ما هي درجة الحرارة؟ وحدات درجة الحرارة - درجة. درجة حرارة البخار والغاز

كل شخص يواجه مفهوم الحرارة اليومية. أصبح مصطلح راسخة في حياتنا اليومية: نحن الاحماء في منتجات الميكروويف أو إعداد الطعام في الفرن، ونحن مهتمون في الطقس في الشارع أو معرفة ما إذا كان الماء البارد في النهر - كل هذا يرتبط ارتباطا وثيقا لهذا المفهوم. وما هي درجة الحرارة، مما يعني أن المعلمة المادية، ما قياسه؟ على هذه الأسئلة وغيرها للإجابة في هذه المقالة.

كمية فيزيائية

دعونا ننظر إلى ما درجة الحرارة من وجهة نظر نظام معزول في حالة توازن الحرارية. مصطلح يأتي من اللاتينية وتعني "الخلط الجيد"، "طبيعية"، "التناسب". هذه القيمة يميز حالة من التوازن الحرارية نظام العيانية. في الحالة التي يكون فيها نظام معزول هو من التوازن، مع مرور الوقت يأخذ وضع نقل الطاقة من كائن أكثر سخونة لأقل تسخينها. والنتيجة هي درجة الحرارة محاذاة (التغيير) في جميع أنحاء النظام. هذه هي الفرضية الأولى (بداية صفر) الديناميكا الحرارية.

تحدد درجة حرارة توزيع الجسيمات المركبة وفقا لمستويات الطاقة للنظام والسرعات، ودرجة التأين من المواد، وخصائص التوازن في الهيئات الإشعاع الكهرومغناطيسي الكثافة الظاهرية الكاملة للإشعاع. لذا لنظام هو في حالة توازن الحرارية، وهذه المعايير هي على قدم المساواة، ثم ما يطلق عليه درجة حرارة النظام.

بلازما

وعلاوة على ذلك التوازن الهيئات، هناك النظم التي يتميز الشرط عدة قيم درجة الحرارة ليست على قدم المساواة. وخير مثال هو البلازما. وهو يتألف من الإلكترونات (ضوء الجسيمات المشحونة)، وأيونات (الجسيمات المشحونة الثقيلة). عندما تحدث الاصطدامات نقل الطاقة بسرعة من الإلكترون إلى إلكترون وايون لايون. ولكن بين عناصر غير متجانسة يحيط بالمكان التحول البطيء. قد تكون البلازما في الدولة التي الإلكترونات والأيونات بشكل منفصل قريبة من التوازن. في هذه الحالة، يمكن لكل درجة حرارة الفردية تأخذ شكل جسيمات. ومع ذلك، وبين هذه المعايير ستكون مختلفة.

مغناطيس

الهيئات التي الجسيمات لها عزم مغناطيسي، نقل الطاقة يحدث عادة ببطء على درجة متعدية المغناطيسية للحرية التي ترتبط مع إمكانية تغيير الاتجاهات من عزم الدوران. وتبين أن هناك دول في الجسم الذي لديه درجة الحرارة التي لا تتطابق مع المعلمة الحركية. وهو يقابل الحركة إلى الأمام من الجسيمات الأولية. تحدد درجة حرارة المغناطيسية جزء من الطاقة الداخلية. ويمكن أن تكون إما إيجابية أو سلبية. خلال الطاقة مضيئة سيتم نقلها من الجسيمات مع قيمة أعلى للجسيمات بقيمة انخفاض درجة الحرارة في حالة إذا كلاهما إيجابية أو سلبية. في هذه العملية سوف تتدفق على الحالة المعاكسة في الاتجاه المعاكس - درجة حرارة السلبية "العليا" أكثر من كونها إيجابية.

ولماذا هو ضروري؟

والمفارقة تكمن في حقيقة أن رجل الشارع لاجراء عملية القياس على حد سواء في الداخل وفي هذه الصناعة، لا تحتاج حتى إلى معرفة ما هي درجة الحرارة. لأنه يكفي أن نفهم أنه من درجة حرارة الجسم أو البيئة، لا سيما وأن هذه الشروط ونحن على دراية منذ الطفولة. في الواقع، فإن معظم الأجهزة العملية لقياس هذه المعلمة يقيس فعلا الخصائص المختلفة للمواد التي تغير مستوى التدفئة أو التبريد. على سبيل المثال، الضغط، والمقاومة الكهربائية، ويدويا أو تلقائيا ترجمة كمية ر. D. مؤشرات أخرى إلى القيمة المطلوبة.

لذلك، لتحديد درجة الحرارة، ليست هناك حاجة لدراسة الفيزياء. وفقا لهذا المبدأ يعيش معظم سكان كوكبنا. إذا كان يعمل التلفزيون، وأنه ليس من الضروري لفهم عمليات التحول من أجهزة أشباه الموصلات، وتعلم أصل الكهرباء في منفذ أو يذهب إلى طبق الأقمار الصناعية إشارة. وتستخدم الناس على أن هناك خبراء في كل منطقة، والتي سوف تكون قادرة على إصلاح أو تصحيح النظام. لم بابيت لا تريد أن ترهق عقلك، لأن فيها أفضل لمشاهدة المسلسلات أو كرة القدم على "مربع"، في حين يحتسي البيرة الباردة.

وأريد أن أعرف

لكن هناك أشخاص، في معظم الأحيان هو للطلاب الذين هم إما في مدى فضولهم أو بدافع الضرورة أن دراسة الفيزياء ولتحديد ما هي درجة الحرارة حقا. ونتيجة لذلك، في بحثهم، وأنها تقع في متاهة للديناميكا الحرارية ودراسة ذلك هو صفر، والقوانين الأولى والثانية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن العقل المتسائل أن نفهم دورة كارنو والكون. وفي نهاية رحلته أنه يدرك بالتأكيد أن تحديد درجة الحرارة كمعلمة النظام الحراري عكسها التي لا تعتمد على نوع من مادة العمل، لا يضيف الوضوح إلى الشعور لهذا المفهوم. لا يزال الجزء المرئي سيتم اتخاذها من قبل النظام الدولي للوحدات (SI) بعض درجات.

درجة الحرارة من الطاقة الحركية

أكثر "ملموسة" هو نهج، وهو ما يسمى نظرية الجزيئات الحركية. من هذا التمثيل يتكون من أجل أن يعتبر الحرارة كشكل من أشكال الطاقة. على سبيل المثال، فإن الطاقة الحركية للجزيئات والذرات، وبلغ متوسط معلمة على عدد كبير من جسيمات تتحرك عشوائيا هو قياس ما يسمى درجة حرارة الجسم. وهكذا، فإن نظام الجسيمات ساخنة التحرك على نحو أسرع من البرد.

منذ يرتبط هذا المصطلح بشكل وثيق لمتوسط الطاقة الحركية للمجموعة الجسيمات، سيكون من الطبيعي تماما كما استخدمت وحدة درجة الحرارة جول. ومع ذلك، هذا لا يحدث، فذلك لأن الطاقة من الحركة الحرارية للجسيمات الأولية هي صغيرة جدا بالنسبة لجول. ولذلك، فمن غير مريح للاستخدام. يتم قياس الحركة الحرارية في وحدة من جول الحصول عليها من خلال عامل تحويل خاص.

وحدات درجة الحرارة

حتى الآن، استخدمت ثلاث وحدات رئيسية لعرض هذه المعلمة. في بلدنا، وعادة ما تحدد درجة الحرارة في درجة مئوية. أساس هذه الوحدة هي نقطة ترسيخ المياه - القيمة المطلقة. وهذه هي النقطة المرجعية. وهذا يعني أن درجة حرارة الماء الذي يبدأ الجليد لتشكيل، هو صفر. في هذه الحالة، يخدم المياه كمعيار مثالي. اعتمد هذه القيمة الافتراضية للراحة. القيمة الثانية هي درجة الحرارة المطلقة من البخار، أي عندما يمر الماء من الحالة السائلة إلى الغازية.

الوحدات التالية هي درجة كلفن. يعتبر أصل هذا النظام ليكون نقطة الصفر المطلق. وهكذا، ودرجة واحدة كلفن يساوي واحد درجة مئوية. والفرق هو فقط بداية من المرجعية. نجد أن كلفن صفر يساوي ناقص 273،16 درجة مئوية. في عام 1954 وتقرر في المؤتمر العام للأوزان والمقاييس ليحل محل مصطلح "درجة كلفن" للوحدة درجة الحرارة في "كلفن".

وحدة مشتركة الثالثة من قياس درجات فهرنهايت. حتى عام 1960، كانت تستخدم على نطاق واسع في جميع البلدان الناطقة باللغة الإنجليزية. ومع ذلك، اليوم في المساكن في الولايات المتحدة باستخدام هذه الوحدة. نظام يختلف اختلافا جذريا عن تلك المذكورة أعلاه. لأصل اعتمدت درجة حرارة التجمد من مزيج من الملح والأمونيا والماء في نسبة 1: 1: 1. وهكذا، فهرنهايت نقطة تجمد الماء تساوي زائد 32 درجة والغليان - بالإضافة إلى 212 درجة. في هذا النظام، والفرق درجة واحدة تساوي 1/180 من درجات الحرارة هذه. وهكذا، مجموعة 0-100 درجة فهرنهايت في مجموعة من -18 إلى +38 درجة مئوية.

الصفر المطلق

دعونا نرى ما هذه المعلمة. القيمة صفر المطلقة تسمى درجة الحرارة الحد الذي يختفي ضغط الغاز المثالي في حجم ثابت. وهذا هو أدنى قيمة في الطبيعة. وكما كان متوقعا من قبل ميخائيل لومونوسوف، "هو أعظم أو درجة مشاركة من البرد." ويستنتج من هذه المادة الكيميائية قانون أفوجادرو: كميات متساوية من الغاز في ظل حالة من نفس درجة الحرارة والضغط تحتوي على نفس العدد من الجزيئات. ما يلي من هذا؟ هناك درجة حرارة لا تقل عن الغاز الذي الضغط أو حجم تتلاشى. هذه القيمة يناظر الصفر المطلق كلفن، أو 273 درجة مئوية.

بعض الحقائق المثيرة للاهتمام حول النظام الشمسي

درجة الحرارة على سطح الشمس تصل إلى 5700 درجة كلفن، وجوهر مركز - 15 مليون كلفن. كواكب النظام الشمسي تختلف عن بعضها البعض من حيث التدفئة. وهكذا، فإن درجة الحرارة الأساسية لدينا الأرض تدور حول نفسها على سطح الشمس. سخونة كوكب المشتري النظر فيها. درجة الحرارة في مركز جوهرها إلى خمس مرات أعلى مما كانت عليه في سطح الشمس. وهنا هو أقل قيمة سجلت على سطح القمر - كان فقط 30 درجة كلفن. هذه القيمة هي أقل بكثير من سطح بلوتو.

حقائق عن الأرض

كان شخص 1. يتم تسجيل قيمة أعلى درجة حرارة 4 مليارات درجة مئوية. هذه القيمة أعلى 250 مرة من درجة حرارة نواة أحد تسليم سجل نيويورك بروكهافن مختبرا طبيعيا في مصادم الأيونات، طوله حوالي 4 كيلومترات.

2. درجة حرارة كوكب الأرض ليست دائما مثالية ومريحة. على سبيل المثال، في Verhnoyanske ياقوتيا درجة الحرارة في فصل الشتاء تنخفض إلى ناقص 45 درجة مئوية. وهنا في مدينة الإثيوبية دلول عكس الوضع. هناك متوسط درجة الحرارة من 34 درجة زائد.

3. أقصى الظروف التي يعمل فيها الناس، وسجلت في مناجم الذهب في جنوب أفريقيا. عمال المناجم يعملون على عمق ثلاثة كيلومترات عند درجة حرارة 65 درجة مئوية.