Изборът на точките на топене на лед и вряща вода като основни точки на температурната скала е напълно произволен. Получената по този начин температурна скала се оказва неудобна за теоретични изследвания.
Въз основа на законите на термодинамиката Келвин успява да конструира така наречената абсолютна температурна скала (понастоящем се нарича термодинамична температурна скала или скала на Келвин), напълно независима нито от природата на термометричното тяло, нито от избрания термометричен параметър. Принципът на конструиране на такава скала обаче надхвърля училищна програма. Ще разгледаме този проблем, използвайки други съображения.
Формула (2) предполага два възможни начина за установяване на температурна скала: използване на промяна в налягането на определено количество газ при постоянен обем или промяна в обема при постоянно налягане. Тази скала се нарича скала за идеална температура на газа.
Температурата, определена от равенството (2), се нарича абсолютна температура. Абсолютна температура? не може да бъде отрицателна, тъй като очевидно има положителни величини от лявата страна на равенството (2) (по-точно то не може да има различни знаци; може да бъде както положително, така и отрицателно. Това зависи от избора на знака на константата k. Тъй като температурата на тройната точка е договорено да се счита за положителна, тогава абсолютната температура може да бъде само положителна). Следователно най-ниската възможна температурна стойност T = 0 е температурата, когато налягането или обемът са нула.
Ограничителната температура, при която налягането на идеален газ изчезва при фиксиран обем или обемът на идеален газ клони към нула (т.е. газът трябва да бъде компресиран в „точка“) при постоянно налягане, се нарича абсолютна нула . Това е най-ниската температура в природата.
От равенство (3), като се има предвид, че
изтича физически смисълабсолютна нула: абсолютната нула е температурата, при която топлинното транслационно движение на молекулите трябва да спре. Абсолютната нула е недостижима.
IN Международна системаединици (SI) използват абсолютната термодинамична температурна скала. Абсолютната нула се приема за нулева температура в тази скала. Температурата, при която водата, ледът и водата са в динамично равновесие, се приема като втора референтна точка. наситена пара, така наречената тройна точка (по скалата на Целзий температурата на тройната точка е 0,01 ° C). Всяка единица за абсолютна температура, наречена Келвин (символизирана с 1 K), е равна на градус Целзий.
= .Всяко измерване изисква наличието на референтна точка. Температурата не е изключение. За скалата на Фаренхайт тази нулева маркировка е температурата на снега, смесен с готварска сол; за скалата на Целзий това е температурата на замръзване на водата. Но има специална температурна референтна точка - абсолютна нула.
Абсолютната температурна нула съответства на 273,15 градуса по Целзий под нулата, 459,67 под нулата по Фаренхайт. За температурната скала на Келвин самата тази температура е нулевата отметка.
Същността на абсолютната нулева температура
Концепцията за абсолютна нула идва от самата същност на температурата. Всяко тяло има енергия, която отделя на външната среда по време на пренос на топлина. В същото време телесната температура намалява, т.е. остава по-малко енергия. Теоретично този процес може да продължи, докато количеството енергия достигне такъв минимум, че тялото вече не може да я отдаде.
Далечен предвестник на такава идея може да се намери още у М.В. Великият руски учен обяснява топлината с „въртеливо“ движение. Следователно максималната степен на охлаждане е пълно спиране на такова движение.
от модерни идеи, абсолютната нулева температура е състояние на материята, при което молекулите имат най-ниското възможно енергийно ниво. С по-малко енергия, т.е. при по-ниска температура не може да съществува физическо тяло.
Теория и практика
Абсолютната нулева температура е теоретична концепция; на практика е невъзможно да се постигне дори в научни лаборатории с най-сложно оборудване. Но учените успяват да охладят веществото до много ниски температури, близки до абсолютната нула.
При такива температури веществата придобиват невероятни свойства, които не могат да имат при обикновени обстоятелства. Живакът, който се нарича "живо сребро", тъй като е в състояние, близко до течността, става твърд при тази температура - дотолкова, че може да се използва за забиване на пирони. Някои метали стават крехки, като стъклото. Каучукът става също толкова твърд и крехък. Ако ударите гумен предмет с чук при температура близка до абсолютната нула, той ще се счупи като стъкло.
Тази промяна в свойствата също е свързана с природата на топлината. Колкото по-висока е температурата на физическото тяло, толкова по-интензивно и хаотично се движат молекулите. С понижаване на температурата движението става по-малко интензивно и структурата става по-подредена. Така газът става течност, а течността става твърдо вещество. Крайното ниво на ред е кристалната структура. При свръхниски температури дори вещества, които обикновено остават аморфни, като каучук, го придобиват.
Интересни явления се случват и с металите. Атоми кристална решеткаосцилират с по-малка амплитуда, разсейването на електроните намалява и следователно електрическото съпротивление намалява. Металът придобива свръхпроводимост, практическо приложениекоето изглежда много примамливо, макар и трудно постижимо.
температурае макроскопичен параметър, характеризиращ състоянието на топлинно равновесие на система от тела: всички тела на системата, които са в топлинно равновесие помежду си, имат една и съща температура.
Ако температурите на телата са различни, тогава когато те влязат в контакт, ще настъпи обмен на енергия. Тяло с по-висока температура ще отдаде енергия на тяло с по-ниска температура. Температурната разлика между телата показва посоката на топлообмена между тях.
За измерване на температурата използвайте термометри. Термометрите използват зависимостта на обема на течността (живак или алкохол) от температурата.
При калибриране на термометър температурата на топящия се лед обикновено се приема като референтна точка (0); втората постоянна точка (100) се счита за точката на кипене на водата при нормално състояние атмосферно налягане. Сегментът между 0 и 100 е разделен на 100 равни части, наречени градуси. Въз основа на това Целзий.
Температура, измерена в 0С, означен с буквата t.
Има и друга скала - скалата на Келвин (скала на абсолютната температура).
Нулевата температура по тази скала съответства на абсолютната нула и всяка единица температура е равна на градус по скалата на Целзий.
Абсолютна нула- това е граничната температура, при която налягането на идеален газ отива до нула при фиксиран обем или обемът на идеален газ клони към нула при постоянно налягане.
Абсолютната нула съответства на температурата t=- 2730C.
температура , измерено в Келвин (K), се обозначава с буквата T.
Имаме най-голямата информационна база данни в RuNet, така че винаги можете да намерите подобни заявки
Тази тема принадлежи към раздела:
Физика. Отговори на изпита
Отговори по физика. Механично движение. Изпаряване на течности. Специална теория на относителността. Радиотелефонна комуникация. Закони на динамиката. Електрически ток. закон универсална гравитация. Импулс на тялото. Кинетична и потенциална енергия. Осцилаторно движение. Молекулярно-кинетична теория. температура. Ядро на атом.
Този материал включва раздели:
Механичното движение и неговата относителност. Референтни рамки. Скорост и преместване по време на линейно равномерно движение
Изпаряване на течности. Наситени и ненаситени двойки. Влажност на въздуха и нейното измерване
Основи на сервиза. Инерциални референтни системи. Принципът на относителността. Постулати на специалната теория на относителността
Принципи на радиотелефонната комуникация. Амплитудна модулация и детекция. Най-простият радиоприемник
Сила. Добавяне на сили. Законите на Нютон за динамиката
Електрически ток в разтвори и стопилки на електролити. Закон за електролизата. Приложение на електролизата в техниката
Законът за всемирното притегляне. Гравитация. Телесно тегло. Безтегловност
Електрически капацитет. Кондензатор и неговата структура. Енергия на зареден кондензатор. Приложение на кондензаторите в техниката
Импулс на тялото. Закон за запазване на импулса. Реактивно задвижване
Експериментите на Ръдърфорд върху разсейването на α-частиците. Ядрен модел на атома. Квантовите постулати на Бор
Кинетична и потенциална енергия. Закон за запазване на енергията на механичните процеси
Електрически ток в металите. Съпротивление на метален проводник. Съпротивление
Вълнови свойства на светлината
Принудителни вибрации. Резонанс. Зависимост на амплитудата на трептенията от честотата на движещата сила
Астрономическият годишник дава координатите на Слънцето, Луната, големи планети слънчева системаи звезди, както и други количества ефемериди за конкретни избрани точки от времето.
Социология. Социологическа мисъл в Русия
Социологията е наука за общи моделиформирането, функционирането и развитието на обществото като цяло, както и на социалните общности и социални отношения. Социологическата мисъл в Русия се развива като част от световната социологическа наука.
Процедура за откачване на локомотив от влак
Процедурата за откачване на работещи локомотиви във влакове с повишено тегло и дължина, както и откачване от влакове, управляващи локомотиви, които пътуват до част от участъка, и условията за тяхното движение, осигуряващи безопасността на движението, се установяват от ръководителя ж.п. Задължения на помощник-машинист при прикачване към влак
Акушерство
Задачи медицинска сестра. Наблюдение и помощ по време на раждане. Рецепция и саниранеродилки Травми при раждане. Следродилен период. Нефропатия на бременността. Извънматочна бременност. Преждевременно откъсване. раждане. Характеристики на раждането. Клинична картина. Етиология. Лечение. Акушерски операции. Заболявания на матката.
Усна народно творчество, осветление и писменост
Галицко-Волински летопис. Архитектура и местоположение. Живопис, художествени занаяти. Visnovki. Западни украински земи, Галиция и Волин
Абсолютната температурна нула съответства на 273,15 градуса по Целзий под нулата, 459,67 под нулата по Фаренхайт. За температурната скала на Келвин самата тази температура е нулевата отметка.
Същността на абсолютната нулева температура
Концепцията за абсолютна нула идва от самата същност на температурата. Всяко тяло има енергия, която отделя на външната среда по време на пренос на топлина. В същото време телесната температура намалява, т.е. остава по-малко енергия. Теоретично този процес може да продължи, докато количеството енергия достигне такъв минимум, че тялото вече не може да я отдаде.
Далечен предвестник на такава идея може да се намери още у М.В. Великият руски учен обяснява топлината с „въртеливо“ движение. Следователно максималната степен на охлаждане е пълно спиране на такова движение.
Според съвременните концепции абсолютната нулева температура е състояние на материята, при което молекулите имат възможно най-ниското енергийно ниво. С по-малко енергия, т.е. при по-ниска температура не може да съществува физическо тяло.
Теория и практика
Абсолютната нулева температура е теоретична концепция; на практика е невъзможно да се постигне дори в научни лаборатории с най-сложно оборудване. Но учените успяват да охладят веществото до много ниски температури, близки до абсолютната нула.
При такива температури веществата придобиват невероятни свойства, които не могат да имат при обикновени обстоятелства. Живакът, който се нарича "живо сребро", тъй като е в състояние, близко до течността, става твърд при тази температура - дотолкова, че може да се използва за забиване на пирони. Някои метали стават крехки, като стъклото. Каучукът става също толкова твърд и крехък. Ако ударите гумен предмет с чук при температура близка до абсолютната нула, той ще се счупи като стъкло.
Тази промяна в свойствата също е свързана с природата на топлината. Колкото по-висока е температурата на физическото тяло, толкова по-интензивно и хаотично се движат молекулите. С понижаване на температурата движението става по-малко интензивно и структурата става по-подредена. Така газът става течност, а течността става твърдо вещество. Крайното ниво на ред е кристалната структура. При свръхниски температури дори вещества, които обикновено остават аморфни, като каучук, го придобиват.
Интересни явления се случват и с металите. Атомите на кристалната решетка вибрират с по-малка амплитуда, разсейването на електроните намалява и следователно електрическото съпротивление пада. Металът придобива свръхпроводимост, чието практическо приложение изглежда много примамливо, макар и трудно постижимо.
Тяло– това е едно от основните понятия във физиката, което означава формата на съществуване на материята или веществото. Това е материален обект, който се характеризира с обем и маса, понякога и с други параметри. Физическото тяло е ясно отделено от другите тела чрез граница. Има няколко специални типа физически тела; тяхното изброяване не трябва да се разбира като класификация.
В механиката под физическо тяло най-често се разбира материална точка. Това е вид абстракция, чието основно свойство е фактът, че реалните размери на тялото могат да бъдат пренебрегнати за решаване на конкретен проблем. С други думи, материалната точка е много специфично физическо тяло, което има размери, форма и други подобни характеристики, но те са напълно маловажни за решаването на проблема. Например, ако трябва да изчислите средна скоростобект на определен участък от пътя, дължината му може да бъде напълно игнорирана при решаването на проблема. Друг вид физическо тяло, разглеждано от механиката, е абсолютно твърдо тяло. Механиката на такова тяло е точно същата като механиката на материална точка, но освен това има и други свойства. Абсолютно твърдото тяло се състои от материални точки, но нито разстоянието между тях, нито разпределението на масата се променят при натоварванията, на които е подложено тялото. Това означава, че не може да се деформира. За да се определи положението на абсолютно твърдо тяло, е достатъчно да се посочи координатна система, прикрепена към него, обикновено декартова. В повечето случаи центърът на масата е и център на координатната система. В природата не съществува абсолютно твърдо тяло, но за решаването на много проблеми такава абстракция е много удобна, въпреки че не се разглежда в релативистката механика, тъй като при движения, чиято скорост е сравнима със скоростта на светлината, този модел демонстрира вътрешни противоречия . Абсолютно обратното твърдо тялое деформируемо тяло, чиито частици могат да се движат една спрямо друга. В други клонове на физиката има специални видове физически тела. Например в термодинамиката беше въведено понятието абсолютно черно тяло. Това е идеален модел, физическо тяло, което абсорбира абсолютно всички електромагнитни лъчения, които го удрят. В същото време самият той може да произвежда електромагнитно излъчване и да има всякакъв цвят. Пример за обект, който е най-близък по свойства до абсолютно черно тяло, е Слънцето. Ако вземем вещества, които са често срещани извън Земята, можем да си припомним саждите, които абсорбират 99% от падащата върху него радиация, с изключение на инфрачервената, която това вещество се справя с абсорбцията много по-зле.
Видео по темата
източници:
- Ливанова А. Ниски температури, абсолютна нула и квантова механика
Температурата е количествена мярка за „топлината“ на тялото. Понятието температура заема специално място сред физични величини, определящ състоянието на системата. Температурата не само характеризира състоянието на топлинно равновесие на дадено тяло. Това също е параметърът, който приема една и съща стойност за всеки две или повечетела, които са в топлинно равновесие помежду си, т.е. характеризира топлинното равновесие на система от тела. Това означава, че ако две или повече тела имат различни температури, влизат в контакт, тогава в резултат на взаимодействието между молекулите тези тела ще приемат една и съща температурна стойност.
Молекулярно-кинетичната теория дава възможност да се изясни физичното значение на температурата. Сравнявайки изразите (2.4) и (2.7), виждаме, че те съвпадат, ако поставим
(2.9)
Тези зависимости се наричат втори основни уравнения на молекулярните кинетична теориягазове Те показват, че абсолютната температура е величината, която определя средната кинетична енергия на постъпателното движение на молекулите; това е мярка за енергията на постъпателното движение на молекулите и следователно интензитета топлинно движениемолекули. Това е молекулярно-кинетичното значение на абсолютната температура. Както виждаме, процесът на нагряване на тялото е пряко свързан с увеличаване на средната кинетична енергия на частиците на тялото. От (2.9) става ясно, че абсолютната температура е положителна величина: 
Значение 
наречена абсолютна нулева температура. Съгласно (2.8), при абсолютна нула постъпателното движение на частиците трябва напълно да спре ( 
). Трябва да се отбележи обаче, че при ниски температури газът се кондензира. Следователно всички изводи, направени въз основа на кинетичната теория на газовете, губят смисъл. И при абсолютна нулева температура движението не изчезва. Движението на електроните в атомите и движението на свободните електрони в металите се запазва напълно дори при абсолютна нулева температура. Освен това дори при абсолютна нула се запазва известно вибрационно движение на атомите вътре в молекулите и атомите във възлите на кристалната решетка. Съществуването на тези трептения се свързва с наличието на нулева енергия в квантовия хармоничен осцилатор ( 
), които могат да се считат за горните вибрации на атомите. Тази енергия не зависи от температурата, което означава, че не изчезва дори при . При ниски температури класическите представи за движение престават да са верни. В тази област действат квантовите закони, според които движението на частиците не спира, дори ако температурата на тялото се намали до абсолютната нула. Но скоростта на това движение вече не зависи от температурата и това движение не е топлинно. Това се потвърждава от принципа на неопределеността. Ако частиците на тялото са били в покой, тогава техните позиции (координати х, г, z) и импулси (проекции на импулс p x, p y, p z) ще бъдат точно определени 
и т.н., а това противоречи на отношенията на неопределеност 
и т.н. Абсолютната нула не е постижима. По-долу ще бъде показано, че абсолютната нулева температура означава състояние на системата, при което системата е в състояние с най-ниска енергия и следователно допълнително намаляване на интензивността на движение на нейните частици поради предаването на нейната енергия към околните тела не е възможно.
Формула (2.7) може да бъде записана във формата.
Тази формула може да служи като дефиниция на понятието абсолютна температура за едноатомен газ. Температурата на всяка друга система може да се определи като стойност, равна на температурата на едноатомен газ в топлинно равновесие с тази система. Определянето на температурата с помощта на тази формула е правилно до температури, при които вероятността за поява на електронно възбудени състояния на газови атоми вече не може да бъде пренебрегната.
Съотношението (2.8) ни позволява да въведем така наречената средна квадратична скорост на молекула, определяйки я като
Тогава получаваме
Концепцията за абсолютна температура може да бъде въведена по-стриктно в статистическата физика, където може да се разглежда като модул на статистическото разпределение на частиците по енергия. Отбележете също, че тъй като температурата, подобно на налягането, както може да се види от формули (2.7) и (2.8), се определя от средната кинетична енергия на идеална газова молекула, тогава те представляват статистически величини и следователно няма смисъл да се говорим за температурата или налягането на една или малък брой молекули.