Измерение температуры. Прибор для измерения температуры – термометр – часто изготовляют, используя свойство жидкостей расширяться при нагревании

Прибор для измерения температуры – термометр – часто изготовляют, используя свойство жидкостей расширяться при нагревании. В жидкостных термометрах используют ртуть или спирт. Термометр приводят с телом в тепловой контакт, при этом между телом и термометром пойдёт процесс теплопередачи, результатом которого явится установление теплового равновесия. На шкале Цельсия 0ºС – это температура замерзания воды, а 100ºС – это температура кипения воды (переход воды из одного агрегатного состояния в другое).

Другим термометром, позволяющим определить температуру, является газовый термометр, где используется связь между температурой и давлением газа.

Итак, температура у тел в состоянии теплового равновесия одинакова. Экспериментально обнаружено, что есть ещё некая величина, одинаковая во всех точках системы, находящейся в состоянии теплового равновесия.

Здесь Т – абсолютная температура,

k – постоянная` Больцмана k = 1,38×10 Дж/К.

Продолжая график в область низких давлений, можно определить некоторую «гипотетическую» температуру, при которой давление газа стало бы равным нулю. Опыт показывает, что эта температура равна – 273,15°С и не зависит от свойств газа. Невозможно на опыте получить путем охлаждения газ в состоянии с нулевым давлением, так как при очень низких температурах все газы переходят в жидкие или твердые состояния.

Рисунок 2.1.3 - Зависимость давления газа от температуры при V = const.

Английский физик У. Кельвин (Томсон) в 1848 г. предложил использовать точку нулевого давления газа для построения новой температурной шкалы (шкала Кельвина). В этой шкале единица измерения температуры такая же, как и в шкале Цельсия, но нулевая точка сдвинута:

T _К = T _С + 273,15.

В системе СИ принято единицу измерения температуры по шкале Кельвина называть кельвином и обозначать буквой K. Например, комнатная температура T _С = 20 °С по шкале Кельвина равна T _К = 293,15 К.

Температурная шкала Кельвина называется абсолютной шкалой температур. Она оказывается наиболее удобной при построении физических теорий.

Из основного уравнения МКТ следует:

.

Это важнейшее уравнение, определяющее физический смысл температуры. Так как k есть величина постоянная, то видно, что средняя кинетическая энергия хаотичного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре.

Температура – мера средней кинетической энергии молекул.

Дата добавления: 2014-11-07