Температура

Температура — фізична величина, яка характеризує стан теплової рівноваги макроскопічної системи.

Стан теплової рівноваги — це такий стан макроскопічної системи, коли всі макроскопічні параметри системи залишаються незмінними як завгодно довго.

Температура — це фізична величина, отже, її можна вимірювати. Для цього треба встановити шкалу температур. Найпоширенішими температурними шкалами є шкали Цельсія, Кельвіна, Фаренгейта.

Прилади для вимірювання температури — термометри . Основ ними частинами будь-якого термометра є термометричне тіло (ртуть або спирт у рідинному термометрі, біметалева пластина в металевому деформаційному термометрі тощо) і шкала.

Абсолютна шкала температур

Температуру Т, виміряну за шкалою кельвіна, називають абсолютною температурою.

Одиниця абсолютної температури — кельвін — основна одиниця СІ:

[T] = 1 К (К).

Шкала Кельвіна побудована таким чином, що:  зміна температури за шкалою Кельвіна дорівнює зміні температури за шкалою Цельсія: ∆T= ∆t , тобто ціна поділки шкали Кельвіна дорівнює ціні поділки шкали Цельсія: 1 °С = 1 К; температури, виміряні за шкалами Кельвіна і Цельсія, пов’язані співвідношеннями:

T= t+ 273; t= T−273

Температура і середня кінетична енергія молекул

Те, що температура тіла має бути пов’язана з кінетичною енергією його молекул, випливає з простих міркувань. Наприклад, зі збільшенням температури збільшується швидкість руху броунівських частинок, прискорюється дифузія, збільшується тиск газу, а це означає, що молекули рухаються швидше і їх кінетична енергія стає більшою. Можна припустити: якщо гази перебувають у стані теплової рівноваги, то середні кінетичні енергії молекул цих газів будуть однаковими.

Середня кінетична енергія поступального руху молекул ідеального газу прямо пропорційна абсолютній температурі:

де k — стала Больцмана — коефіцієнт пропорційності, який не залежить ані від температури, ані від складу та кількості газу:

Тобто, якщо газ охолодити до температури T= 0 К, рух його молекул має припинитися (E_k = 0) . Таким чином, нульова точка шкали Кельвіна — це найнижча теоретично можлива температура. Насправді рух молекул не припиняється ніколи, тому досягти температури 0 К (–273 °С) неможливо. Абсолютну нижню межу температури, за якої рух молекул і атомів має припинитися, називають абсолютним нулем температури

Що таке термометр? Яким є принцип його дії? Які види термометрів ви знаєте?

Чому на шкалі Кельвіна відсутні від’ємні температури?