27. Температура, її фізичний зміст. Вимірювання температури. Температурні шкали.

З точки зору молекулярно-кінетичних уявлень температура є мірою середньої кінетичної енергії молекул, тобто мірою інтенсивності теплового руху молекул. Тому із зростанням інтенсивності руху збільшуватиметься температура тіла, яка характеризує міру нагрітості тіла. Поняття температури не може бути застосоване до однієї або кількох молекул. Числове значення температури чисельно пов’язано з величиною середньої кінетичної енергії молекул:

(114)

де - середня швидкість молекул, ;

-стала Больцмана; = 1,38·10^-23 .

Кінетичну енергію молекул безпосередньо виміряти не можна. Тому для вимірювання температури використовують залежність від неї певних властивостей речовини (теплового розширення, електричного опору, тощо).

відносно нерухомих положень рівноваги. Рух молекул у всіх трьох напрямках в просторі відповідає потенціальній і кінетичній енергії. Молекули рідин також здійснюють коливання, які супроводжуються багаточисленними співударами. Молекули рухаються з великими швидкостями (порядку 10³ ). Багато фізичних властивостей залежать від температури:

- об’єм тіла (а, відповідно, і його розміри), як правило, збільшується з підвищенням температури;

- при підвищенні температури речовина переходить у рідкий, а потім у газоподібний агрегатний стан;

- у металах питомий електричний опір зростає з підвищенням температури, а в напівпровідниках зменшується;

- електрична напруга термоелемента збільшується з підвищенням температури.

Більшість фізичних величин, які залежать від температури, використовують для вимірювання температури.

Температура характеризує стан тіла незалежно від його маси і хімічного складу. Тому температуру називають параметром стану.

Таблиця 27

Співвідношення між одиницями вимірювання температур.

Темпера-турні шкали та їх умовне позначен-ня	Температура		Абсо-лютний нуль	Співвідношення між градусами різних шкал	Переведення температури в градуси шкал Цельсія та Кельвіна
	Кипін- ня во-ди	Плав-лення льоду
Кельвіна, К	373,2	273,2	0	1К=1°С=0,8°R =1,8°F	п°К=(п-273,3) °С
Цельсія, °С	100	0	-273,2	1°С=0,8°R=1,8°F=1К	п°Ñ =(п +2 73,2) К
Фарен-гейта, °F	212	32	-459,79	1°F=0,556°С=0,445°= 0,556К	п°F= (п32)°С= [ (п-32)+273,2] К
Реомюра, °R	80	0	-218,56	1°R=1,25°С=2,25°F= 1,25 К	п°R= п°С=( п°+273,2) К

У СІ для вимірювання температури прийнята шкала Кельвіна, де одиницею вимірювання температури є Кельвін (1 К). Міжнародна температурна шкала була прийнята в 1927 р. і заснована на 6 постійних і відтворюваних реперних точках. Після цього вона була переглянута із внесенням деяких коректив (1948 р. та в 1968 р.). В нашій країні (1976 р.) встановлені практичні температурні шкали, які забезпечують єдність вимірювання температур різними методами в діапазоні від 0,01 до 10⁵ К. Виміряні за цими шкалами температури близькі до термодинамічних. З 1990 р. введена нова міжнародна шкала температур (МТШ-90), в якій основною реперною точкою залишилося значення температури потрійної точки води. При цьому °С>К на 3·10^-4 .

У нашій і в більшості європейських країнах поширена шкала Цельсія, а в деяких англосаксонських країнах (Великобританія, США, Канада, Австралія та ін.) користуються шкалами Фаренгейта та Ренкіна. Шкала Реомюра нині майже не застосовується.

Оскільки певний фізичний зміст становить лише різниця між значенням кінетичної енергії, то вибір нульової точки температури є питанням зручності. Це й пояснює існування кількох температурних шкал (табл. 27).

Температура – це єдина фізична величина, яка має два позначення (Т і t) в залежності від застосовуваних одиниць. Т – температура в Кельвінах (К) або абсолютна температура, t – температура в градусах Цельсія (°С). якщо вони зустрічаються в одному і тому ж рівнянні, то їх не скорочують. Скорочення можна робити для різниці температур і .

Залежно від температурного інтервалу й необхідної точності температуру вимірюють за допомогою термометрів, термопар, термоопорів та пірометрів