Температура как физическое явление

Особенности температуры
Особенности температуры
как макроскопической характеристики газа:
изменяется при изменении состояния газа;
характеризует состояние теплового равновесия системы;
указывает направление теплообмена;
может быть измерена.

Измерение температуры
Тело необходимо привести в тепловой контакт с термометром.
Термометр должен иметь массу значительно меньше массы тела.
Показание термометра следует отсчитывать только после наступления теплового равновесия.

Термометры
Жидкостный термометр (ртуть: от -38 до 260 0С; глицерин: от -50 до 100 0С).
Термопара (от -269 до 2300 0С).
Термисторы – полупроводниковые приборы, сопротивление которых зависит от температуры.
Газовые термометры.

Температура тела – мера средней кинетической энергии движения молекул.
Какая физическая величина одинакова у любых тел при тепловом равновесии?
Предположим, что при тепловом равновесии средние кинетические энергии молекул одинаковы.
Из основного уравнения МКТ можно получить :

Вывод: величина pV/N т.е. Ек=mv2/2 зависит только от температуры.
Рассмотрим эксперимент по измерению величины pV/N для 1 моль водорода и 1 моль кислорода.

Разность полученных в эксперименте значений величины pV/N равна 1,38*10-21Дж.
Разделим полученную величину на 100, и найдём, что одному градусу по Цельсию соответствует k=1,38*10-23 по Кельвину.
k=1,38*10-23 Дж/К – постоянная Больцмана.
Постоянная Больцмана

Абсолютная температура и абсолютный нуль
Из полученного равенства следует, что при Т = 0 должны равняться нулю или давление (т.е. движение и соударение молекул со стенками прекращается) или объём газа (т.е. сжатие до нуля).
Отсюда понятие абсолютного нуля температуры (0 К) – температуры, при которой должно прекратиться движение молекул.
Установим связь между абсолютной температурой и температурой по Цельсию:
т. к. при t = 0 kT = 3,76*10 -21 Дж,
где k = 1,38*10-23 Дж/K,
то T = 3,76*10 -21/ 1,38*10-23 ≈ 273,15 (K)
Таким образом Т ≈ t + 273

Связь кинетической энергии и абсолютной температуры

Температурные шкалы