Температура та її вимірювання

У навколишньому світі відбуваються різні явища, пов’язані з нагріванням і охолодженням тел. Їх називають тепловими явищами. Так, при нагріванні холодна вода спочатку стає теплою, а потім гарячою; вийнята з полум’я металева деталь поступово охолоджується і т. д. Ступінь нагретости тіла, або його тепловий стан ми позначаємо словами «теплий», «холодний», «гарячий», Для кількісної оцінки цього стану і служить температура.

Температура — один з макроскопічних параметрів системи. У фізиці, тіла, що складаються з дуже великого числа атомів або молекул, називають макроскопічними. Розміри макроскопічних тіл у багато разів перевищують розміри атомів. Всі навколишні тіла — від столу або газу в повітряній кульці до піщинки — макроскопічні тіла.

Величини, що характеризують стан макроскопічних тіл без урахування їх молекулярної будови, називають макроскопічними параметрами. До них відносяться обсяг, тиск, температура, концентрація частинок, маса, щільність, намагніченість і т. д. Температура — один з найважливіших макроскопічних параметрів системи (газу, зокрема).

Температура — характеристика теплового рівноваги системи.

Відомо, що для визначення температури середовища слід помістити в цю середу термометр і почекати до тих нір, поки температура термометра не перестане змінюватися, прийнявши значення, що дорівнює температурі навколишнього середовища. Іншими словами, необхідно деякий час для встановлення між середовищем і термометром теплового рівноваги.

Тепловим, або термодинамічним, рівновагою називають такий стан, при якому всі макроскопічні параметри як завгодно довго залишаються незмінними. Це означає, що не змінюються обсяг і тиск в системі, не відбуваються фазові перетворення, не змінюється температура.

Однак мікроскопічні процеси при тепловому рівновазі не припиняються: швидкості молекул змінюються, вони переміщуються, стикаються.

Будь-яке макроскопічне тіло або група макроскопічних тіл — термодинамічна система може перебувати в різних станах теплового рівноваги. У кожному з цих станів температура має своє певне значення. Інші величини можуть мати різні (але постійні) значення. Наприклад, тиск стисненого газу в балоні буде відрізнятися від тиску в приміщенні і при температурному рівновазі всієї системи тіл у цьому приміщенні.

Температура характеризує стан теплової рівноваги макроскопічної системи: у всіх частинах системи, які перебувають у стані теплової рівноваги, температура має одне і те ж значення (це єдиний макроскопічний параметр, що володіє такою властивістю).

Якщо два тіла мають однакову температуру, між ними не відбувається теплообмін, якщо різну — теплообмін відбувається, причому тепло передається від більш нагрітого тіла до менш нагрітого до повного вирівнювання температур.

Вимірювання температури засновано на залежності якої-небудь фізичної величини (наприклад, обсягу) від температури. Ця залежність і використовується в температурній шкалі термометра — приладу, що служить для вимірювання температури.

Дія термометра грунтується на тепловому розширенні речовини. При нагріванні стовпчик використовуваного в термометрі речовини (наприклад, ртуті або спирту) збільшується, при охолодженні — зменшується. Використовуються в побуті термометри дозволяють висловити температуру речовини в градусах Цельсія (°С).

А. Цельсій (1701-1744) — шведський вчений, який запропонував використовувати стоградусную шкалу температур. У температурною шкалою Цельсія за нуль (з середини XVIII ст.) приймається температура танучого льоду, а за 100 градусів — температура кипіння води при нормальному атмосферному тиску.

Оскільки різні рідини розширюються з підвищенням температури по-різному, то температурні шкали в термометрах з різними рідинами різні.

Тому в фізиці використовують ідеальну газову шкалу температур, засновану на залежності обсягу (при постійному тиску) або тиску (при постійному об’ємі) газу від температури.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Ми всі трошки дальтоніки!