Термодинамічна температура

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

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 kBстала Больцмана, цей множник часто пропускається й тоді абсолютна температура має розмірність енергії.

Смислові навантаження[ред.ред. код]

  • 1) Температура Т, яка відлічується за термодинамічною шкалою температур від абсолютного нуля температури і вимірюється в кельвінах (К). Реперними точками шкали абсолютної температури є абсолютний нуль, при якому припиняється тепловий рух молекул і залишаються тільки їх нульові коливання, та потрійна точка води, при якій лід, вода і водяна пара перебувають у термодинамічній рівновазі. Відстань між цими точками ділиться точно на 273,16 частин, які називаються кельвінами (K). Таке число взято для найкращого узгодження кельвіна з градусами Цельсія (°C) міжнародної температурної шкали. Потрійна точка води становить 0,01 °C, тому температуру за Цельсієм, визначену ртутним термометром, можна перетворити в абсолютну температуру за допомогою простого співвідношення T = (t°C+273,15)K.
  • 2) Температура, що вимірюється від абсолютного нуля.
  • 3) Температура за термодинамічною шкалою температур, визначена в кельвінах.

Виникнення поняття[ред.ред. код]

Поняття абсолютної температури ввів В. Томсон (Кельвін). Абсолютна температурна шкала позначається літерою К.

Обмеження у застосуванні[ред.ред. код]

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[ред.ред. код]

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

\frac{ Q_{1} }{ Q_{2} } = \frac{ T_{1} }{ T_{2} }

не залежить від властивостей речовин;

тут Q_{1} — кількість тепла, що надходить від нагрівника при температурі T_{1}, а Q_{1} — кількість тепла, віддана холодильникові при температурі T_{1}.

Висновки із рівняння[ред.ред. код]

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.

Література[ред.ред. код]