Реклама на сайте (разместить):



Реклама и пожертвования позволяют нам быть независимыми!

Абсолютная температура

Материал из Викизнание
Перейти к: навигация, поиск

Абсолютная температура измеряется в градусах Кельвина и ведет отсчет от асболютного нуля. Впервые "Абсолютная температура" как понятие было введено в 1848 году Томсоном Кельвином.

Абсолютная температура - температура, отсчитываемая от абсолютного нуля (см .), т. е. от точки, лежащей на 273,16° ниже температуры таю-шего льда но шкале Цельсия. Понятие А. т. было введено В. Тпмсоном (лордом Кельвином) (см.), в связи с чем шкала А. т. обозначается часто буквой К (Кельвин), подобно тому, как буквой С обозначается шкала Цельсия. Величина А. т. обозначается обычно буквой Т. Таким образом, точка кипения воды при атмосферном давлении по шкале А. т. равна: Г=г-100°-|-273,160=373,160К..

Несмотря на то, что температура является величиной, хорошо известной из повседневного опыта, точно определить её нелегко, т. к. измерение температуры при помощи термометров не позволяет установить её как величину, независимую от механических, тепловых и других свойств применяемых при этом веществ. Например, вследствие неодинаковой зависимости коэфициента расширения различных жидкостей и газов от температуры, показания в различных термометрах (ртутном, спиртовом, газовом и др.), вообще говоря, никогда не совпадают (за исключением точек 0° и 100°). Как показывает опыт, такие трудно сжижаемые газы, как водород, азот и другие, подчиняются весьма близким закономерностям, приближаясь в разреженном состоянии при низких давлениях к так называемому классическому идеальному easy (см.). Именно, при повышении температуры на 1° С объём этих газов 1) увеличивается приблизительно на 1/273 их объема при 0°, если давление р остаётся постоянным (закон Гей-Люссака). Если ж объём сохранять постоянным, то при нагревании на 1°С давление увеличивается также приблизительно па Vara- Обе эти закономерности описываются формулой Клапейрона для идеальных газов: pv-RT (R - газовая постоянная, если взять грамм-молекулу газа).Таким образом, мерой газовой температуры может служить либо изменение объёма, либо (как всегда используется на практике) изменение давления газа (при постоянном объёме). Если бы указанные законы идеальных газов оставались справедливыми при всех температурах, то при -273°С, или точнее нри -273,160С, объём газа или, соответственно,

давление оказались бы равными нулю. Эта точка и есть абсолютный нуль температуры. На самом доле все реальные газы, как выяснилось уже после опытов Реньо в 1-й четверти 19 в., показывают нек-рые характерные для каждого газа отступления от указанных законов. Напр, даже при высоких температурах вместо А. т. 300°К водородный газовый термометр покажет 299,983°К, а азотный покажет 299,973°К. При низких же температурах, когда особенно заметными становятся взаимодействия молекул, а также влияние их размеров, и все газы превращаются в жидкость, не может быть никакой речи об «исчезновении» объёма или давления или о справедливости указанных законов идеальных газов. Кроме того, при низких температурах с особой силой проявляются различные квантовые эффекты (см. Кванты), так что даже идеальные газы (при пренебрежении взаимодействием и объёмом частиц) должны рассматриваться согласно квантовой статистике (см.), а не па основании классич. теории. Всё же благодаря близости водорода к идеальному газу можно использовать водородный термометр в широком интервале для измерений А. т., введя соответствующие поправки, что и было закреплено рядом международных соглашений, установивших практически водородную температурную шкалу как шкалу А. т. Однако весьма существенно полностью избежать произвола, заключающегося в применении тех или иных реальных газов, и построить шкалу температур, основывающуюся на каком-либо универсальном законе.

В 1848 Томсон указал на подобную принципиальную возможность определения температуры, не зависящего от свойств термометрии, веществ, при помощи второго закона термодинамики (см.). Именно, если в тепловом двигателе рабочее вещество, совершающее обратимый круговой процесс (см. Карно цикл), поглощает количество тепла Qt от нагревателя при температуре 7\ и отдаёт тепло Q2 холодильнику при температуре Т„, то на основании второго закона термодинамики отношение •- = у1 не зависит от свойств

применяемого вещества. Следовательно, измерение температуры можно свести к измерению количества теплоты, т. е. энергии, а самые температуры установить путём выбора той или иной единицы, нанр. градуса Цельсия. Из второго закона термодинамики следует также, что А. т. всегда положительна, т. к. существование наряду с этим отрицательной А. т. привело бы к возможности построения машин с коэфициептом полезного действия большим единицы. Установленная таким образом А. т. точно совпадает с температурой, к-рую показывал бы газовый термометр с идеальным газом.

Как выясняется в статистич. физике, абсолютная температура Т оказывается пропорциональной так называемому модулю канонического распределения Гиббса Н = kT, где А- - универсальная постоянная Больцмана:

^ in-ie Э11Г

N1|O(-1U градус'

Важнейшее значение А. т. заключается в том, что она является наиболее естественной мерой теплового движения и применяется поэтому во всех фундаментальных законах физики, определяющих зависимость энергии молекул от температуры, зависимость энергии излучения от температуры и т. д. По классической теории, вполне пригодной при высоких температурах, на одну степень свободы любого тела приходится в среднем в со стоянии теплового равновесия энергия E=kT/2, т. е., например, на поступательное движение молекулы идеального газа, коллоидной частицы и т. д.-3/2 kT.

Распространение понятия А. т. на поле излучения, находящееся в тепловом равновесии, дано русским физиком Б. Б. Голицыным (см.). Дальнейшее исследование принципиальных вопросов термодинамики и статистической физики, связанных с понятием абсолютной температуры, освещено в работах Болышана, Гиббса и русских физиков - В. А. Мн-хельсопа, Н. Н. Шиллера и Т. А. Афаиасьеной-Эронфест.

Лит.: М л о д з е е в о к н и Л. В., Термодинамика, 2 изд., М., 1948: Ван-дер-Ваальс И. Д., К о н-стамм Ф., Курс термостатики, пер. с нем..., ч. 1-2, М., 1У36; л е о н т о в и ч М. А., Статистическая физика, М.- л., 1944; Г и б б с Д ж. В., Основные шшнщшы статистической механики..., пер. с англ..., М. - л., 1940.


Требуется проверка викификации!
Шаблон:Проверить источники


Статья из Большой советской энциклопедии

Эта статья подлежит модернизации и корректировке!

Если Вы заметили неточность — Вы можете исправить её с помощью ссылки редактировать (или править) на этой странице.
Требуется сведение текстов!

Эта статья фактически состоит из нескольких не связанных между собой фрагментов. Требуется исправить ее так, чтобы она была однородной! Вы можете сделать это с помощью ссылки редактировать или править.

Статью можно улучшить?
✍ Редактировать 💸 Спонсировать 🔔 Подписаться 📩 Переслать 💬 Обсудить
Позвать друзей
Вам также может быть интересно: