ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Температура из "Единицы физических величин и их размерности " Основной величиной в учении о теплоте является температура. Понятие температуры известно каждому человеку с детства. Более того, оно знакомо всякому живому существу и даже каждому растению. Несмотря на это, а, впрочем, может быть, именно поэтому дать определение температуры оказывается весьма сложным. В элементарных учебниках температура иногда определяется как степень нагретости тела , иногда как причина ощущения тепла и холода . Эти определения при известной наглядности не дают, разумеется, количественной характеристики температуры. Такому требованию могут удовлетворить строгие определения, связывающие температуру с другими термодинамическими функциями. Однако они страдают другим недостатком они менее наглядны и требуют предварительно знакомства с более сложными и абстрактными понятиями. [c.146] Другой подход к определению температуры возможен на основе статистической физики, в которой температура является параметром, определяющим различные функции распределения (молекул по скоростям, энергии излучения по длинам волн и т. п.) в изолированной системе, все части которой находятся во взаимном тепловом равновесии. [c.146] Очевидно, что при этих измерениях нельзя поставить вопрос о том, во сколько раз одна температура больше или меньше другой. Ведь по принятой в обыденной жизни стоградусной шкале мы имеем и положительные и отрицательные температуры, так что отношение двух температур может быть и положительным, и отрицательным, и даже равным бесконечности. Достаточно широко известна введенная У. Кельвином абсолютная шкала температур , градус которой обозначался ранее °К- Как показано будет ниже, абсолютная шкала температур совпадает с термодинамической. Единица последней называется кельвин и обозначается К. [c.147] По абсолютной шкале все температуры положительны, и приведенное сомнение как будто отпадает. Тем не менее остается вопрос о том, в какой мере температура, измеренная по абсолютной шкале, является действительно абсолютной и каков критерий того, что при этом 600 К вдвое больше, чем 300 К, или что интервал от 1000 до 1500 К в пять раз больше, чем интервал от 400 до 500 К- Дело в том, что хотя мы обладаем способностью воспринимать температуру (термическое осязание) и качественно сравнивать температуры в доступной нам области, мы не располагаем никакими методами прямого измерения температуры. Для того же, чтобы иметь косвенный метод, нам необходимо связать температуру с другими величинами, измерение которых нам доступно. [c.147] СВЯЗЬ может быть легко найдена, если учесть, что 1 моль газа при нормальных условиях занимает объем 2,242-10 м . Таким образом, при приведенном давлении, равном одной атмосфере, молярная концентрация газа равна 44,615 моль/м . [c.150] Учитывая, что в одном моле содержится 6,0220-Ш молекул, найдем, что эта концентрация составляет 2,687 -10 молекул/м . Значения молярной концентрации и концентрации молекул при приведенвом давлении, выраженном в различных единицах, приведены в приложении V (стр. 299). [c.150] Постоянная й в этом уравнении носит название постоянной Больцмана. [c.150] Уравнение (5.3) позволяет придать температуре определенный физический смысл как величине, пропор циональной средней кинетической энергии поетупатель ного движения молекул. Оказывается, однако, что та КИМ определением не исчерпываются возможные связи температуры с другими физическими величинами. Рас- смотрим некоторые из этих связей. [c.150] Обе формулы (5.4) и (5.5) могут быть использованы для измерения и определения температуры в такой же мере, как и (5.2) и (5.3).Такое определение температуры по формулам излучения является даже более общим, поскольку оно пригодно как для пространства, заполненного веществом, так и для вакуума. Поэтому распространенное определение температуры в качестве величины, пропорциональной средней кинетической энергии поступательного движения молекул, следует рассматривать как частное определение температуры, а именно температуры тела, состоящего из молекул, атомов и электронов. Квантовая механика, однако, ограничивает даже это определение, делая его непригодным при низких температурах. В то же время формула (5.4) оказывается справедливой при любых условиях. [c.151] При этом в обоих направлениях при одинаковой работе А должны быть одинаковы количества теплоты и 2. [c.152] Весьма важно то, что коэффициент полезного действия, определяемый формулой (5.7), не зависит от природы рабочего тела, или устройства машины, а целиком определяется температурами Ту и Т2. [c.152] Определяя абсолютный нуль как такую температуру, которой должен был бы обладать холодильник ), чтобы идеальный к. п. д. равнялся единице, мы можем, правда теоретически, использовать формулу (5.6) для установления температурной шкалы. [c.152] Более того, можно было бы даже изменить само определение температуры, сделав ее пропорциональной не средней кинетической энергии поступательного движения. молекул, а плотности энергии излучения в замкнутой оболочке. Соответственно изменились бы все формулы, в которые входит температура. При этом, например, произведение объема на давление газа и средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул были бы пропорциональны корню четвертой степени из определенной таким образом температуры. Разумеется, такой шаг создал бы весьма существенные неудобства. Неудобно также заменять температуру какой-либо пропорциональной ей величиной, напри.мер произведением рУ одного моля идеального газа или кинетической энергией одной молекулы и т. д. [c.153] Исключительно важное место, которое занимает температура в современной физике и технике, определяя в макроскопической системе (т. е. системе, содержащей большое число молекул и других частиц) большинство ее свойств и протекающих в ней явлений (плотность, электропроводность, скорости химических реакций, фазовые превращения и т. д.), делает целесообразным выделение температуры в разряд величин с собственной размерностью единиц и соответственно включение единицы температуры в число основных. Обозначение размерности температуры 0. [c.153] Вернуться к основной статье