Одиниці вимірювання температури, абсолютна термодинамічна шкала температур. Одиниці виміру температури
від Фаренгейта до Цельсія і Кельвіна і навпаки.
Градуси по Фаренгейту (уведені на початку 1700-х Фаренгейтом) використовуються для запису поверхневих температур метеорологами в Сполучених Штатах. Проте, оскільки інша частина світу використовує градуси Цельсія (введені в 18-м столітті), важливо вміти перетворювати температуру зі шкали Фаренгейта в градуси Цельсія: |
|
|
|
Кельвін - інша шкала температур, що дуже зручна для багатьох наукових обчислень, оскільки вона починається з абсолютного нуля, що означає відсутність негативних значень. Примітка: слово "градус" НЕ використовується зі словом кельвін. Шлях, по якому можна перетворити з градусів Цельсия в шкалу Кельвіна: |
|
Порівняльна діаграма, що характеризує зазначені три шкали температур: |
Абсолютна термодинамічна шкала температур.
Абсолю́тна температу́ра (рос. абсолютная температура, англ. absolute temperature, нім. absolute Temperatur f) — параметр стану, який характеризує макроскопічну систему в стані термодинамічної рівноваги.
Абсолютна температура позначається здебільшого великою латинською літерою T й вимірюється в Кельвінах.
У фізиці, де часто зустрічається добуток k_B T, де kB — стала Больцмана, цей множник часто пропускається й тоді абсолютна температура має розмірність енергії.
Виникнення поняття
Поняття абсолютної температури ввів В. Томсон (Кельвін). Абсолютна температурна шкала позначається літерою К.
Обмеження у застосуванні
У вимірюванні температури є труднощі, бо термометри не дають можливості виміряти її незалежно від механічних, теплових та інших властивостей термометричних речовин, з яких виготовляють термометри. Так, через неоднакову залежність від температури коефіцієнтів розширення ртуті, спирту й газу покази термометрів з цими речовинами не збігаються, крім постійних (реперних) точок, напр. 0° С і 100° С.
Рівняння
Томсон показав у 1848 , що можна встановити температурну шкалу, яка не залежить від властивостей термометричних речовин, якщо використати висновок з циклу Карно про те, що
не залежить від властивостей речовин;
тут
—
кількість тепла, що надходить від
нагрівника при температурі
а
—
кількість тепла, віддана холодильникові
при температурі
.
Висновки із рівняння
З наведеного рівняння можна визначити, наприклад, T2 якщо виміряти Q1 та Q2 і знати Т1. Шкала температур, встановлена на основі цього рівняння, називається термодинамічною. Хоч цикл Карно відноситься до ідеального газу, однак властивості дуже розрідженого водню, гелію, азоту мало відмінні від властивостей ідеального газу; тому термодинамічна шкала температур мало відмінна від шкали газових термометрів з переліченими газами, побудованої на основі закону Гей-Люссака. Важливе значення абсолютної температури полягає в тому, що вона є найприроднішою мірою теплового руху і використовується у фундаментальних законах фізики.
Термодинамічний процес.
Рівноважні, нерівноважні, оборотні і необоротні процеси.
Тиск і температура робочого тіла.
Одиниці вимірювання температури, абсолютна термодинамічна шкала температур.