Температура (в физике) — это… Что такое Температура (в физике)?



Температура (в физике)

Температура (от лат. temperatura — надлежащее смешение, соразмерность, нормальное состояние), физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Т. одинакова для всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии термодинамическом. Если изолированная система не находится в равновесии, то с течением времени переход энергии (теплопередача) от более нагретых частей системы к менее нагретым приводит к выравниванию Т. во всей системе (первый постулат, или нулевое начало термодинамики). Т. определяет: распределение образующих систему частиц по уровням энергии (см. Больцмана статистика) и распределение частиц по скоростям (см. Максвелла распределение); степень ионизации вещества (см. Саха формула); свойства равновесного электромагнитного излучения тел — спектральную плотность излучения (см. Планка закон излучения), полную объёмную плотность излучения (см. Стефана — Больцмана закон излучения) и т. д. Т., входящую в качестве параметра в распределение Больцмана, часто называют Т. возбуждения, в распределение Максвелла — кинетической Т., в формулу Саха — ионизационной Т., в закон Стефана — Больцмана — радиационной температурой. Поскольку для системы, находящейся в термодинамическом равновесии, все эти параметры равны друг другу, их называют просто температурой системы. В кинетической теории газов и др. разделах статистической механики Т. количественно определяется так, что средняя кинетическая энергия поступательного движения частицы (обладающей тремя степенями свободы) равнакТ, где k — Больцмана постоянная, Т — температура тела. В общем случае Т. определяется как производная от энергии тела в целом по его энтропии. Такая Т. всегда положительна (поскольку кинетическая энергия положительна), её называют абсолютной Т. или Т. по термодинамической температурной шкале. За единицу абсолютной Т. в Международной системе единиц (СИ) принят кельвин (К). Часто Т. измеряют по шкале Цельсия (t), значения t связаны с Т равенством t = Т √ 273,15 К (градус Цельсия равен Кельвину). Методы измерения Т. рассмотрены в статьях Термометрия, Термометр.

Строго определённой Т. характеризуется лишь равновесное состояние тел. Существуют, однако, системы, состояние которых можно приближённо охарактеризовать несколькими не равными друг другу температурами. Например, в плазме, состоящей из лёгких (электроны) и тяжёлых (ионы) заряженных частиц, при столкновении частиц энергия быстро передаётся от электронов к электронам и от ионов к ионам, но медленно от электронов к ионам и обратно. Существуют состояния плазмы, в которых системы электронов и ионов в отдельности близки к равновесию, и можно ввести Т. электронов Тэ и Т. ионов Ти, не совпадающие между собой.

В телах, частицы которых обладают магнитным моментом, энергия обычно медленно передаётся от поступательных к магнитным степеням свободы, связанным с возможностью изменения направления магнитного момента. Благодаря этому существуют состояния, в которых система магнитных моментов характеризуется Т., не совпадающей с кинетической Т., соответствующей поступательному движению частиц. Магнитная Т. определяет магнитную часть внутренней энергии и может быть как положительной, так и отрицательной (см. Отрицательная температура). В процессе выравнивания Т. энергия передаётся от частиц (степеней свободы) с большей Т. к частицам (степеням свободы) с меньшей Т., если они одновременно положительны или отрицательны, но в обратном направлении, если одна из них положительна, а другая отрицательна. В этом смысле отрицательная Т. «выше» любой положительной.

Понятие Т. применяют также для характеристики неравновесных систем (см. Термодинамика неравновесных процессов). Например, яркость небесных тел характеризуют яркостной температурой, спектральный состав излучения — цветовой температурой и т. д.

Л. Ф. Андреев.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

• Температура (в астрофизике)
• Температура замерзания растворов

Смотреть что такое «Температура (в физике)» в других словарях:

• Температура (в физике) — …   Википедия

• ТЕМПЕРАТУРА — • ТЕМПЕРАТУРА, в биологии интенсивность тепла. У теплокровных (ГОМОЙОТЕРМНЫХ) животных, таких, как птицы и млекопитающие, температура тела поддерживается в узких пределах независимо от температуры окружающей среды. Это обусловлено мышечной… …   Научно-технический энциклопедический словарь

• Температура — Размерность Θ Единицы измерения СИ К …   Википедия

• Температура кипения — Температура кипения, точка кипения  температура, при которой происходит кипение жидкости, находящейся под постоянным давлением. Температура кипения соответствует температуре насыщенного пара над плоской поверхностью кипящей жидкости, так как …   Википедия

• Температура воздуха* — Главнейшим элементом, характеризующим погоду, является Т. газовой среды, окружающей земную поверхность, правильнее Т. того слоя воздуха, который подлежит нашему наблюдению. При метеорологических наблюдениях этому элементу и отводится первое место …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Температура воздуха — Главнейшим элементом, характеризующим погоду, является Т. газовой среды, окружающей земную поверхность, правильнее Т. того слоя воздуха, который подлежит нашему наблюдению. При метеорологических наблюдениях этому элементу и отводится первое место …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• температура —    1) Величина, характеризующая физ.тела в состоянии теплового равновесия, связана с интенсивностью теплового движения частей тела;    2) степень теплоты человеческого тела как показатель здоровья; разг. повышенная степень теплоты тела при… …   Историко-этимологический словарь латинских заимствований

• Список обозначений в физике — Необходимо проверить качество перевода и привести статью в соответствие со стилистическими правилами Википедии. Вы можете помочь …   Википедия

• Важнейшие открытия в физике — История технологий По периодам и регионам: Неолитическая революция Древние технологии Египта Наука и технологии древней Индии Наука и технологии древнего Китая Технологии Древней Греции Технологии Древнего Рима Технологии исламского мира… …   Википедия

• Отрицательная абсолютная температура — температура, характеризующая равновесные состояния термодинамической системы, в которых вероятность обнаружить систему в микросостоянии с более высокой энергией выше, чем в микросостоянии с более низкой. В квантовой статистике это значит, что… …   Википедия

Книги

• Спектральная пирометрия, Магунов Александр Николаевич. Рассматривается новый экспериментальный метод измерения температуры нагретых объектов по непрерывному спектру теплового излучения, регистрируемому в широком интервале длин волн (например, от… Подробнее  Купить за 1896 грн (только Украина)
• Механика и молекулярная физика. Учебное пособие, Ландау Лев Давидович, Ахиезер Александр Ильич, Лифшиц Евгений Михайлович. Трудно писать о книге Л. Д. Ландау, А. И. Ахиезера, Е. М. Лифшица, потому что это как раз тот случай, когда ни книга, ни, тем более, её авторы, как принято говорить,`в рекламене нуждаются`.… Подробнее  Купить за 1849 грн (только Украина)
• Статистическая физика сложных систем. От фракталов до скейлинг-поведения. Выпуск 57, Абаимов С.Г.. Многообразие происходящих в природе явлений, на первый взгляд, не подчиняется каким-то унифицированным принципам, и каждое явление требует введения своих законовописания поведения. Однако… Подробнее  Купить за 1225 грн (только Украина)

Другие книги по запросу «Температура (в физике)» >>

Понятие температуры

Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Температура одинакова для всех частей изолированной системы, находящейся в термодинамическом равновесии. Если изолированная термодинамическая система не находится в равновесии, то с течением времени переход энергии (теплопередача) от более нагретых частей системы к менее нагретым приводит к выравниванию температуры во всей системе (нулевое начало термодинамики). В равновесных условиях температура пропорциональна средней кинетической энергии частиц тела.

Температура не может быть измерена непосредственно. Об изменении температуры судят по изменению других физических свойств тел (объёма, давления, электрического сопротивления, эдс, интенсивности излучения и др.), однозначно с ней связанных (так называемых термодинамических свойств). Любой метод измерения температуры связан с определением температурной шкалы.

Методы измерения температуры различны для различных диапазонов измеряемых температур, они зависят от условий измерений и требуемой точности. Их можно разделить на две основные группы: контактные и безконтактные. Для контактных методов характерно то, что прибор, измеряющий температуру среды, должен находиться в тепловом равновесии с ней, т.е. иметь с ней одинаковую температуру. Основными узлами всех приборов для измерения температуры являются чувствительный элемент, где реализуется термометрическое свойство, и измерительный прибор, связанный с элементом.

Согласно молекулярно–кинетической теории идеального газа температура есть величина, характеризующая среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул идеального газа. Учитывая термодинамический смысл температуры, можно свести измерение температуры любого тела к измерению средней кинетической энергии молекул идеального газа.

Однако на практике измеряют не энергию молекул по их скорости, а давление газа, которое находится в прямопропорциональной зависимости от энергии.

По молекулярно–кинетической теории идеального газа температура Т является мерой средней кинетической энергии поступательного движения молекул:

, (1)

где Дж/К – постоянная Больцмана;

Т – абсолютная температура в кельвинах.

Основное уравнение молекулярно–кинетической теории идеального газа, устанавливающее зависимость давления от кинетической энергии поступательного движения молекул газа, имеет вид:

, (2)

где – число молекул в единице объёма, т.е. концентрация.

Используя уравнение (1) и (2), получаем зависимость

(3)

между давлением и температурой, которая позволяет установить, что давление идеального газа пропорционально его абсолютной температуре и концентрации молекул, где

(4)

Измерение температуры основано на следующих двух опытных фактах:

а) если имеются два тела, каждое из которых находится в тепловом равновесии с одним и тем же третьем телом, то все три тела имеют одну и ту же температуру;

б) изменение температуры всегда сопровождается непрерывным изменением по меньшей мере одного из параметров, не считая самой температуры, характеризующего состояния тела, например: объём, давление, электропроводность и др. Первое из этих положений позволяет сравнивать температуры различных тел, не приводя их в соприкосновение между собой.

Второе положение позволяет выбрать один из параметров в качестве термометрического.

В общем случае температура определяется как производная от энергии в целом по его энтропии. Так определяемая температура всегда положительная (поскольку кинетическая энергия всегда положительная), её называют температурой или температурой по термодинамической шкале температур и обозначают Т. За единицу абсолютной температуры в системе СИ (Международная система единиц) принят кельвин (К). См. «Введение». Часто температуру измеряют по шкале Цельсия (), она связана сТ (К) равенством

; (5)

где – термический коэффициент объёмного расширения газа.

Температура — Большая советская энциклопедия

I

Температу́ра (от лат. temperatura — надлежащее смешение, соразмерность, нормальное состояние)

физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Т. одинакова для всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии термодинамическом (См. Равновесие термодинамическое). Если изолированная система не находится в равновесии, то с течением времени переход энергии (теплопередача) от более нагретых частей системы к менее нагретым приводит к выравниванию Т. во всей системе (первый постулат, или нулевое начало термодинамики (См. Термодинамика)). Т. определяет: распределение образующих систему частиц по уровням энергии (См. Уровни энергии) (см. Больцмана статистика) и распределение частиц по скоростям (см. Максвелла распределение); степень ионизации вещества (см. Саха формула); свойства равновесного электромагнитного излучения тел — спектральную плотность излучения (см. Планка закон излучения), полную объёмную плотность излучения (см. Стефана — Больцмана закон излучения) и т. д. Т., входящую в качестве параметра в распределение Больцмана, часто называют Т. возбуждения, в распределение Максвелла — кинетической Т., в формулу Саха — ионизационной Т., в закон Стефана — Больцмана — радиационной температурой (См. Радиационная температура). Поскольку для системы, находящейся в термодинамическом равновесии, все эти параметры равны друг другу, их называют просто температурой системы. В кинетической теории газов (См. Кинетическая теория газов) и др. разделах статистической механики Т. количественно определяется так, что средняя кинетическая энергия поступательного движения частицы (обладающей тремя степенями свободы) равна ³/₂кТ, где k — Больцмана постоянная, Т — температура тела. В общем случае Т. определяется как производная от энергии тела в целом по его энтропии (См. Энтропия). Такая Т. всегда положительна (поскольку кинетическая энергия положительна), её называют абсолютной Т. или Т. по термодинамической температурной шкале. За единицу абсолютной Т. в Международной системе единиц (См. Международная система единиц) (СИ) принят Кельвин (К). Часто Т. измеряют по шкале Цельсия (t), значения t связаны с Т равенством t = Т – 273,15 К (градус Цельсия равен Кельвину). Методы измерения Т. рассмотрены в статьях Термометрия, Термометр.

Строго определённой Т. характеризуется лишь равновесное состояние тел. Существуют, однако, системы, состояние которых можно приближённо охарактеризовать несколькими не равными друг другу температурами. Например, в плазме, состоящей из лёгких (электроны) и тяжёлых (ионы) заряженных частиц, при столкновении частиц энергия быстро передаётся от электронов к электронам и от ионов к ионам, но медленно от электронов к ионам и обратно. Существуют состояния плазмы, в которых системы электронов и ионов в отдельности близки к равновесию, и можно ввести Т. электронов Т_э и Т. ионов Т_и, не совпадающие между собой.

В телах, частицы которых обладают магнитным моментом (См. Магнитный момент), энергия обычно медленно передаётся от поступательных к магнитным степеням свободы, связанным с возможностью изменения направления магнитного момента. Благодаря этому существуют состояния, в которых система магнитных моментов характеризуется Т., не совпадающей с кинетической Т., соответствующей поступательному движению частиц. Магнитная Т. определяет магнитную часть внутренней энергии и может быть как положительной, так и отрицательной (см. Отрицательная температура). В процессе выравнивания Т. энергия передаётся от частиц (степеней свободы) с большей Т. к частицам (степеням свободы) с меньшей Т., если они одновременно положительны или отрицательны, но в обратном направлении, если одна из них положительна, а другая отрицательна. В этом смысле отрицательная Т. «выше» любой положительной.

Понятие Т. применяют также для характеристики неравновесных систем (см. Термодинамика неравновесных процессов). Например, яркость небесных тел характеризуют яркостной температурой (См. Яркостная температура), спектральный состав излучения — цветовой температурой (См. Цветовая температура) и т. д.

Л. Ф. Андреев.

II

Температу́ра

в астрофизике, параметр, характеризующий физическое состояние среды. В астрофизике Т. небесных объектов определяется путём исследований их излучения, основанных на некоторых теоретических предположениях; в частности, допускается, что среда находится в термодинамическом равновесии и к ней применимы законы излучения абсолютно чёрного тела. Поскольку, однако, условия, господствующие в небесных объектах (звёздах, туманностях и др.), сильно отличаются от термодинамического равновесия, результаты определения Т. разными методами могут в значительной степени различаться.

Применяются следующие виды Т.: эффективная Т. звезды (или другого какого-либо объекта, например солнечной короны) — Т. абсолютно чёрного тела, имеющего те же размеры и дающего тот же полный поток излучения, что и звезда (объект). Яркостная Т. — Т. абсолютно чёрного тела, интенсивность излучения которого в определённой длине волны равна наблюдаемой в данном направлении. Спектрофотометрическая (цветовая) Т. — Т. абсолютно чёрного тела, имеющего наиболее близкое к наблюдаемому относительное распределение интенсивности излучения в рассматриваемом участке спектра. Спектрофотометрическая Т. может быть весьма различной для разных участков спектра. Т. возбуждения — параметр, характеризующий распределение атомов по состояниям возбуждения («населённость» электронных энергетических уровней). Предполагается, что это распределение может быть представлено формулой Больцмана:

,

где χ₀ — потенциал возбуждения, k — постоянная Больцмана, n₀ — число атомов в нормальном, невозбуждённом состоянии, n — число атомов в возбуждённом состоянии. Т. возбуждения в одной и той же среде для разных атомов и энергетических уровней может быть различна. Кинетическая Т. — параметр, характеризующий среднюю кинетическую энергию теплового движения частиц согласно формуле:

где m — масса, υ — скорость движения частиц.

Электронная и ионная Т. — кинетическая Т., соответственно, электронов и ионов. Ионизационная Т. — параметр, характеризующий степень ионизации вещества и определяемый по относительной интенсивности спектральных линий в предположении справедливости известных теоретических предположений (ионизационная формула Саха).

Для состояния термодинамического равновесия все определения Т. приводят к одной и той же величине.

Лит.: Теоретическая астрофизика, М., 1952.

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me

---

Значения в других словарях

1. ТЕМПЕРАТУРА — (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние), физич. величина, характеризующая состояние термодинамич. равновесия макроскопич. системы. Т. одинакова для всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии термодинамическом. Физический энциклопедический словарь
2. температура — -ы, ж. 1. Степень нагретости чего-л. (какого-л. тела, вещества). Температура воздуха. Температура кипения воды. Колебания температуры. Поднять температуру в топке. □ Было очень холодно — температура непрерывно падала. Березко, Мирный город. Малый академический словарь
3. температура — сущ., кол-во синонимов: 11 высокая температура 4 жар 39 криотемпература 1 ликвидус 2 лямбда-точка 1 палеотемпература 1 повышенная температура 3 степень нагретости 1 степень теплоты 1 субфебрилитет 1 температурка 1 Словарь синонимов русского языка
4. температура — Температуры, ж. [латин. temperatura]. Степень нагретости чего-н. || только ед. Степень теплоты человеческого тела как показатель состояния его здоровья. Большой словарь иностранных слов
5. температура — температура ж. 1. Величина, характеризующая тепловое состояние чего-либо. 2. Показатель теплового состояния организма человека или животного. 3. разг. Степень теплоты тела выше нормальной; жар. Толковый словарь Ефремовой
6. температура — Температура, температуры, температуры, температур, температуре, температурам, температуру, температуры, температурой, температурою, температурами, температуре, температурах Грамматический словарь Зализняка
7. температура — орф. температура, -ы Орфографический словарь Лопатина
8. температура — сущ., ж., употр. сравн. часто (нет) чего? температуры, чему? температуре, (вижу) что? температуру, чем? температурой, о чём? о температуре; мн. что? температуры, (нет) чего? температур, чему? температурам, (вижу) что? температуры, чем?… Толковый словарь Дмитриева
9. ТЕМПЕРАТУРА — • ТЕМПЕРАТУРА, в биологии — интенсивность тепла. У теплокровных (ГОМОЙОТЕРМНЫХ) животных, таких, как птицы и млекопитающие, температура тела поддерживается в узких пределах независимо от температуры окружающей среды. Научно-технический словарь
10. температура — ТЕМПЕРАТУРА -ы; ж. [лат. temperatura — правильное соотношение, нормальное состояние] 1. Величина, характеризующая тепловое состояние какого-л. тела, вещества. Умеренная, средняя т. Постоянная, комнатная т. Июльская, летняя т. Ночная, дневная т. Толковый словарь Кузнецова
11. температура — Температу́р/а. Морфемно-орфографический словарь
12. ТЕМПЕРАТУРА — ТЕМПЕРАТУРА (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние) — физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия системы. Температура всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии, одинакова. Большой энциклопедический словарь
13. температура — ТЕМПЕРАТУРА — температура контрольного полоза саней. Параметр, на который ориентируется судья при проверке температуры полоза саней участников соревнований. Словарь спортивных терминов
14. температура — ТЕМПЕРАТУРА ы, ж. température f., нем. Temperatur <�лат. temperatura < temperatio нормальное состояние; соразмерность. 1. Степень нагретости чего-л. БАС-1. Словарь галлицизмов русского языка
15. температура — ТЕМПЕРАТУРА, ы, ж. 1. Величина, характеризующая тепловое состояние чего-н. Высокая, низкая т. Средняя годовая т. Т. плавления. 2. Степень теплоты тела как показатель состояния здоровья. Нормальная, повышенная т. Измерить температуру. Толковый словарь Ожегова
16. температура — См. темперамент Толковый словарь Даля
17. температура — ТЕМПЕРАТ’УРА, температуры, ·жен. (·лат. temperatura). Степень нагретости чего-нибудь. Низкая температура. Высокая температура. Средняя температура страны. Температура кипения. Температура замерзания. Температура упала. Температура поднялась. | только ед. Толковый словарь Ушакова
18. температура — • высокая ~ • максимальная ~ Словарь русской идиоматики
19. температура — ТЕМПЕРАТУРА (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние) термодинамич. параметр, характеризующий состояние термич. равновесия макроскопич. системы. Наряду с давлением, хим. потенциалом и др. параметрами состояния… Химическая энциклопедия
20. температура — Низкая температура Словарь синонимов Абрамова

Значение слова ТЕМПЕРАТУРА. Что такое ТЕМПЕРАТУРА?

Температу́ра (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние) — физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное понятие о различной степени нагретости тел.

Живые существа способны воспринимать ощущения тепла и холода непосредственно, с помощью органов чувств. Однако точное определение температуры требует, чтобы температура измерялась объективно, с помощью приборов. Такие приборы называются термометрами и измеряют так называемую эмпирическую температуру. В эмпирической шкале температур устанавливаются две реперные точки и число делений между ними — так были введены используемые ныне шкалы Цельсия, Фаренгейта и другие. Измеряемая в кельвинах абсолютная температура вводится по одной реперной точке с учётом того, что в природе существует минимальное предельное значение температуры — абсолютный нуль. Верхнее значение температуры ограничено планковской температурой.

Если система находится в тепловом равновесии, то температура всех её частей одинакова. В противном случае в системе происходит передача энергии от более нагретых частей системы к менее нагретым, приводящая к выравниванию температур в системе, и говорят о распределении температуры в системе или скалярном поле температур. В термодинамике температура — это интенсивная термодинамическая величина.

Наряду с термодинамическим, в других разделах физики могут вводиться и другие определения температуры. В молекулярно-кинетической теории показывается, что температура пропорциональна средней кинетической энергии частиц системы. Температура определяет распределение частиц системы по уровням энергии (см. Статистика Максвелла — Больцмана), распределение частиц по скоростям (см. Распределение Максвелла), степень ионизации вещества (см. Уравнение Саха), спектральную плотность излучения (см. Формула Планка), полную объёмную плотность излучения (см. Закон Стефана — Больцмана) и т. д. Температуру, входящую в качестве параметра в распределение Больцмана, часто называют температурой возбуждения, в распределение Максвелла — кинетической температурой, в формулу Саха — ионизационной температурой, в закон Стефана — Больцмана — радиационной температурой. Для системы, находящейся в термодинамическом равновесии, все эти параметры равны друг другу, и их называют просто температурой системы.

В Международной системе величин (англ. International System of Quantities, ISQ) термодинамическая температура выбрана в качестве одной из семи основных физических величин системы. В Международной системе единиц (СИ), основанной на Международной системе величин, единица этой температуры — кельвин — является одной из семи основных единиц СИ. В системе СИ и на практике используется также температура Цельсия, её единицей является градус Цельсия (°С), по размеру равный кельвину. Это удобно, так как большинство климатических процессов на Земле и процессов в живой природе связаны с диапазоном от -50 до +50 °С.

Температура и ее измерение | Физика

Температура — физическая величина, характеризующая тепловое состояние тел.

В окружающем нас мире происходят различные явления, связанные с нагреванием и охлажде­нием тел. Их называют тепловыми явлениями. Так, при нагревании холодная вода сначала стано­вится теплой, а затем горячей; вынутая из пламени металлическая деталь постепенно охлаждает­ся и т. д. Степень нагретости тела, или его тепловое состояние, мы обозначаем словами «теплый», «холодный», «горячий». Для количественной оценки этого состояния и служит температура.

Температура — один из макроскопических параметров системы. В физике тела, состоящие из очень большого числа атомов или молекул, называютмакроскопическими. Размеры макроскопи­ческих тел во много раз превышают размеры атомов. Все окружающие тела — от стола или газа в воздушном шарике до песчинки — макроскопические тела.

Величины, характеризующие состояние макроскопических тел без учета их молекулярного строения, называют макроскопическими параметрами. К ним относятся объем, давление, темпе­ратура, концентрация частиц, масса, плотность, намагниченность и т. д. Температура — один из важнейших макроскопических параметров системы (газа, в частности).

Температура — характеристика теплового равновесия системы.

Известно, что для определения температуры среды следует поместить в эту среду термометр и подождать до тех пор, пока температура термометра не перестанет изменяться, приняв значе­ние, равное температуре окружающей среды. Другими словами, необходимо некоторое время для установления между средой и термометром теплового равновесия.

Тепловым, или термодинамическим, равновесием называют такое состояние, при котором все макроскопические параметры сколь угодно долго остаются неизменными. Это означает, что не меняются объем и давление в системе, не происходят фазовые превращения, не меняется темпе­ратура.

Однако микроскопические процессы при тепловом равновесии не прекращаются: скорости мо­лекул меняются, они перемещаются, сталкиваются.

Любое макроскопическое тело или группа макроскопических тел —термодинамическая сис­тема — может находиться в различных состояниях теплового равновесия. В каждом из этих состояний температура имеет свое вполне определенное значение. Другие величины могут иметь разные (но постоянные) значения. Например, давление сжатого газа в баллоне будет отличаться от давления в помещении и при температурном равновесии всей системы тел в этом помещении.

Температура характеризует состояние теплового равновесия макроскопической системы: во всех частях системы, находящихся в состоянии теплового равновесия, температура имеет одно и то же значение (это единственный макроскопический параметр, обладающий таким свойством).

Если два тела имеют одинаковую температуру, между ними не происходит теплообмен, если разную — теплообмен происходит, причем тепло передается от более нагретого тела к менее на­гретому до полного выравнивания температур.

Измерение температуры основано на зависимости какой-либо физической величины (напри­мер, объема) от температуры. Эта зависимость и используется в температурной шкале термомет­ра — прибора, служащего для измерения температуры.

Действие термометра основано на тепловом расширении вещества. При нагревании столбик используемого в термометре вещества (например, ртути или спирта) увеличивается, при охлаж­дении — уменьшается. Использующиеся в быту термометры позволяют выразить температуру вещества в градусах Цельсия (°С).

А. Цельсий (1701-1744) — шведский ученый, предложивший использовать стоградусную шкалу температур. В температурной шкале Цельсия за нуль (с середины XVIII в.) принимается

 

температура тающего льда, а за 100 градусов — температура кипения воды при нормальном ат­мосферном давлении.

Поскольку различные жидкости расширяются с повышением температуры по-разному, то тем­пературные шкалы в термометрах с разными жидкостями различны.

Поэтому в физике используют идеальную газовую шкалу температур,основанную на зави­симости объема (при постоянном давлении) или давления (при постоянном объеме) газа от тем­пературы.

Физический смысл температуры: что это такое, определение

С незапамятных времен человек анализировал, холодно ему или тепло, придумывал средства для согрева себя и своего жилища, совершенствовал одежду, учился добывать огонь и так далее. Однако только недавно (в масштабах мировой истории) степень холода или тепла начали измерять и оценивать. Был придуман особый термин — «температура». Степень нагревания тел начали характеризовать именно через это определение. Каков физический смысл температуры? Что вообще такое — температура? Как ее определить, каким образом — эти и другие вопросы будут обсуждаться ниже.

Что означает термин «температура»?

Прежде чем обсуждать физический смысл температуры, необходимо узнать, что же это такое. Итак, многим давно известно, что можно получить ожог, прикоснувшись к раскаленному предмету, или, наоборот, замороженному (например, в случае заморозки жидким азотом). И ни для кого не секрет, что трубы во время отопительного сезона горячее, чем в летний период (отключения радиаторов). Именно такой показатель как степень нагревания того или иного объекта выражает температура. В термодинамике рассматривается не только физический смысл температуры, но и ее более точное определение, способ измерения.

Термодинамика

Что же такое «термодинамика»? Ответ и прост, и сложен. Это один из разделов такой науки как физика. Он (этот раздел) посвящен изучению свойств (наиболее общих) макросистем и способов превращения и передачи энергии в них. Макросистемы — это системы, которые, во-первых, состоят из очень большого числа атомов и молекул, иными словами, микрочастиц. Во-вторых, они соизмеряются с окружающими предметами размерами.

Физический смысл температуры заключается в простом предложении: температура — это мера средней кинетической энергии. Данное утверждение вытекает из основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Правда, в этом уравнении участвует давление, однако нехитрые манипуляции позволяют выразить давление через температуру:

• p = nkT = 1/3nmv²;
• (E) = (mv² )/2 = 2/3kT.

Таким уравнением и выражается физический смысл температуры.

Абсолютная температура. Что это такое?

Термодинамическую температуру иногда называют абсолютной, так как она отсчитывается от абсолютного нуля, достичь которого на сегодняшний день (да и вряд ли когда-либо) не представляется возможным. Абсолютный нуль — это минимальная возможная температура не только на Земле, но и в целом во Вселенной. Единицами измерения абсолютной температуры являются Кельвины.

Для того чтобы перевести привычные градусы Цельсия в градусы Кельвина, всего лишь необходимо к величине в градусах Цельсия прибавить 273. Физический смысл абсолютной температуры ничем не отличается от предыдущего описания. Даже можно сказать, что определение выше предназначено для абсолютной температуры — в указанной формуле Т измеряется в градусах Кельвина.

Измерение

Вовсе не любую физическую величину можно прямо измерить. Температура, например, относится к таким параметрам термодинамической системы как неизмеряемые прямым способом. Их получают косвенно. Для измерения требуется исправный термометр (в простонародье зачастую называют градусником), спиртовой или ртутный — не имеет значения. Затем необходимо обеспечить контактирование термометра с анализируемым объектом (воздух нередко выступает в этом качестве).

После установления равновесия в системе «объект-термометр» можно фиксировать показания термометра. Необходимо отметить, что не только жидкостные, но и другие разновидности градусников существуют на сегодняшний день. Конечно, что может быть косвенного в прямом взаимодействии термометра с анализируемым образцом. Однако нужно помнить, что шкалы термометров весьма относительны.