Температура
(Повторюємо вивчене)
- Довільна система тіл самовільно переходить до стану теплової (термодинамічної) рівноваги. У цьому стані параметри зберігаються довільно довго. Ізольована система тіл не може сама собою вийти із стану рівноваги. ( 0-ве начало термодинаміки)
У всіх частин ізольованої системи, що перебуває у тепловій рівновазі, температура є однаковою.
- Температура характеризує:
- ступінь нагрітості тіл;- напрям теплообміну між тілами;- середню швидкість руху молекул.
- Виміряти температуру тіла – привести його до теплової рівноваги з термометром.
- Температуру вимірюють:
- у градусах Цельсія [t] = °C;
- у градусах Кельвіна [T] = K;
- у градусах Фаренгейта [t] = °F;- у градусах Реомюра [t] = °R.
- Температура – поняття статистичне. Воно застосовне для великої кількості частинок та є невизначеним для однієї, двох або декількох молекул (частинок). Поняття температури незастосовне для вакууму, міжзоряного простору та нерівноважних систем.
- Температура є мірою середньої кінетичної енергії теплового руху молекул. (фізичний зміст температури)
<mv2/2> = 3kT/2
<E> = 3kT/2
- Найменша можлива температура Тmin = 0K. При цій температурі припиняється поступальний рух молекул, але залишається коливальний (доводить квантова фізика).
Якісні задачі
1.Чи має зміст вислів: «Температура в тіні 25°С, а на сонці 40°С»?
Відповідь. Ні. Термометр «у тіні» показує температуру повітря. Термометр «на сонці» покаже температуру резервуара зі ртуттю, котра залежить від його здатності поглинати енергію випромінювання. Два різні термометри (наприклад, термометр із затемненим і термометр із блискучим резервуарами), «на сонці» будуть показувати різну температуру, чого не буває з термометрами, встановленими в тіні.
2. Нормальна температура тіла людини 36,6°C. Чому людині не холодно при 25°C, дуже жарко при 37°C і прохолодно у воді, температура якої 25°C?
Відповідь. Відомо, що тіло людини неперервно виділяє теплоту, котра віддається оточуючому середовищу. При температурі повітря 37°C процес тепловіддачі відчутно сповільнюється, і в тілі людини накопичується надлишкова енергія. У воді прохолодніше при 25°C ніж у повітрі, оскільки теплопровідність води є вищою за теплопровідність повітря.
3. Дано три однакові мідні куби з відповідними температурами 200°C, 0°C, 0°C. Чи можливо лише за допомогою теплообміну між ними охолодити перший куб до 50°C, а інші нагріти до 75°C? Теплові втрати відсутні.
Відповідь. Так; за три етапи.
Доцільно прочитати:
- 1. Як виростити кристал?
- 2. Атмосферний тиск.
- 3. Нагріти, щоб швидше охолодити.
- 4. Начала термодинаміки або "Демон Максвелла".
- 5. Начала термодинаміки.
