A hőmérséklet fogalma

A paradoxon az, hogy ahhoz, hogy mérjük meg a hőmérsékletet a lakásban, az ipar és a még alkalmazott tudomány nem kell tudni, hogy mi a „hőmérséklet”. Elég csak meglehetősen homályos ötlete, amit a „hőmérséklet - a mértéke hő a test.” Sőt, a legtöbb gyakorlati eszköz a hőmérséklet mérésére tényleges méréseket más tulajdonságok az anyagok különböző mértékű hő, mint a nyomás, térfogat, elektromos ellenállás, stb Ezután a leolvasott automatikusan vagy manuálisan alakíthatjuk hőmérséklet egységek.

Kíváncsi emberek és a diákok, akik sem akar, vagy ki kell találnunk, hogy mi az a hőmérséklet, általában esik az elemeket a termodinamika és a nulla, az első és második törvény Carnot-ciklus és az entrópia. El kell ismerni, hogy a meghatározás a hőmérséklet, mint a paraméter ideális reverzibilis hőerőgép, amely független a munkaközeg, általában nem teszi egyértelműbbé mi értelme a koncepció „hőmérséklet”.

Több „tárgyi” megközelítés úgy tűnik, hogy az úgynevezett molekuláris-kinetikai elmélet, amely képződik a nézetet, hogy a hőt lehet tekinthető egyszerűen egyfajta energia - nevezetesen, a kinetikus energia az atomok és molekulák. Ezt az értéket átlagoljuk rengeteg véletlenszerűen mozgó részecskék, és az intézkedés az úgynevezett test hőmérsékletét. fűtött test részecskék sebességét, mint a hideg.

Mivel a hőmérséklet fogalma szorosan kapcsolódik az átlagos kinetikus energiája a részecskék, lenne a természetes és a használt mértékegységeket joule. Azonban az energia a termikus mozgás a részecskék nagyon kicsi, mint a joule, ezért az ezt az értéket lehet kínos. A termikus mozgás mérjük más egységek, amelyek származnak átadása joule által «k» együttható.

Ha a hőmérséklet a T mérjük kelvin (K), majd a kapcsolatot a átlagos kinetikus energiája transzlációs mozgása egy ideális gáz atomjainak a formája

ahol k - konverziós tényező, amely meghatározza, hogy melyik része a Joule talált Kelvin. Az érték k a Boltzmann állandó.

Tekintettel arra, hogy a nyomás is kifejezhető az átlagos energia mozgási molekulák

ahol n = N / V, V - által elfoglalt térfogat gáz, N - teljes száma molekulák e kötet

Az állapotegyenlet az ideális gáz lenne:

Ha a teljes molekulák száma formájában jelen lévő N = μNA. ahol μ - móljainak a száma a gáz, NA - Avagadro számot, azaz a részecskék száma egy mól, könnyen elő lehet állítani ismert Clapeyron - Mendeleev:

Így, a hőmérséklet - mesterségesen juttatjuk be az állapotegyenlet paraméter. Az egyenlet az állami lehet meghatározni termodinamikai hőmérséklet T, ha az összes többi paramétert állandó és ismert. Egy ilyen érzékelés nyilvánvaló, hogy az értékek a T függ a Boltzmann állandó. Mi lehet választani ezt a méretarány egy tetszőleges értéket, majd építeni rajta? Nem. Végtére is, mi is így szerezzen egy tetszőleges érték a hármas pont, miközben a vizet ki kell törni az értéke 273,16 K! Felmerül a kérdés - miért éppen 273,16 K?

Az okok tisztán történeti, nem pedig a fizikai. Az a tény, hogy az első hőmérséklet skálák vettünk azonnal pontos értékeit a két állapot a víz - fagyáspontja (0 ° C) és a forráspontja (100 ° C). Ez volt a feltételes értékeket választott kényelmét. Tekintettel arra, hogy a Celsius fok Kelvin és a teljesítő termodinamikai hőmérséklet mérésére gáz beosztású hőmérőt ezeket a pontokat, kapott abszolút nulla (0 ° C) extrapolált értéke - 273,15 ° C-on Természetesen ez az érték tekinthető pontos, ha a mérési gáz hőmérő volt teljesen pontos. Ez nem így van. Ezért, értékének rögzítésére 273,16 K a hármas pont a vizet, és mérjük a forráspontja tökéletesebb gáz hőmérővel, kaphatjuk kissé eltérő érték 100 ° C-on forr. Például, most a leginkább reális érték 99.975 ° C És ez csak azért, mert a korai munka a gáz hőmérő adott hibás érték az abszolút nulla. Így valamelyikét rögzítsük abszolút nulla, vagy az intervallum közötti 100 ° C-on és a dermedéspont, forrásban lévő vízben. Ha rögzítés intervalluma és ismételje meg a mérést extrapolálni az abszolút nulla fok, megkapjuk a -273,22 ° C

1954-ben a CIPM állásfoglalást fogadott el az átmenetet egy új meghatározása az kelvin, független intervallum 0 ° C -100 Ez valójában volt fenntartva az érték a hármas pont a víz 273,16 K (0,01 ° C), és „a float” körülbelül 100 ° C-on a víz forráspontja. Ahelyett, hogy „Kelvin” egyszerűen „kelvin” vezették be a hőmérséklet mértékegységét.

A (3) képlet magában foglalja, hogy hozzárendelése T egy ilyen stabil és jól reprodukálható a rendszer állapotát, mint a víz hármaspontja rögzített 273,16 K, értéke a k állandó meghatározható kísérletileg. Egészen a közelmúltig, a legpontosabb kísérleti értékek Boltzmann-állandó k nyert rendkívül kifinomult gáz.

Vannak más módszerek megszerzésének a Boltzmann állandó, használatán alapuló törvények közé paraméter kT.

Ez Stefan-Boltzmann törvény, amely szerint a teljes energia a termikus sugárzás E (T) egy függvény a negyedik fokú kT.
A egyenlete a tér a hang sebessége ideális gáz c0 2 lineáris összefüggés KT.
Az egyenlet a középérték négyzetes zaj feszültség az elektromos ellenállás V 2. lineárisan függő kT.

Telepítés végrehajtásához a fenti módszerek meghatározására kT nevezzük abszolút termometriai eszközök vagy elsődleges hőmérsékletmérő.

Így, a meghatározó értékek a hőmérséklet Kelvin, és nem joule sok egyezmények. Alapvetően amit arányossági tényező k között a termikus és energia egységek nem állandó. Ez függ a pontosság termodinamikai elérhető mérési jelenleg. Ez a megközelítés nem nagyon kényelmes a primer hőmérők, különösen azokat, akik a hőmérséklet-tartományban távol a hármas pont. A vallomását hatással lesz értékében bekövetkező változások a Boltzmann állandó.

De meg tudod csinálni, és fordítva. Fix állandó értékét k. Akkor megkapjuk függ a k értékét a T hármas pont a víz. Ez a megközelítés éppen most merült fel a tanácsadó bizottság termometriai. . Lásd fejlesztése nemzetközi szinten.