Енергія теплового руху при абсолютному нулі

Коли матерія охолоджується, багато форм теплової енергії та пов'язані з нею ефекти одночасно зменшуються за величиною. Речовина переходить від менш упорядкованого стану до більш впорядкованого.

... Сучасне поняття абсолютного нуля не є поняття абсолютного спокою, навпаки, при абсолютному нулі може бути рух - і воно є, але це є стан повного порядку ...

Газ перетворюється в рідину і потім кристалізується в тверде тіло (гелій і при абсолютному нулі залишається в рідкому стані при атмосферному тиску). Рух атомів і молекул сповільнюється, їх кінетична енергія зменшується. Опір більшості металів падає через зменшення розсіювання електронів на вагається з меншою амплітудою атомах кристалічної решітки. Таким чином навіть при абсолютному нулі електрони провідності рухаються між атомами зі швидкістю Фермі порядку 1 10 6 м / с.

Температура, при якій частинки речовини мають мінімальну кількість руху, що зберігається лише завдяки квантовомеханічної руху, - це температура абсолютного нуля (Т = 0К).

Температури абсолютного нуля досягти неможливо. Найнижча температура (450 80) 10 -12 К конденсату Бозе-Ейнштейна атомів натрію була отримана в 2003 дослідниками з МТІ . При цьому пік теплового випромінювання знаходиться в області довжин хвиль близько 6400 км, тобто приблизно радіуса Землі.

Температура і випромінювання

Випромінювана тілом енергія пропорційна четвертого ступеня його температури. Так, при 300 К з квадратного метра поверхні випромінюється до 450 ват. Цим пояснюється, наприклад, нічне охолодження земної поверхні нижче температури навколишнього повітря. Енергія випромінювання абсолютно чорного тіла описується законом Стефана - Больцмана

Переходи з різних шкал

Перерахунок температури між основними шкалами

в \ з Кельвін Цельсій Фаренгейт

Кельвін (K) = K = С + 273 = (F + 459) / 1,8

Цельсій ( C) = K - 273 = C = (F - 32) / 1,8

Фаренгейт ( F) = K 1,8 - 459 = C 1,8 + 32 = F

Порівняння температурних шкал

Опис Кельвін Цельсій Фаренгейт Ранкін Деліль Ньютон Реомюр Ремер.

Абсолютний нуль 0 -273.15 -459.67 0 559.725 -90.14 -218.52 -135.90

Температура танення суміші Фаренгейта ( сіль і лід в рівних кількостях) 255.37 -17.78 0 459.67 176.67 -5.87 -14.22 -1.83

Температура замерзання води ( Нормальні умови) 273.15 0 32 491.67 150 0 0 7.5

Середня температура людського тіла 310.0 36.6 98.2 557.9 94.5 12.21 29.6 26.925

Температура кипіння води ( Нормальні умови) 373.15 100 212 671.67 0 33 80 60

Плавлення титану 1941 1668 3034 3494 -2352 550 1334 883

Поверхня Сонця 5800 5526 9980 10440 -8140 1823 4421 2909

Нормальна середня температура людського тіла - 36.6 C 0.7 C, або 98.2 F 1.3 F. Приводиться звичайне значення 98,6 F - це точне перетворення в шкалу Фаренгейта прийнятого в Німеччині в XIX столітті значення 37 C. Проте це значення не входить в діапазон нормальної середньої температури тіла людини, оскільки температура різних частин тіла різна.

Вимірювання температури в медицині

Термометрія (грец. Thermē – теплота , + metreō – міряти , вимірювати) сукупність методів і способів вимірювання температури , у тому числі температури тіла людини. Основною одиницею виміру температури є градус Кельвіна . У медичній практиці в нашій країні і більшості інших країн для Т. використовується шкала температур Цельсія , проте в США і Великобританії продовжують користуватися шкалою Фаренгейта . Температура за Фаренгейтом ( tF ) і температура за Цельсієм ( tC ) пов'язані залежністю tF = 32 + 1,8 tC .

Для вимірювання температури тіла використовують головним чином медичний ртутний термометр , що відноситься до рідинним термометрам, принцип дії яких заснований на тепловому розширенні рідин.

Ртутний термометр являє собою прозорий скляний резервуар з упаяною шкалою і капіляром , що має на кінці розширення , заповнене ртуттю. Температурний коефіцієнт розширення ртуті приблизно в 500 разів більше температурного коефіцієнта розширення скла , що забезпечує помітне переміщення ртутного стовпа в капілярі при відносній незмінності розмірів останнього. Діапазон вимірювання температури становить 34-42 ° , ціна розподілу 0,1 °.

Ртутний термометр використовується для вимірювання температури в пахвовій западині , паховій складці , прямій кишці , ротовій порожнині. Локальні виміру температури ( локальна Т.) здійснюються за допомогою електротермометрів , термочутливим ланкою яких є терморезистор - напівпровідниковий резистор , електричний опір якого залежить від температури. Найчастіше використовують ртутний медичний термометр. Температуру вимірюють у пахвовій западині , рідше в паховій складці , ротовій порожнині , прямій кишці або в піхву.

Література:

• Спаський Б. І. Історія фізики ч.I - Москва: "Вища школа", 1977.

• Сивухин Д. В. Термодинаміка і молекулярна фізика - Москва: "Наука", 1990.