Что такое абсолютная температура

Абсолютная температура

Сайт для радиолюбителей

Понятие абсолютной температуры было введено У. Томсоном (Кельвином), в связи с чем шкалу абсолютной температуры называют шкалой Кельвина или термодинамической температурной шкалой. Единица абсолютной температуры — кельвин (К).

Абсолютная шкала температуры называется так, потому что мера основного состояния нижнего предела температуры — абсолютный ноль, то есть наиболее низкая возможная температура, при которой в принципе невозможно извлечь из вещества тепловую энергию.

Абсолютный ноль определён как 0 K, что равно −273,15 °C и −459,67 °F.

Шкала температур Кельвина — это шкала, в которой начало отсчёта ведётся от абсолютного нуля.

Важное значение имеет разработка на основе термодинамической шкалы Кельвина Международных практических шкал, основанных на реперных точках — фазовых переходах чистых веществ, определенных методами первичной термометрии. Первой международной температурной шкалой являлась принятая в 1927 г. МТШ-27. С 1927 г. шкала несколько раз переопределялась (МТШ-48, МПТШ-68, МТШ-90): менялись реперные температуры, методы интерполяции, но принцип остался тот же — основой шкалы является набор фазовых переходов чистых веществ с определенными значениями термодинамических температур и интерполяционные приборы, градуированные в этих точках. В настоящее время действует шкала МТШ-90. Основной документ (Положение о шкале) устанавливает определение Кельвина, значения температур фазовых переходов (реперных точек) и методы интерполяции.

Используемые в быту температурные шкалы — как Цельсия, так и Фаренгейта (используемая, в основном, в США), — не являются абсолютными и поэтому неудобны при проведении экспериментов в условиях, когда температура опускается ниже точки замерзания воды, из-за чего температуру приходится выражать отрицательным числом. Для таких случаев были введены абсолютные шкалы температур.

Одна из них называется шкалой Ранкина, а другая — абсолютной термодинамической шкалой (шкалой Кельвина); температуры по ним измеряются, соответственно, в градусах Ранкина (°Ra) и кельвинах (К). Обе шкалы начинаются при температуре абсолютного нуля. Различаются они тем, что цена одного деления по шкале Кельвина равна цене деления шкалы Цельсия, а цена деления шкалы Ранкина эквивалентна цене деления термометров со шкалой Фаренгейта. Температуре замерзания воды при стандартном атмосферном давлении соответствуют 273,15 K, 0 °C, 32 °F.

Читайте также:  Cпециализированная некоммерческая организация «Региональный фонд капитального ремонта многоквартирны

Масштаб шкалы Кельвина привязан к тройной точке воды (273,16 К), при этом от неё зависит постоянная Больцмана. Это создаёт проблемы с точностью интерпретации измерений высоких температур. Сейчас Международное бюро мер и весов рассматривает возможность перехода к новому определению кельвина, основанному на фиксации численного значения постоянной Больцмана, вместо привязки к температуре тройной точки.

Что такое абсолютная температура?

Физика > Что такое абсолютная температура?

Чему равна абсолютная температура: шкала Цельсия и Кельвина, абсолютный ноль, абсолютная температура тела, газа, воздуха, идеального газа, минимум температуры.

Если вы вычисляете температуру в сравнении с абсолютным нулем (0), то получите абсолютную температуру. Но чему равна абсолютная температура воздуха, газа или тела?

Наиболее распространенная абсолютная шкала температур – Кельвин (К), использующая модель шкалы Цельсия. Мы отмечаем температуру в Кельвинах без символа степени. Абсолютный ноль температуры равен 0 К.

Также ее именуют термодинамической температурой. Почему? Потому что речь идет о законе термодинамики, который выводит формальное определение температуры.

Температура тела (или аналогичная, вроде газа в контейнере) измеряет кинетическую энергию частичек вещества, из которого состоит. Стоит отметить, что капли материи наделены намного большим количеством энергии, чем обычная кинетическая энергия атомов в блоке.

По незнанию можно предположить, что вещество при абсолютном нуле будет пребывать в наиболее низком энергетическом состоянии, особенно если речь идет о чистом соединении (или изотопически чистый элемент). Ну, не все так просто… Если оставить в стороне нулевую энергию (нечто совершенно иное из области квантовой механики), то многие твердые тела обладают несколькими различными устойчивыми кристаллическими структурами, но только одной с минимальной энергией. Тогда получаем гелий, выступающий жидкостью при 0 К (твердая фаза обладает более низкой энергией, нежели жидкая), если не пребывает под давлением.

Читайте также:  Carista obd2 на русском скачать для windows

В Международной системе единиц Кельвин выступает одной из основополагающих (всего их 7) и определяется с отсылкой на тройную точку воды (1/273.16). Откуда наименование «Кельвин»? Все дело в Уильяме Томпсоне (лорд Кельвин). В 1848 году он первым описал абсолютную температурную шкалу. Также он вывел и абсолютный ноль (-273 °C).

Абсолютная температура

Абсолютная температура ⭐ — это температура, отсчитываемая от абсолютного нуля (минимально возможной температуры во Вселенной). Абсолютную температуру измеряют в кельвинах (0 K = -273.15 °С). Для примера, абсолютная температура кипения воды равна 373.15 K (т.е. t(°С) + 273,15).

Видео: Абсолютная температура

Измерение абсолютной температуры

Температура газа служит мерой кинетической энергии поступательного движения молекул газа и характеризует степень его нагрева. Температуру газа измеряют приборами, основанными на тех или иных свойствах вещества, меняющихся с изменением температуры. Эти приборы имеют градуировку, т.е. температурную шкалу.

Создателем первого такого прибора — термометра был немецкий ученый Фаренгейт, который за начало шкалы принял уровень, соответствующий температуре таяния смеси, состоящей из равных масс нашатыря и тающего льда. Верхней точкой был уровень, соответствующий температуре кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Расстояние между этими двумя уровнями он разделил на 180 частей и, таким образом, получил один градус. В 1723 г. французский физик Реомюр предложил шкалу, основанную на двух опорных точках, соответствующих температурам таяния льда и кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Расстояние между двумя точками он разделил на 80 равных частей.

В 1742 г. шведский астроном Цельсий предложил температурную шкалу с теми же опорными точками, на которых построена шкала Реомюра, но расстояние между ними он разделил на 100 частей. Обозначается градус Цельсия — °С.

Читайте также:  Высокооктановое топливо - Вторичное топливо

В настоящее время в термодинамике в качестве основной принята термодинамическая температурная шкала, где нижней границей шкалы является температура абсолютного нуля (практически недостижимая), когда прекращается тепловое движение молекул. Единица температуры по термодинамической температурной шкале получила название Кельвин по имени ученого У. Томпсона, лорда Кельвина, предложившего начало отсчета вести от абсолютного нуля.

Тройной точке воды, т.е. когда в равновесии находятся три фазы воды: лед, жидкость и пар, присвоена температура 273,15 К. Она находится на 0,01 °С выше точки плавления льда.

Рис. Сопоставление шкалы Цельсия и термодинамической шкалы

На рисунке показано соотношение между шкалой Цельсия и шкалой Кельвина, т. е.

Т(К) = t(°С) + 273,15
где Т — температура по термодинамической шкале, К; t — температура по шкале Цельсия, °С.

К преимуществам термодинамической температурной шкалы можно отнести следующее:

  • во-первых, значения температур по этой шкале не зависят от физических свойств термометрических тел;
  • во-вторых, температура по этой шкале может быть воспроизведена с большой точностью, так как она строится по одной опорной точке;
  • в-третьих, все температуры — величины положительные, что упрощает расчеты.
Ссылка на основную публикацию
Adblock detector