa (თხევადი ჰელიუმის თვისებები)

გაზი იქცევა თხევად და შემდეგ კრისტალიზდება მყარად (ჰელიუმი, თუნდაც აბსოლუტურ ნულზე, რჩება თხევად მდგომარეობაში ატმოსფერული წნევის დროს). ატომებისა და მოლეკულების მოძრაობა ნელდება, მათი კინეტიკური ენერგია მცირდება. მეტალების უმეტესობის წინააღმდეგობა მცირდება დაბალი ამპლიტუდით ვიბრაციული კრისტალური მედის ატომებზე ელექტრონების გაფანტვის შემცირების გამო. ამრიგად, აბსოლუტურ ნულზეც კი, გამტარი ელექტრონები მოძრაობენ ატომებს შორის ფერმის სიჩქარით 1 × 10 6 მ/წმ.

ტემპერატურა, რომლის დროსაც მატერიის ნაწილაკებს აქვთ მოძრაობის მინიმალური რაოდენობა, რომელიც შენარჩუნებულია მხოლოდ კვანტური მექანიკური მოძრაობის გამო, არის აბსოლუტური ნულის ტემპერატურა (T = 0K).

აბსოლუტური ნულოვანი ტემპერატურის მიღწევა შეუძლებელია. ნატრიუმის ატომების ბოზე-აინშტაინის კონდენსატის ყველაზე დაბალი ტემპერატურა (450 ± 80) × 10 −12 K მიიღეს 2003 წელს MIT-ის მკვლევარებმა. ამ შემთხვევაში, თერმული გამოსხივების პიკი მდებარეობს ტალღის სიგრძის რეგიონში 6400 კმ-მდე, ანუ დაახლოებით დედამიწის რადიუსში.

5.1. ტემპერატურა და რადიაცია

სხეულის მიერ გამოსხივებული ენერგია მისი ტემპერატურის მეოთხე სიმძლავრის პროპორციულია. ასე რომ, 300 K-ზე, 450 ვატამდე გამოიყოფა კვადრატული მეტრი ზედაპირიდან. ეს განმარტავს, მაგალითად, დედამიწის ზედაპირის გაციებას ღამით გარემოს ტემპერატურაზე დაბალი. აბსოლუტურად შავი სხეულის რადიაციის ენერგია აღწერილია სტეფან-ბოლცმანის კანონით

5.2. Reaumur მასშტაბი

შემოთავაზებული 1730 წელს R.A. Reaumur-ის მიერ, რომელმაც აღწერა მის მიერ გამოგონილი ალკოჰოლის თერმომეტრი.

ერთეული არის Reaumur-ის ხარისხი (°R), 1 °R უდრის ტემპერატურული ინტერვალის 1/80-ს საცნობარო წერტილებს შორის - ყინულის დნობის ტემპერატურა (0 °R) და წყლის დუღილის წერტილი (80 °R)

1 °R = 1.25 °C.

ამჟამად, სასწორი გამოვიდა ხმარებიდან, ის ყველაზე დიდხანს გაგრძელდა საფრანგეთში, ავტორის სამშობლოში.

6. გადასვლები სხვადასხვა მასშტაბებიდან

7. ტემპერატურის სასწორების შედარება

ტემპერატურის სასწორების შედარება

აღწერა	კელვინი	ცელსიუსი	ფარენჰაიტი	რანკინი	Delisle	ნიუტონი	როიმური	რომერი
Აბსოლუტური ნული	0	−273.15	−459.67	0	559.725	−90.14	−218.52	−135.90
ფარენჰეიტის ნარევის დნობის ტემპერატურა (მარილი და ყინული თანაბარი რაოდენობით)	255.37	−17.78	0	459.67	176.67	−5.87	−14.22	−1.83
წყლის გაყინვის წერტილი (ნორმალური პირობები)	273.15	0	32	491.67	150	0	0	7.5
ადამიანის სხეულის საშუალო ტემპერატურა¹	310.0	36.6	98.2	557.9	94.5	12.21	29.6	26.925
წყლის დუღილის წერტილი (ნორმალური პირობები)	373.15	100	212	671.67	0	33	80	60
ტიტანის დნობა	1941	1668	3034	3494	−2352	550	1334	883
მზის ზედაპირი	5800	5526	9980	10440	−8140	1823	4421	2909

¹ ადამიანის სხეულის ნორმალური საშუალო ტემპერატურაა 36,6 °C ±0,7 °C, ან 98,2 °F ±1,3 °F. ჩვეულებრივ ციტირებული მნიშვნელობა 98,6 °F არის ზუსტი კონვერტაცია მე-19 საუკუნის გერმანიის ფარენჰეიტზე 37 °C. თუმცა, ეს მნიშვნელობა არ არის ადამიანის სხეულის ნორმალური საშუალო ტემპერატურის ფარგლებში, რადგან სხეულის სხვადასხვა ნაწილების ტემპერატურა განსხვავებულია.

ამ ცხრილის ზოგიერთი მნიშვნელობა დამრგვალებულია.

8. ფაზური გადასვლების მახასიათებლები

სხვადასხვა ნივთიერების ფაზის გადასვლის წერტილების აღსაწერად გამოიყენება შემდეგი ტემპერატურის მნიშვნელობები:

• დნობის ტემპერატურა
• დუღილის ტემპერატურა
• ანეილირების ტემპერატურა
• შედუღების ტემპერატურა
• სინთეზის ტემპერატურა
• ჰაერის ტემპერატურა
• ნიადაგის ტემპერატურა
• ჰომოლოგიური ტემპერატურა
• სამმაგი წერტილი
• Debye ტემპერატურა (მახასიათებელი ტემპერატურა)
• კურიის ტემპერატურა

9. საინტერესო ფაქტები

დედამიწაზე ყველაზე დაბალი ტემპერატურა 1910-68 წლამდე, ვერხოიანსკი

• ადამიანის მიერ შექმნილი ყველაზე მაღალი ტემპერატურა, ~10 ტრილიონი. K (რომელიც შედარებულია სამყაროს ტემპერატურასთან მისი სიცოცხლის პირველ წამებში) მიღწეული იქნა 2010 წელს ტყვიის იონების შეჯახებისას, რომლებიც აჩქარდნენ სინათლის სისწრაფემდე. ექსპერიმენტი ჩატარდა დიდ ადრონულ კოლაიდერზე
• ყველაზე მაღალი თეორიულად შესაძლო ტემპერატურაა პლანკის ტემპერატურა. უფრო მაღალი ტემპერატურა ვერ იარსებებს, რადგან ყველაფერი ენერგიად იქცევა (ყველა სუბატომური ნაწილაკი დაიშლება). ეს ტემპერატურა არის დაახლოებით 1,41679(11)×10 32 K (დაახლოებით 142 არამილიონი K).
• ადამიანის მიერ შექმნილი ყველაზე დაბალი ტემპერატურა 1995 წელს მიიღეს ერიკ კორნელმა და კარლ ვიმანმა აშშ-დან რუბიდიუმის ატომების გაციებით. . ის აბსოლუტურ ნულზე მაღლა იყო K-ის წილადის 1/170 მილიარდი ნაწილით ნაკლები (5,9 × 10 −12 K).
• მზის ზედაპირს აქვს დაახლოებით 6000 კ ტემპერატურა.
• უმაღლესი მცენარეების თესლი სიცოცხლისუნარიანი რჩება -269 °C-მდე გაციების შემდეგ.

შენიშვნები

1. GOST 8.417-2002. რაოდენობების ერთეულები - nolik.ru/systems/gost.htm
2. ტემპერატურის ცნება - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=1
3. I. P. Bazarov. თერმოდინამიკა, მ., უმაღლესი სკოლა, 1976, გვ. 13-14.
4. პლატინა - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=81 წინააღმდეგობის თერმომეტრი - მთავარი მოწყობილობა MTSH-90.
5. ლაზერული თერმომეტრია - temperatures.ru/newmet/newmet.php?page=0
6. MTSH-90 საცნობარო წერტილები - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=3
7. კელვინის ახალი დეფინიციის შემუშავება - temperatures.ru/kelvin/kelvin.php?page=2
8. დ.ა.პარშინი, გ.გ.ზეგრიაᲙრიტიკული წერტილი. ნივთიერების თვისებები კრიტიკულ მდგომარეობაში. სამმაგი წერტილი. მეორე ტიპის ფაზის გადასვლები. დაბალი ტემპერატურის მიღების მეთოდები. - edu.ioffe.spb.ru/edu/thermodinamics/lect11h.pdf. სტატისტიკური თერმოდინამიკა. ლექცია 11. პეტერბურგის აკადემიური უნივერსიტეტი.
9. სხეულის ტემპერატურის სხვადასხვა გაზომვის შესახებ - hypertextbook.com/facts/LenaWong.shtml (ინგლისური)
10. BBC News - Large Hadron Collider (LHC) წარმოქმნის "მინი-დიდი აფეთქებას" - www.bbc.co.uk/news/science-environment-11711228
11. ყველაფერი ყველაფერზე. ტემპერატურის ჩანაწერები - tem-6.narod.ru/weather_record.html
12. მეცნიერების საოცრება - www.seti.ee/ff/34gin.swf

ლიტერატურა

• B. I. სპასკიფიზიკის ისტორია ნაწილი I - osnovanija.narod.ru/History/Spas/T1_1.djvu. - მოსკოვი: "უმაღლესი სკოლა", 1977 წ.
• სივუხინი დ.ვ.თერმოდინამიკა და მოლეკულური ფიზიკა. - მოსკოვი: "მეცნიერება", 1990 წ.

ჩამოტვირთვა
ეს აბსტრაქტი ეფუძნება რუსული ვიკიპედიის სტატიას. სინქრონიზაცია დასრულდა 07/09/11 16:20:43
მსგავსი აბსტრაქტები: