Температура и тепловое равновесие конспект

Обновлено: 05.07.2024

На уроке рассматриваются понятия: температура и тепловое равновесие; шкалы Цельсия и Кельвина; абсолютная температура как мера средней кинетической энергии теплового движения частиц вещества, зависимость давления от концентрации молекул и температуры.

Глоссарий по теме:

Макроскопические параметры - величины объём V, давление p и температура t, характеризующие состояние макроскопических тел без учёта их молекулярного строения.

Температура характеризует степень нагретости тела (холодное, тёплое, горячее).

Температура (от лат. temperatura — надлежащее смешение, соразмерность, нормальное состояние) - физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

Тепловым равновесием называют – такое состояние тел, при котором температура во всех точках системы одинакова.

Тепловым или термодинамическим равновесием, изолированной системы тел, называют состояние, при котором все макроскопические параметры в системе остаются неизменными.

Термометр — это прибор для измерения температуры путём контакта с исследуемым телом. Различают жидкостные, газовые термометры, термопары, термометры сопротивления.

Абсолютная температура Т прямо пропорциональна температуре Θ (тета), выражаемой в энергетических единицах (Дж).

Абсолютный нуль - предельная температура, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объёме или объём идеального газа стремится к нулю при неизменном давлении.

Абсолютный нуль – температура, при которой прекращается тепловое движение молекул.

Абсолютная шкала температур (Шкала Кельвина) – здесь нулевая температура соответствует абсолютному нулю, а каждая единица температуры равна градусу по шкале Цельсия.

Кельвин - единица абсолютной температуры в Международной системе измерений (СИ).

Постоянная Больцмана – коэффициент, связывает температуру Θ энергетических единицах (Дж) с абсолютной температурой Т (К).

Абсолютная температура есть мера средней кинетической энергии молекул.

Давление газа прямо пропорционально концентрации его молекул и абсолютной температуре Т.

Закон Авогадро – в равных объёмах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул

Обязательная литература:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 195 – 203.

Дополнительная литература:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Измеряя расположение звёзд на небе, расстояния на земле, время, люди знали, для чего они это делают и изобретали, телескопы, часы, прототипы современных линеек. О температуре такого же сказать было нельзя. О том, что такое тепловое равновесие и что означает степень нагрева тела (температура), существовали разные мнения. Но человек с незапамятных времен точно знал, что, когда два тела плотно соприкасаются, между ними устанавливается, выражаясь современным языком, тепловое равновесие.

Любое макроскопическое тело или группа макроскопических тел при неизменных внешних условиях самопроизвольно переходят в состояние теплового равновесия.

Тепловым равновесием называют такое состояние тел, при котором температура во всех точках системы одинакова.

К числу характеристик состояния макроскопических тел (твёрдых тел, жидкостей, газов) и процессов изменения их состояний, относят объём, давление и температуру. Эти величины описывают в целом тела, состоящие из большого числа молекул, а не отдельные молекулы. При этом микроскопические процессы внутри тела не прекращаются при тепловом равновесии: расположения молекул всё время меняются и меняются их скорости при столкновениях.

Величины объём, давление и температуру, характеризующие состояние макроскопических тел без учёта их молекулярного строения, называют макроскопическими параметрами.

Для точной характеристики нагретости тела, необходим прибор, способный измерить температуры тел и дать возможности их сравнения.

В 1597 году Галилей создал термоскоп, в собственных сочинениях учёного нет описания этого прибора, но его ученики засвидетельствовали этот факт. Аппарат представлял собой устройство для поднятия воды при помощи нагревания.

Изобретение термометра, данные которого не зависели бы от перепадов атмосферного давления, произошли благодаря экспериментам физика Э. Торричелли, ученика Галилея.

Во всех приборах, изобретённых в XVIII веке, измерение температуры было относительно расширению столбика воды, спирта или ртути и произвольности выбора начала отсчёта, т.е. нулевой температуры. Наполняющие их вещества замерзали или кипели и этими термометрами нельзя было измерять очень низкие или очень высокие температуры. Необходимо было изобрести такую шкалу, чтобы избавиться от зависимости выбранного вещества, на основе которого формировалось градуирование.

Шкала, предложенная шведским учёным Андерсом Цельсием в 1742 г., точно устанавливала положение двух точек: 0 и 100 градусов. По шкале Цельсия температура обозначается буквой t, измеряется в градусах Цельсия (ºС).

На территории Англии и США используется шкала Фаренгейта. Такая шкала была предложена немецким учёным Даниелем Габриелем Фаренгейтом в 1724 г.: 0 °F — температура смеси снега с нашатырём или поваренною солью, 96 °F —температура здорового человеческого тела, во рту или под мышкой.

Рене Антуан де Реомюр не одобрял применения ртути в термометрах вследствие малого коэффициента расширения ртути. В 1730 году изобрёл водно-спиртовой термометр и предложил шкалу от 0 до 80°.

Шкала Реомюра очень долго использовалась на родине учёного во Франции вплоть до настоящего времени.

Различные жидкости при нагревании расширяются не одинаково. Поэтому расстояния на шкале между нулевой отметкой 0 °C и 100 °C будут разными.

Однако существует способ создать тело, которое приближенно обладает нужными качествами. Это идеальный газ. Было замечено, что в отличие от жидкостей все разряжённые газы – водород, гелий, кислород – расширяются при нагревании одинаково и одинаково меняют своё давление при изменении температуры. Это свойство газов позволяет избавиться в термометрах от одного существенного недостатка шкалы Цельсия – произвольности выбора начала отсчёта, то есть нулевой температуры.

При тепловом равновесии, если давление и объём газа массой m постоянны, то средняя кинетическая энергия молекул газа должна иметь строго определённое значение, как и температура.

Практически такую проверку произвести непосредственно невозможно, но с помощью основного уравнения молекулярно-кинетической теории её можно выразить через макроскопические параметры:

; ; ; ;

Если кинетическая энергия действительно одинакова для всех газов в состоянии теплового равновесия, то и значение давления р должно быть тоже одинаково для всех газов при постоянном значении отношения объёма к числу молекул. Подтвердить или опровергнуть данное предположение может только опыт.

Возьмём несколько сосудов, заполненных различными газами, например, водородом, гелием и кислородом. Сосуды имеют определённые объёмы и снабжены манометрами, для измерения давления газов в сосудах. Массы газов известны, тем самым известно число молекул в каждом сосуде. Приведём газы в состояние теплового равновесия. Для этого поместим их в тающий лёд и подождём, пока не установится тепловое равновесие и давление газов перестанет меняться.

Здесь устанавливается тепловое равновесие и все газы имеют одинаковую температуру 0 °С. При этом показания манометра показывают разное давление р, объёмы сосудов V изначально были разными и число молекул N различно, так как газы, закаченные в баллоны разные. Найдём отношение для водорода всех параметров для одного моля вещества:

Такое значение отношения произведения давления газа на его объём к числу молекул получается для всех газов при температуре тающего льда. Обозначим это отношение через Θ₀ (тета нулевое):

Таким образом, предположение, что средняя кинетическая энергия, а также давление р в состоянии теплового равновесия одинаковы для всех газов, если их объёмы и количества вещества одинаковы или если отношение

Если же сосуды с газами поместить в кипящую воду при нормальном атмосферном давлении, то согласно эксперименту, отношение макроскопических параметров будет также одинаковым для всех газов, но значение будет больше предыдущего

Отсюда следует, что величина Θ растёт с повышением температуры и не зависит от других параметром, кроме температуры. Этот опытный факт позволяет рассматривать величину Θ тета как естественную меру температуры и измерять в энергетических единицах — джоулях.

А теперь вместо энергетической температуры введём температуру, которая будет измеряться в градусах. Будем считать величину тета Θ прямо пропорциональной температуре Т, где k- коэффициент пропорциональности

Так как , то тогда

По этой формуле вводится температура, которая даже теоретически не может быть отрицательной, так как все величины левой части этого равенства больше или равны нулю. Следовательно, наименьшим значением этой температуры является нуль, при любом другом параметре p, V, N равным нулю.

Предельную температуру, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объёме или при которой объём идеального газа стремится к нулю при неизменном давлении, называют абсолютным нулём температуры.

В 1848 г. английскому физику Вильяму Томсону (лорд Кельвин) удалось построить абсолютную температурную шкалу (её в настоящее время называют шкалой Кельвина), которая имеет две основные точки 0 К (или абсолютный нуль) и 273К, точка в которой вода существует в трёх состояниях (в твёрдом, жидком и газообразном).

Абсолютная температурная шкала — шкала температур, в которой за начало отсчёта принят абсолютный нуль. Температура здесь обозначается буквой T и измеряется в кельвинах (К).

На шкале Цельсия, есть две основные точки: 0°С (точка, в которой тает лёд) и 100°С (кипение воды). Температура, которую определяют по шкале Цельсия, обозначается t. Шкала Цельсия имеет как положительные, так и отрицательные значения.

Из опыта мы определили значения величины Θ (тета) при 0 °С и 100 °С. Обозначим абсолютную температуру при 0 °С через Т₁, а при 100 °С через Т₂. Тогда согласно формуле:

Отсюда можно вычислить коэффициент k, который связывает температуру в Θ энергетических единицах (Дж) с абсолютной температурой Т (К)

k = 1,38 • 10 -23 Дж/К - постоянная Больцмана.

Зная постоянную Больцмана, можно найти значение абсолютного нуля по шкале Цельсия. Для этого найдём сначала значение абсолютной температуры, соответствующее 0°С:

значение абсолютной температуры.

Один кельвин и один градус шкалы Цельсия совпадают. Поэтому любое значение абсолютной температуры Т будет на 273 градуса выше соответствующей температуры t по Цельсию:

Теперь выведем ещё одну зависимость температуры от средней кинетической энергии молекул. Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории и уравнения для определения абсолютной температуры

Здесь видно, что левые части этих уравнений равны, значит правые равны тоже.

Средняя кинетическая энергия хаотического поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре.

Абсолютная температура есть мера средней кинетической энергии движения молекул.

Из выведенных формул мы можем получить выражение, которое показывает зависимость давления газа от концентрации молекул и температуры

Из этой зависимости вытекает, что при одинаковых давлениях и температурах концентрация молекул у всех газов одна и та же. Отсюда следует закон Авогадро, известный нам из курса химии.

Закон Авогадро: в равных объёмах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул.

Рассмотрим задачи тренировочного блока урока.

1. При температуре _______ (37 0 C; 283 0 C; 27 0 C) средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул равна 6,21·10 -21 Дж.

k = 1,38 • 10-23 Дж/К - постоянная Больцмана

Запишем значение средней кинетической энергии хаотического поступательного движения молекул с зависимостью от абсолютной температуры:

Отсюда выразим Т:

Соотношение между абсолютной температурой и температурой в градусах Цельсия:

Подставим значение абсолютной температуры:

Правильный вариант ответа:

2. При температуре 290 К и давлении 0,8 МПа, средняя кинетическая энергия молекул равна __________ Дж, а концентрация составляет молекул ___________ м -3 .

р = 0,8 МПа =0,8·10 6 Па

k = 1,38 • 10 -23 Дж/К - постоянная Больцмана

Значение средней кинетической энергии хаотического поступательного движения молекул:

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Класс : 10 Урок № 30 Дата:

Тема урока: Температура и тепловое равновесие. Абсолютная температура. Связь средней кинетической энергии теплового движения молекул с абсолютной температурой. Постоянная Больцмана

Цель урока: формировать знания о температуре как одном из термодинамических параметров и мере средней кинетической энергии движения молекул, температурных шкалах Кельвина и Цельсия и связи между ними, об измерении температуры с помощью термометров.

Задачи урока:

образовательные: Ввести понятие термодинамических параметров, термодинамического процесса, температуры, термометра.

развивающие: - развивать логическое мышление, умение планировать свою работу обобщать и делать выводы, используя новую информацию и имеющийся жизненный опыт, а так же умение рефлексировать;

воспитательные: Воспитывать интерес в изучении материала

Методы обучения : проблемный, эвристический (поисково-творческий), деятельностный, словесный, наглядный.

Оборудование: компьютер, проектор

Актуализация опорных знаний

Постановка цели деятельности

Изучение нового материала

4.1 Температура и тепловое равновесие

4.2 Абсолютная температура.

4.3 Связь средней кинетической энергии теплового движения молекул с абсолютной температурой.

4.4 Постоянная Больцмана

Проверка понимание и осмысления нового материала, и применение нового материала на практике

2.Актуализация опорных знаний

Имеют ли газы форму?

Образуют ли газы струи? текут ли?

Можно ли газы сжать?

Как расположены в газах молекулы? Как они двигаются?

Что можно сказать о взаимодействии молекул в газах?

Вопросы классу

1. Почему газы при высокой температуре можно считать идеальными?

( Чем выше температура газа, тем больше кинетическая энергия теплового движения молекул, а значит, газ более близок к идеальному .)

2. Почему при высоком давлении свойства реальных газов отличаются от свойств идеального? ( С ростом давления уменьшается расстояние между молекулами газа и их взаимодействием уже нельзя пренебречь .)

. Физический диктант:

1. Единица измерения энергии?

2. Единица измерения массы?

3. Единица измерения скорости?

4. Единица измерения температуры?

5. Чему равна постоянная Авогадро?

6. Единица измерения диаметра молекулы?

7. Единица измерения числа молекул?

8. Единица измерения молярной массы

3. Постановка цели деятельности

Почему важно изучать газы, уметь описывать процессы, которые в них происходят? Обоснуйте ответ, используя усвоенные знания по физике, собственный жизненный опыт.

4. Изучение нового материала

4.1 Температура и тепловое равновесие

Под термодинамическими параметрами понимают физические величины, которые характеризуют свойства макротела (макросистем) в целом. К ним относятся: давление газа, объем, температура.

Термодинамический процесс представляет собой явление изменения какого – то термопараметра или переход системы из одного состояния в другое.

К микротелам относятся: объем молекулы (атома), масса молекулы, скорость молекулы, концентрация числа молекул.

. Тепловое равновесие – такое состояние тела, при котором его макроскопические параметры не меняются длительное время.

Таким образом, температура характеризует состояние термодинамического равновесия изолированной системы тел .

Температура — это мера кинетической энергии теплового движения молекул .

Температура — скалярная величина; в СИ измеряется в Кельвинах (К).

Основные свойства температуры

Тепловое (термодинамическое) равновесие – состояние тела или системы тел, при котором его термодинамические параметры (p, V, m и др.) остаются неизменными сколь угодно долго. Температура - характеристика внутреннего состояния макроскопической системы – состояния теплового равновесия. Температура – термодинамический параметр, одинаковый во всех частях термодинамической системы, находящейся в тепловом равновесии. Температуры тел, находящихся в тепловом контакте, выравниваются.

Измерение температуры.

Тело необходимо привести в тепловой контакт с термометром.

Термометр должен иметь массу значительно меньше массы тела.

Показание термометра следует отсчитывать после наступления теплового равновесия.

4 .2 Абсолютная температура.

2. Температурные шкалы. Измерение температуры

Температура измеряется с помощью термометров, действие которых основано на явлении термодинамического равновесия, т.е. термометр — это прибор для измерения температуры путем контакта с исследуемым телом. При изготовлении термометров разного типа учитывается зависимость от температуры разных физических явлений: теплового расширения, электрических и магнитных явлений и т.п.

В 1787 году Ж. Шарль из эксперимента установил прямую пропорциональную зависимость давления газа от температуры. Из опытов следовало, что при одинаковом нагревании давление любых газов изменяется одинаково.

Различают такие виды термометров : жидкостные, термопары, газовые, термометры сопротивления. Вещества, которые используются для измерения температуры тел, - термодинамическими.

На современном этапе из многообразия температурных шкал, на практике используются следующие три:

Основные виды шкал:

Шкала Фаренгейта.

0F – температура особо холодной зимы 1709 г.

23 F- температура таяния льда

98F- температура человеческого тела

212F- температура кипения воды.

Шкала Реомюра

0 Р – температура таяния льда

80 Р – температура кипение льда

Шкала абсолютных температур

0К – абсолютный нуль температуры.

Термометры.

Жидкостный термометр (ртуть: температура от -38до 260 0 С; глицерин: от – 50 до 100 0 С) – тепловое расширение.

Термопара (температура от -269 до 2300 0 С).

Термисторы (зависимость сопротивления от температуры).

Манометрические (зависимость давления от температуры).

Газовые термометры – тепловое расширение.

Акустические, магнитные и др.

Рассмотрим основные виды термометров :

Спиртовые или ртутные

4.3 Связь средней кинетической энергии теплового движения молекул с абсолютной температурой . Постоянная Больцмана

Температура – мера средней кинетической энергии движения молекул

Опытным путем р = nkT , где - k=1,38×10 -23 Дж/К , коэффициент пропорциональности - постоянная Больцмана. Постоянная Больцмана связывает температуру со средней кинетической энергией движения молекул в веществе. Это одна из наиболее важных постоянных в МКТ. Температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии теплового движения частиц вещества.

5.Проверка понимание и осмысления нового материала, и применение нового материала на практике - Какие физические тела – макроскопическими?

- Что вы понимаете под микроскопическими телами?

- Какие параметры – макроскопическими?

- В чем физический смысл температуры?

- Какое состояние – тепловым равновесием?

- Какая величина является его характеристикой?

- Какая температура – абсолютным 0 температуры?

2. Выразите в К: 27С, -175С, 100С, 0С

Выразите в С : 4К, 180К, 310К, 420К.

Задачи : стр. 55 №№2.1, 2.2, 2.4, 2.9, 2.13-2.16

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Температура и тепловое равновесие"

Напомним еще раз, что все тела обладают макроскопическими и микроскопическими параметрами. Чаще всего мы описываем поведение тех или иных тел (в частности газов) с помощью макроскопических параметров, таких как давление, объем и температура. Далеко не всегда нам нужно знать массы молекул, их среднюю кинетическую энергию и так далее. Необходимо отметить, что к макроскопическим параметрам также относится и концентрация. Без этого параметра невозможно описать смесь газов. К примеру, атмосферный воздух является смесью газов с разной концентрацией: он состоит на 78% из азота и на 21% из кислорода. На оставшийся 1% приходятся различные примеси других газов, таких, как, например, углекислый газ, аргон, неон, метан, гелий и так далее.

Заметим, однако, что давление, объем и концентрация являются механическими параметрами, в то время как температура характеризует внутреннее состояние тела, а потому в механике не рассматривается. Конечно, все мы с детства знаем, что температура — это степень нагретости тела. Какие-то тела мы называем горячими, какие-то — холодными, а какие-то — теплыми. Также, мы все хорошо знакомы с таким прибором, как термометр — это прибор для измерения температуры. Но, давайте разберемся, во-первых, каким образом измеряется температура, а, во-вторых, что, собственно, мы узнаем о теле, измерив его температуру?

Как вы знаете, для измерения температуры тела человека, нужно подержать градусник некоторое время, чтобы дождаться, пока ртутный столбик перестанет нагреваться. Точно также, если вы возьмете термометр, находящийся в комнате и попробуете вынести его на мороз, он не покажет температуру воздуха мгновенно. Вам также придется подождать некоторое время. Это время необходимо, чтобы между термометром и телом, температуру которого вы измеряете, установилось тепловое равновесие. То есть, температура тела стала равна температуре термометра. Например, все тела, находящиеся в комнате в течение длительного времени, как правило, находятся в тепловом равновесии. До того, как установится тепловое равновесие, мы можем явно ощутить холод или тепло другого тела. Это легко подтверждается бытовыми наблюдениями. Но если температура этого тела такая же, как и наша, то мы едва ли почувствуем холод или тепло.

Тепловое равновесие — это такое состояние тел, при котором все макроскопические параметры неограниченно долго остаются неизменны. То есть, давление и объем остаются постоянными. В частности, высота ртутного столбика в термометре не меняется, поскольку не меняется объем. Вы можете провести множество простых опытов, доказывающих, что при неизменных внешних условиях в любом макроскопическом теле или группе макроскопических тел самопроизвольно устанавливается тепловое равновесие. Например, если вы в помещении оставите кусочек льда на столе, то он, со временем растает, превратившись в холодную воду. Спустя еще некоторое время, эта вода нагреется, а воздух в помещении немного охладится. Но как только их температуры выровняются, изменение каких-либо макроскопических параметров прекратится.

Можно привести и другой пример: для опытов по химии часто используют спиртовку, чтобы нагреть тот или иной предмет. Но, независимо от времени, в течение которого вы будете нагревать предмет, его температура никогда не превысит температуру огня. Почему? Да потому что, как только температура предмета достигнет температуры огня, теплообмен прекратится.

Аналогично, продукты в холодильнике не остужаются до неограниченно низкой температуры, а остужаются лишь до температуры, продиктованной настройками холодильника.

В данных примерах, мы предположили, что влияние окружающей среды пренебрежимо мало, хотя зачастую оно оказывает ощутимое влияние. Но, тем не менее, суть остается прежней: со временем тепловое равновесие устанавливается между любыми телами, имеющими различные температуры. Таким образом, мы можем сказать, что температура — это характеристика теплового равновесия тела или системы тел.

Как вы уже, наверное, догадались, температура, объем и давление связаны между собой. Поэтому для измерения температуры можно воспользоваться изменением как объема, так и давления. Как правило, в повседневной жизни наблюдают за изменениями объема жидкостей, которые происходят в результате изменения температуры. Например, во многих градусниках используется ртуть, объем которой увеличивается с повышением температуры.

Чаще всего используют шкалу Цельсия, в которой за две постоянных точки взяты температуры замерзания и кипения воды. Как вы знаете, по шкале Цельсия, 0 о С — это температура замерзания, а 100 о С — это температура кипения. Шкалу от 0 о С до 100 о С делят на 100 равных частей, которые называются градусами. Соответственно, одно деление на такой шкале равно 1 о С. В свою очередь, градусы делят на 10 равных частей, когда имеют значения десятые доли градуса (например, при измерении температуры тела человека). На медицинском градуснике выделена температура 37 градусов Цельсия, которая всего на 4 десятых градуса превышает нормальную температуру человеческого тела. Однако и это изменение является значительным, и, скорее всего, означает, что человек не совсем здоров.

При увеличении температуры, ртуть расширяется, в результате чего, достигает более высокой отметки на градуснике. Однако, нередко приходится использовать спиртовые термометры, в особенности в тех регионах, где характерны холодные зимы.

Дело в том, что при температуре −38 о С ртуть замерзает, а, значит, ртутный термометр непригоден для измерения температур ниже −38 о С. И тут надо сказать, что ртуть и спирт расширяются неодинаково. Поэтому, необходимо отметить, что произвольность выбора вещества — это существенный недостаток термометров. Ведь степень расширения того или иного вещества зависит от его свойств. Да и произвольность выбора начала отсчета тоже является недостатком.

Например, до появления шкалы Цельсия Исааком Ньютоном была разработана другая шкала температур. В ней за 0 также была взята температура замерзания воды. Температуру человеческого тела Ньютон, по тем или иным соображениям, обозначил за 12 градусов. Таким образом, 1 градус Ньютона примерно равен 3 градусам Цельсия.

Другая вариация температурной шкалы — это шкала Реомюра. Реомюр также взял температуру замерзания воды за ноль, но вот температуру кипения воды обозначил не за 100, а за 80 градусов. Таким образом, 0,8 о R — это 1 о С.

Существует также шкала Фаренгейта, в которой, по неким соображениям, за 0 принята температура замерзания смеси воды, соли и нашатырного спирта, а за 96 градусов принята температура человеческого тела. Столь произвольный выбор начала отсчета приводит к нетривиальной зависимости между шкалой Цельсия и шкалой Фаренгейта.

В настоящее время шкала Ньютона и шкала Реомюра устарели. Шкала Фаренгейта до сих пор используется во многих англоязычных странах, но наиболее распространенной шкалой является шкала Цельсия.

Столь произвольный выбор начала отсчета, конечно, не подходит для научных исследований, поэтому, необходимо было ввести некую универсальную температурную шкалу, о которой мы поговорим в ближайшее время. А сейчас давайте вернемся к проблеме выбора вещества для термометров.

Еще в 18 веке было замечено, что многие разряженные газы, такие как, например, водород, кислород или гелий при нагревании расширяются одинаково, чего нельзя сказать о жидкостях. Более того, такие газы одинаково меняют свое давление при изменении температуры. Из этого можно заключить следующее: для идеальных газов при постоянном объеме давление прямо пропорционально температуре. И, наоборот, при постоянном давлении, объем прямо пропорционален температуре. Это привело к созданию так называемой идеальной газовой шкалы и газового термометра. Для реализации газового термометра можно использовать два абсолютно равноправных способа:

· Зафиксировать объем и измерять температуру, основываясь на изменении давления.

· Зафиксировать давление и измерять температуру, основываясь на изменении объема.

Очевидно, что первый способ гораздо удобнее, а потому он используется значительно чаще, чем второй. Баллон с рабочим газом (чаще всего гелием) помещают в жидкость, температуру которой измеряют. Баллон должен быть соединен с манометром, чтобы измерить давление.

Схема работы газового термометра

Обозначим температуру жидкости за t₀, а давление при этой температуре — р₀. Тогда, если мы в дальнейшем измерим какое-либо давление в баллоне, равное р, то температура будет равна:

Чаще всего, баллон с рабочим газом опускают в ледяную воду и, измерив давление, наносят на шкалу термометра отметку 0. Аналогично, поместив баллон в кипящую воду, наносят отметку 100 градусов. Поскольку температура прямо пропорциональна давлению при постоянном объеме, такая градуировка позволяет измерять температуру с помощью графика зависимости давления от температуры, который будет являться прямой линией при постоянном объеме.

1. Принцип работы датчика движения (линзы Френеля)
2. Под парусом против ветра
3. Зависимость свойств вещества от внутреннего строения (на примере структур углерода)
4. Работа зубчатых передач
5. Изменение свойств линзы при погружении в прозрачную среду
6. Станок для равномерной намотки ниток
7. Асимметрия крыла птиц: влияние на устойчивость полета

Ответ на опрос: Что такое точка Лагранжа?
Это такие точки в системе двух массивных небесных тел, в которых воздействие их на третье тело пренебрежимой массы оказывается одинаковым.

Ответ на опрос: Как отличить звезду от планеты при наблюдении в телескоп?
Разглядывая светящиеся точки на ночном небе, редко кто понимает, что не все эти точки являются звездами. Оказывается, некоторые из светящихся точек, видимых невооруженным глазом, - это планеты Солнечной Системы. Как на ночном небе отличить звезду от планеты? .

Ответ на опрос: Чем определяется, станет газовое облако звездой или нет?
Срок жизни звезды и то, во что она превращается в конце жизненного пути, полностью определяет ся ее массой. Звезды с массой больше солнечной живут гораздо меньше Солнца, а время жизни самых массивных звезд - всего миллионы лет. .

Ответ на опрос: К какому типу звезд относится наше Солнце?
В астрономии, жёлтый карлик — тип небольших звёзд главной последовательности, имеющих массу от 0,8 до 1,4 массы Солнца. Соответственно своему названию, они имеют жёлтый цвет. .

Читайте также: