пʼятниця, 23 січня 2015 р.

Температура

Температура
Повторюємо поняття

  • 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.
  • 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: