Alegerea punctelor de topire a gheții și a apei de fierbere ca puncte principale ale scalei de temperatură este complet arbitrară. Scara de temperatură astfel obținută s-a dovedit a fi incomodă pentru studii teoretice.
Pe baza legilor termodinamicii, Kelvin a reușit să construiască așa-numita scară de temperatură absolută (în prezent se numește scară de temperatură termodinamică sau scara Kelvin), complet independentă fie de natura corpului termometric, fie de parametrul termometric selectat. Cu toate acestea, principiul construirii unei astfel de scale depășește programa școlară. Vom analiza această problemă folosind alte considerații.
Formula (2) implică două moduri posibile de a stabili o scală de temperatură: folosind o modificare a presiunii unei anumite cantități de gaz la un volum constant sau o modificare a volumului la o presiune constantă. Această scară se numește scala de temperatură a gazului ideal.
Temperatura determinată de egalitate (2) se numește temperatura absolută. Temperatura absolută? nu poate fi negativ, deoarece există în mod evident cantități pozitive în partea stângă a egalității (2) (mai precis, nu poate avea semne diferite; poate fi fie pozitiv, fie negativ. Aceasta depinde de alegerea semnului constantei k. Deoarece temperatura punctului triplu a fost convenită considerată pozitivă, atunci temperatura absolută poate fi doar pozitivă). Prin urmare, cea mai mică valoare posibilă a temperaturii T = 0 este temperatura când presiunea sau volumul este zero.
Temperatura limită la care presiunea unui gaz ideal dispare la un volum fix sau volumul unui gaz ideal tinde spre zero (adică, gazul ar trebui să fie comprimat într-un „punct”) la o presiune constantă se numește zero absolut . Aceasta este cea mai scăzută temperatură din natură.
Din egalitate (3), ținând cont că
curge afară sens fizic zero absolut: zero absolut este temperatura la care mișcarea de translație termică a moleculelor ar trebui să înceteze. Zero absolut este de neatins.
ÎN Sistemul internațional unitățile (SI) folosesc scala de temperatură termodinamică absolută. Zero absolut este luat ca temperatură zero pe această scară. Temperatura la care apa, gheața și apa sunt în echilibru dinamic este luată ca al doilea punct de referință. abur saturat, așa-numitul punct triplu (pe scara Celsius, temperatura punctului triplu este de 0,01 ° C). Fiecare unitate de temperatură absolută, numită Kelvin (simbolizată cu 1 K), este egală cu un grad Celsius.
= .Orice măsurătoare necesită prezența unui punct de referință. Temperatura nu face excepție. Pentru scara Fahrenheit, acest semn zero este temperatura zăpezii amestecată cu sare de masă pentru scara Celsius, este temperatura de îngheț a apei; Dar există un punct de referință special pentru temperatură - zero absolut.
Temperatura absolută zero corespunde cu 273,15 grade Celsius sub zero, 459,67 sub zero Fahrenheit. Pentru scala de temperatură Kelvin, această temperatură în sine este marcajul zero.
Esența temperaturii zero absolut
Conceptul de zero absolut provine din însăși esența temperaturii. Orice corp are energie, pe care o eliberează în mediul extern în timpul transferului de căldură. În același timp, temperatura corpului scade, adică. rămâne mai puțină energie. Teoretic, acest proces poate continua până când cantitatea de energie ajunge la un astfel de minim încât organismul nu o mai poate da.
Un vestitor îndepărtat al unei astfel de idei poate fi găsit deja în M.V. Marele om de știință rus a explicat căldura prin mișcare „rotativă”. În consecință, gradul maxim de răcire este o oprire completă a unei astfel de mișcări.
De idei moderne, temperatura zero absolut este o stare a materiei în care moleculele au cel mai scăzut nivel de energie posibil. Cu mai puțină energie, adică la o temperatură mai scăzută, nici un corp fizic nu poate exista.
Teorie și practică
Temperatura zero absolut este un concept teoretic, este imposibil de realizat în practică, chiar și în laboratoarele științifice cu cele mai sofisticate echipamente. Dar oamenii de știință reușesc să răcească substanța la temperaturi foarte scăzute, care sunt aproape de zero absolut.
La astfel de temperaturi, substanțele capătă proprietăți uimitoare pe care nu le pot avea în circumstanțe obișnuite. Mercurul, care se numește „argint viu”, deoarece se află într-o stare apropiată de lichid, devine solid la această temperatură – până la punctul în care poate fi folosit pentru a bate unghiile. Unele metale devin casante, precum sticla. Cauciucul devine la fel de dur și fragil. Dacă loviți un obiect de cauciuc cu un ciocan la o temperatură apropiată de zero absolut, acesta se va sparge ca sticla.
Această modificare a proprietăților este, de asemenea, asociată cu natura căldurii. Cu cât temperatura corpului fizic este mai mare, cu atât moleculele se mișcă mai intens și mai haotic. Pe măsură ce temperatura scade, mișcarea devine mai puțin intensă și structura devine mai ordonată. Deci un gaz devine lichid, iar un lichid devine solid. Nivelul suprem de ordine este structura cristalină. La temperaturi foarte scăzute, chiar și substanțele care rămân în mod normal amorfe, cum ar fi cauciucul, îl dobândesc.
Fenomene interesante apar și cu metalele. Atomi rețea cristalină oscilează cu amplitudine mai mică, împrăștierea electronilor scade și, prin urmare, rezistența electrică scade. Metalul capătă supraconductivitate, aplicare practică ceea ce pare foarte tentant, deși greu de realizat.
Temperatură este un parametru macroscopic care caracterizează starea de echilibru termic a unui sistem de corpuri: toate corpurile sistemului care se află în echilibru termic între ele au aceeași temperatură.
Dacă temperaturile corpurilor sunt diferite, atunci când acestea vin în contact, va avea loc un schimb de energie. Un corp cu o temperatură mai mare va da energie unui corp cu o temperatură mai scăzută. Diferența de temperatură dintre corpuri indică direcția schimbului de căldură între ele.
Pentru a măsura utilizarea temperaturii termometre. Termometrele folosesc dependența volumului de lichid (mercur sau alcool) de temperatură.
La calibrarea unui termometru, temperatura gheții de topire este de obicei luată ca punct de referință (0); al doilea punct constant (100) este considerat punctul de fierbere al apei la normal presiunea atmosferică. Segmentul cuprins între 0 și 100 este împărțit la 100 părţi egale, numite grade. Pe baza acestui lucru Celsius.
Temperatura măsurată în 0С, notat cu litera t.
Există și o altă scară - scara Kelvin (scala de temperatură absolută).
Temperatura zero pe această scară corespunde cu zero absolut, iar fiecare unitate de temperatură este egală cu un grad pe scara Celsius.
Zero absolut- aceasta este temperatura limită la care presiunea unui gaz ideal ajunge la zero la un volum fix sau volumul unui gaz ideal tinde spre zero la o presiune constantă.
Zero absolut corespunde temperaturii t=- 2730C.
Temperatură , măsurată în Kelvin (K), este desemnată prin litera T.
Avem cea mai mare bază de date de informații din RuNet, așa că puteți găsi întotdeauna interogări similare
Acest subiect aparține secțiunii:
Fizică. Răspunsuri la examen
Raspunsuri de fizica. Mișcare mecanică. Evaporarea lichidelor. Teoria specială a relativității. Comunicare radiotelefonică. Legile dinamicii. Curent electric. Drept gravitația universală. Impulsul corpului. Cinetic şi energie potenţială. Mișcare oscilativă. Teoria cinetică moleculară. Temperatură. Nucleul unui atom.
Acest material include secțiuni:
Mișcarea mecanică și relativitatea ei. Cadre de referință. Viteza și deplasarea în timpul mișcării liniare uniforme
Evaporarea lichidelor. Perechi saturate și nesaturate. Umiditatea aerului și măsurarea acesteia
Bazele stației de service. Sisteme de referință inerțiale. Principiul relativității. Postulatele teoriei speciale a relativității
Principiile comunicarii radiotelefonice. Modularea și detectarea amplitudinii. Cel mai simplu receptor radio
Rezistenţă. Adăugarea forțelor. Legile dinamicii lui Newton
Curentul electric în soluții și topituri de electroliți. Legea electrolizei. Aplicarea electrolizei în tehnologie
Legea gravitației universale. Gravitaţie. Greutatea corporală. Imponderabilitate
Capacitate electrică. Condensatorul și structura acestuia. Energia unui condensator încărcat. Aplicarea condensatoarelor în tehnologie
Impulsul corpului. Legea conservării impulsului. Propulsie cu reacție
Experimentele lui Rutherford privind împrăștierea particulelor α. Modelul nuclear al atomului. postulatele cuantice ale lui Bohr
Energia cinetică și potențială. Legea conservării energiei proceselor mecanice
Curentul electric în metale. Rezistența unui conductor metalic. Rezistivitate
Proprietățile undei ale luminii
Vibrații forțate. Rezonanţă. Dependența amplitudinii oscilațiilor de frecvența forței motrice
Anuarul astronomic oferă coordonatele Soarelui, Lunii, planete majore sistem solarși stele, precum și alte cantități de efemeride pentru anumite momente de timp selectate.
Sociologie. Gândirea sociologică în Rusia
Sociologia este știința tipare generale formarea, funcționarea și dezvoltarea societății în ansamblu, precum și a comunităților sociale și relaţiile sociale. Gândirea sociologică în Rusia se dezvoltă ca parte a științei sociologice globale.
Procedura de decuplare a unei locomotive de la un tren
Procedura de decuplare a locomotivelor în exploatare în trenuri cu greutate și lungime crescută, precum și decuplarea de la trenurile care exploatează locomotive care circulă pe o parte a tronsonului, precum și condițiile de circulație a acestora, asigurând siguranța circulației, se stabilesc de către conducătorul auto. feroviar. Responsabilitățile unui șofer asistent atunci când se atașează la un tren
Obstetrică
Sarcini asistenta medicala. Observare și asistență în timpul nașterii. Recepție și igienizare femeile în travaliu Leziuni la naștere. Perioada postpartum. Nefropatia sarcinii. Sarcina extrauterina. Detașare prematură. Naştere. Caracteristicile nașterii. Tabloul clinic. Etiologie. Tratament. Operații obstetricale. Boli ale uterului.
Usna creativitate populară, iluminare și scriere
Cronica Galiția-Volinsky. Arhitectură și locație.. Pictură, meșteșuguri artistice. Visnovki. Ținuturile ucrainene de vest, Galiția și Wolin
Temperatura absolută zero corespunde cu 273,15 grade Celsius sub zero, 459,67 sub zero Fahrenheit. Pentru scala de temperatură Kelvin, această temperatură în sine este marcajul zero.
Esența temperaturii zero absolut
Conceptul de zero absolut provine din însăși esența temperaturii. Orice corp are energie, pe care o eliberează în mediul extern în timpul transferului de căldură. În același timp, temperatura corpului scade, adică. rămâne mai puțină energie. Teoretic, acest proces poate continua până când cantitatea de energie ajunge la un astfel de minim încât organismul nu o mai poate da.
Un vestitor îndepărtat al unei astfel de idei poate fi găsit deja în M.V. Marele om de știință rus a explicat căldura prin mișcare „rotativă”. În consecință, gradul maxim de răcire este o oprire completă a unei astfel de mișcări.
Conform conceptelor moderne, temperatura zero absolut este o stare a materiei în care moleculele au cel mai scăzut nivel de energie posibil. Cu mai puțină energie, adică la o temperatură mai scăzută, nici un corp fizic nu poate exista.
Teorie și practică
Temperatura zero absolut este un concept teoretic, este imposibil de realizat în practică, chiar și în laboratoarele științifice cu cele mai sofisticate echipamente. Dar oamenii de știință reușesc să răcească substanța la temperaturi foarte scăzute, care sunt aproape de zero absolut.
La astfel de temperaturi, substanțele capătă proprietăți uimitoare pe care nu le pot avea în circumstanțe obișnuite. Mercurul, care se numește „argint viu”, deoarece se află într-o stare apropiată de lichid, devine solid la această temperatură – până la punctul în care poate fi folosit pentru a bate unghiile. Unele metale devin casante, precum sticla. Cauciucul devine la fel de dur și fragil. Dacă loviți un obiect de cauciuc cu un ciocan la o temperatură apropiată de zero absolut, acesta se va sparge ca sticla.
Această modificare a proprietăților este, de asemenea, asociată cu natura căldurii. Cu cât temperatura corpului fizic este mai mare, cu atât moleculele se mișcă mai intens și mai haotic. Pe măsură ce temperatura scade, mișcarea devine mai puțin intensă și structura devine mai ordonată. Deci un gaz devine lichid, iar un lichid devine solid. Nivelul suprem de ordine este structura cristalină. La temperaturi foarte scăzute, chiar și substanțele care rămân în mod normal amorfe, cum ar fi cauciucul, îl dobândesc.
Fenomene interesante apar și cu metalele. Atomii rețelei cristaline vibrează cu o amplitudine mai mică, împrăștierea electronilor scade și, prin urmare, rezistența electrică scade. Metalul capătă supraconductivitate, a cărei aplicare practică pare foarte tentantă, deși greu de realizat.
Corp– acesta este unul dintre conceptele de bază în fizică, ceea ce înseamnă forma de existență a materiei sau substanței. Acesta este un obiect material care se caracterizează prin volum și masă, uneori și prin alți parametri. Corpul fizic este separat clar de alte corpuri printr-o graniță. Există mai multe tipuri speciale de corpuri fizice; enumerarea lor nu trebuie înțeleasă ca o clasificare.
În mecanică, un corp fizic este cel mai adesea înțeles ca un punct material. Acesta este un fel de abstractizare, a cărei principală proprietate este faptul că dimensiunile reale ale corpului pot fi neglijate pentru rezolvarea unei anumite probleme. Cu alte cuvinte, un punct material este un corp fizic foarte specific care are dimensiuni, formă și alte caracteristici similare, dar acestea sunt complet neimportante în rezolvarea problemei în cauză. De exemplu, dacă trebuie să calculați viteza medie obiect pe o anumită secțiune a traseului, lungimea acestuia poate fi complet ignorată la rezolvarea problemei. Un alt tip de corp fizic considerat de mecanică este un corp absolut rigid. Mecanica unui astfel de corp este exact aceeași cu mecanica unui punct material, dar în plus are și alte proprietăți. Un corp absolut solid este format din puncte materiale, dar nici distanța dintre ele și nici distribuția masei nu se modifică sub sarcinile la care este supus corpul. Aceasta înseamnă că nu poate fi deformată. Pentru a determina poziția unui corp absolut rigid, este suficient să specificați un sistem de coordonate atașat acestuia, de obicei cartezian. În cele mai multe cazuri, centrul de masă este și centrul sistemului de coordonate. În natură, un corp absolut rigid nu există, dar pentru rezolvarea multor probleme o astfel de abstractizare este foarte convenabilă, deși nu este luată în considerare în mecanica relativistă, deoarece cu mișcări a căror viteză este comparabilă cu viteza luminii, acest model demonstrează contradicții interne. . Absolut invers corp solid este un corp deformabil ale cărui particule se pot mișca unele față de altele. Există tipuri speciale de corpuri fizice în alte ramuri ale fizicii. De exemplu, în termodinamică a fost introdus conceptul de corp absolut negru. Acesta este un model ideal, un corp fizic care absoarbe absolut toată radiația electromagnetică care îl lovește. În același timp, el însuși poate produce radiații electromagnetice și poate avea orice culoare. Un exemplu de obiect care este cel mai apropiat ca proprietăți de un corp absolut negru este Soarele. Dacă luăm substanțe comune dincolo de Pământ, ne putem aminti funinginea, care absoarbe 99% din radiația care cade pe ea, cu excepția infraroșului, căruia această substanță se descurcă mult mai rău cu absorbția.
Video pe tema
Surse:
- Livanova A. Temperaturi scăzute, zero absolut și mecanică cuantică
Temperatura este o măsură cantitativă a „căldurii” unui corp. Conceptul de temperatură ocupă un loc aparte printre mărimi fizice, determinând starea sistemului. Temperatura nu caracterizează doar starea de echilibru termic a unui corp dat. Este, de asemenea, parametrul care ia aceeași valoare pentru oricare două sau Mai mult corpuri care sunt în echilibru termic între ele, adică. caracterizează echilibrul termic al unui sistem de corpuri. Aceasta înseamnă că dacă două sau mai multe corpuri având temperaturi diferite, pun în contact, apoi ca urmare a interacțiunii dintre molecule aceste corpuri vor lua aceeași valoare de temperatură.
Teoria cinetică moleculară face posibilă clarificarea semnificației fizice a temperaturii. Comparând expresiile (2.4) și (2.7), vedem că ele coincid dacă punem
(2.9)
Aceste relații sunt numite a doua ecuație de bază a teoria cinetică gazele Ei arată că temperatura absolută este mărimea care determină energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor; este o măsură a energiei mișcării de translație a moleculelor și, prin urmare, a intensității mișcarea termică molecule. Acesta este sensul cinetic molecular al temperaturii absolute. După cum vedem, procesul de încălzire a unui corp este direct legat de o creștere a energiei cinetice medii a particulelor corpului. Din (2.9) este clar că temperatura absolută este o mărime pozitivă: 
Sens 
numită temperatură zero absolut. Conform (2.8), la zero absolut mișcarea de translație a particulelor ar trebui să se oprească complet ( 
). Trebuie remarcat însă că la temperaturi scăzute gazul se condensează. În consecință, toate concluziile trase pe baza teoriei cinetice a gazelor își pierd sensul. Și la temperatura zero absolut, mișcarea nu dispare. Mișcarea electronilor în atomi și mișcarea electronilor liberi în metale sunt complet păstrate chiar și la temperatura zero absolut. În plus, chiar și la zero absolut, se păstrează o anumită mișcare vibrațională a atomilor din interiorul moleculelor și a atomilor de la nodurile unei rețele cristaline. Existența acestor oscilații este asociată cu prezența energiei punctului zero în oscilatorul armonic cuantic ( 
), care pot fi considerate vibrațiile de mai sus ale atomilor. Această energie nu depinde de temperatură, ceea ce înseamnă că nu dispare nici măcar la . La temperaturi scăzute, ideile clasice despre mișcare încetează să mai fie adevărate. În această zonă funcționează legile cuantice, conform cărora mișcarea particulelor nu se oprește, chiar dacă temperatura corpului este redusă la zero absolut. Dar viteza acestei mișcări nu mai depinde de temperatură și această mișcare nu este termică. Acest lucru este confirmat de principiul incertitudinii. Dacă particulele corpului erau în repaus, atunci pozițiile lor (coordonatele x, y, z) și impulsuri (proiecții de impuls p x, p y, p z) ar fi precis determinată 
etc., iar aceasta contrazice relaţiile de incertitudine 
etc. Zero absolut nu este realizabil. Mai jos se va arăta că temperatura zero absolut înseamnă o stare a sistemului în care sistemul se află într-o stare cu cea mai scăzută energie și, prin urmare, o scădere suplimentară a intensității mișcării particulelor sale datorită transferului energiei sale către corpurile înconjurătoare nu este posibilă.
Formula (2.7) poate fi scrisă sub forma.
Această formulă poate servi ca o definiție a conceptului de temperatură absolută pentru un gaz monoatomic. Temperatura oricărui alt sistem poate fi definită ca o valoare egală cu temperatura unui gaz monoatomic aflat în echilibru termic cu acest sistem. Determinarea temperaturii folosind această formulă este corectă până la temperaturi la care probabilitatea apariției stărilor excitate electronic ale atomilor de gaz nu mai poate fi neglijată.
Relația (2.8) ne permite să introducem așa-numita viteză pătrată medie a unei molecule, definind-o ca
Apoi primim
Conceptul de temperatură absolută poate fi introdus mai strict în fizica statistică, unde poate fi considerat modulul distribuției statistice a particulelor în funcție de energie. De asemenea, rețineți că, deoarece temperatura, ca și presiunea, așa cum se poate observa din formulele (2.7) și (2.8), este determinată de energia cinetică medie a unei molecule de gaz ideal, atunci acestea reprezintă cantități statistice și, prin urmare, nu are sens să vorbiți despre temperatura sau presiunea uneia sau a unui număr mic de molecule.