Сборник народных рецептов
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Температура

ТЕМПЕРАТУРА (от лат. temperatura- надлежащее смешение, нормальное состояние), термодинамич. параметр, характеризующий состояние термич. равновесия макроскопич. системы. Наряду с давлением, хим. потенциалом и др. параметрами состояния, Т. относится к интенсивным величинам, т.к. не зависит от массы системы. Согласно принципу термич. равновесия, две фазы А и В, адиабатически изолированные от окружающей среды (внутр. энергии фаз соотв. ЕА + ЕВ = const), могут находиться в состоянии равновесия, к-рое характеризуется определенными значениямиhttp://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/3/5/13835z.jpgиhttp://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/3/6/13836z.jpg(рА,

рB-давления;http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/3/7/13837z.jpg, http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/3/8/13838z.jpg -молярные объемы фаз). Экспериментально установлено, что если фаза А находится в равновесии с фазой В, а В-с С, то А и С также находятся в равновесии. Из принципа термич. равновесия следует, что каждая фаза обладает эмпирической Т. q-измеримым св-вом такого рода, что из qА(рA;http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/3/9/13839z.jpg) = qB(рB; http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/4/0/13840z.jpg) и qB(рB;http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/4/1/13841z.jpg) = qC(рC;http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/4/2/13842z.jpg) следует qА(pА;http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/4/3/13843z.jpg) = qс(рс;http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/4/4/13844z.jpg).

Если две фазы с разл. q приведены в тепловой контакт друг с другом через пов-сть раздела и qА > qВ, возникает поток теплоты от А к В, т. е. от более нагретой фазы к менее нагретой. При qА = qВ тепловой поток отсутствует. Принцип термич. равновесия впервые сформулирован Дж. Блэком в кон. 18 в. В термодинамику он введен, однако, позднее первого и второго начал термодинамики, поэтому его часто называют нулевым началом термодинамики.

Существует множество ф-ций q(p,http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/4/5/13845z.jpg), удовлетворяющих нулевому началу. Конкретный вид q(p,http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/4/6/13846z.jpg) определяется используемым измерит. прибором-термометром и способом построения термометрич. шкалы.

Понятие абсолютной Т. введено У. Томсоном (лордом Кельвином) в 1848 на основании теоремы Карно, согласно к-рой все обратимые тепловые машины, где рабочее тело совершает круговой процесс между нагревателем с эмпирической Т. q1 и холодильником с эмпирической Т. q2, имеют одинаковый кпд h, независимо от природы рабочего тела:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/4/7/13847z.jpg

где Q1- тепло, отбираемое рабочим телом от нагревателя, Q2-тепло, передаваемое холодильнику. Значения q1 и q2 можно измерить с помощью произвольной шкалы Т., величиныhttp://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/4/8/13848z.jpgи h при смене шкалы остаются постоянными. Абсолютная Т. вводится соотношением:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/4/9/13849z.jpg

где T1 и Т2-абсолютные Т. нагревателя и холодильника соотв., причем T1 есть ф-ция только q1, а Г2-только q2. Для построения шкалы абсолютной Т. достаточно приписать определенное значение Т, одному известному термич. состоянию. В настоящее время по международному соглашению принято, что абсолютная (термодинамич.) Т. плавления воды при нормальном давлении равна 273,15 К (точно). Абсолютный нуль Т. (или нулевая абсолютная Т.) имеют ясный физ. смысл как Т. холодильника в цикле Карно, при к-рой кпд тепловой машины h = 1. Тело, находящееся при нулевой Т., не способно передавать теплоту к.-л. другому телу. Единица измерения абсолютной Т. в системе СИ-градус Кельвина (Кельвин, К). Конкретные измерения абсолютной Т. осуществляются с помощью набора спец. термометров (подробнее см. Термометры, Термометрия).

Согласно строгой формулировке второго начала термодинамики (аксиоматика Каратеодори), абсолютная Т. вводится как интегрирующий делитель для бесконечно малого кол-ва теплоты dQ, полученного системой, обладающей внутренней энергией Е, в обратимом процессе. Величина dQ/T является полным дифференциалом ф-ции состояния S, наз. энтропией. Абсолютная Т. выражается соотношением:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/5/0/13850z.jpg

X1, X2, Х3, ...-экстенсивные термодинамич. переменные (объем V, электростатич. индукция D, магн. индукция В и т.п.). Абсолютная Т. и эмпирическая Т. q связаны аналит. зависимостью для систем, у к-рых E является ф-цией только Ти V:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/5/1/13851z.jpg

Аналит. связь p,http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/5/2/13852z.jpgи Т для фазы наз. уравнением состояния. В статистической термодинамике аналогом ур-ния (1) служит соотношение:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/5/3/13853z.jpg

где W— термодинамич. вероятность, k-постоянная Больц-мана. Термодинамич. вероятность W(E)равна числу возможных состояний системы, при к-рых последняя обладает внутр. энергией Е. Термодинамич. вероятность связана с энтропией соотношением Больцмана S = kln W. Для обычной макроскопич. системы величина W- быстро возрастающая ф-ция Е и, следовательно, абсолютная Т. положительна.

Термич. равновесие двух систем А и В (EА + ЕB = const), определяемое равенством т-р TА = ТB, соответствует наиб. вероятному распределению энергии между А и В. Если В представляет собой обширный тепловой резервуар (ЕВ >> EА), то абсолютная Т. определяет плотность вероятности Р(Е) для системы А находиться в состоянии с заданной энергией EA,r при термич. равновесии с системой В:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/5/4/13854z.jpg

где, суммирование ведется по всем значениям http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/5/5/13855z.jpg энергии EA.r (r = 1,2,... , п) подсистемы А (канонич. распределение Гиббса). Частными случаями канонич. распределения являются распределения молекул идеального газа по энергиям и скоростям (распределения Больцмана и Максвелла).

Важные физ. постоянные в-ва-его Т. кипения, плавления, фазовых переходов, полиморфных превращений, а также критическая Т. (см. Критическое состояние), тройные точки.

Практически все физ.-хим. величины зависят от Т. Важными примерами являются температурные зависимости:

1) константы скорости хим. р-ции к:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/5/6/13856z.jpg

где EA-энергия активации, A-предэкспоненциальный множитель (см. Аррениуса уравнение, Константа скорости, Энергия активации).

2) Константы равновесия хим. р-ции Кр:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/5/7/13857z.jpg

где R-газовая постоянная, http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/5/8/13858z.jpg-стандартная энтальпия р-ции.

3) Теплового эффекта хим. р-ции при постоянном давлении (DH) и постоянном объеме (DU):

(9DН/9Т)р = DСр, (9DU/9Т)V = DСV,

где H и U-энтальпия и внутр. энергия системы, Ср и СV-теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме соотв. (см. Кирхгофа уравнение).

4) Теплоты равновесного фазового перехода L:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/5/9/13859z.jpg

где http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/6/0/13860z.jpg-изменение молярного объема при переходе в-ва из фазы 1 в фазу 2 (см. Клапейрона -Клаузиуса уравнение).

5) Стандартной электродвижущей силы E0 гальванич. цепи:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/6/1/13861z.jpg

где Кр(Т)-константа равновесия электродного процесса, F-Фарадея постоянная, Z-число переносимых электронов (см. Электрохимические цепи).

6) Объемной плотности rv излучения абсолютно черного тела с частотой v (ф-ла Планка):

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/6/2/13862z.jpg

где с-скорость света, h-постоянная Планка.

Полной объемной плотности излучения по всем частотам (закон Стефана - Больцмана):

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/6/3/13863z.jpg

7) Степени ионизации a газа, состоящего из атомов А:

http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/6/4/13864z.jpg

где Ei-энергия ионизации атома, m-масса электрона; gi, gА-статистич. веса ионов и атомов (ур-ние Саха).

Понятие Т., сформулированное для равновесного состояния системы в целом, используется и для характеристики локального термодинамич. равновесия, если система в целом неравновесна и ее Т. рассматривается как непрерывная ф-ция координат и времени. При локальном термодинамич. равновесии малые элементы объема приближенно рассматриваются как равновесные, обладающие каждый своей Т., и учитывается обмен энергией (энтропией) между ними. Локальное термодинамич. равновесие-одно из осн. понятий термодинамики необратимых процессов. В ряде физ. задач неравновесная система м. б. разбита на подсистемы, в к-рых время установления термич. равновесия много меньше времени достижения равновесия системой в целом. Подобная ситуация м. б. охарактеризована тем, что каждой из подсистем соотносится своя Т., отличная от Т. других подсистем. Напр., в полупроводниках Т. электронов проводимости в сильном электрич. поле много выше Т. решетки; в плазме отдельно рассматривают Т. электронов и Т. ионов.

В нач. 50-х гг. 20 в. сформулировано понятие отрицательных абсолютных Т. Такие Т. могут возникать в системах, если с ростом энергии Е термодинамич. вероятность W (или энтропия S)не возрастает, а убывает, в результате чего производная http://inetbuket.ru/image/encyclopedia/8/6/5/13865z.jpg становится меньше нуля (см. ф-лы 1 и 2). Подобная ситуация реализуется для таких систем, в к-рых энергия Е ограничена снизу и сверху. Так, двухуровневая система, состоящая из N ядерных спинов во внеш. магн. поле (напр., ионы Li+ в кристалле LiF), имеет миним. энергию NE1, максимальную NE2, где E1 и Е2-энергии спина ядра на нижнем и верхнем уровнях. Начиная с энергии, равной N(E1 + E2)/2, термодинамич. вероятность W убывает с ростом энергии, что позволяет говорить об отрицательной Т. подсистемы (ионы Li+), но не для системы в целом. Рассматриваемая подсистема должна быть термически слабо связана с системой в целом, для к-рой отсутствуют ограничения по энергии.

При физ.-хим. исследованиях условно выделяют область низких Т. (см. Криохимия) и область высоких Т. (обычно 500-3000 К), к-рую рассматривают как химию высоких Т., или просто высокотемпературную химию. Т. в интервале 500-3000 К получают методами радиационного и лазерного нагрева, электронной и ионной бомбардировки. Объекты высокотемпературной химии, как правило,-неорг. соединения. Характерными чертами высокотемпературных хим. процессов являются: 1) сравнительно малая роль констант скорости, энергий активации и т. п. кинстич. факторов, поскольку скорость р-ций высока и в системе быстро устанавливается равновесие; 2) увеличение роли газовой (паровой) фазы из-за интенсивных процессов испарения; 3) необходимость учета влияния заряженных частиц-ионов и электронов, возникающих в результате термодиссоциации (см. Ионы в газах, Ионно-молекулярные реакции). Высокотемпературными процессами являются мн. металлургич. произ-ва, процессы напыления пленок, монокристаллов выращивания из газовой фазы и др.

Процессы в области Т. 3000-5000 К изучаются плазмо-химией.

Лит.: Кричевский И. Р., Понятия и основы термодинамики, 3 изд., М., 1962; Рей Ф., Статистическая термодинамика, пер. о англ., М., 1986.

М. В. Коробов.



1. www.pravda.ru: Рекордно низкую температуру зафиксировали ночью в Подмосковье
04.10.2013
... рекорд по холоду 15-летней давности зафиксировали синоптики столичного Гидрометеобюро в Подмосковье. Столбик термометра на станции Черусти опустился до минус 6,7 градуса. ...
2. www.pravda.ru: Температура в Москве к выходным достигнет +12
30.09.2013
... в начале рабочей недели в Москве будет прохладной и не принесет особой радости жителям региона. Температурный режим, по сообщению Гидрометцентра, в целом за сентябрь на пять градусов ниже климатической нормы. ...
3. www.pravda.ru: Для избежания наледи дороги Москвы покрыли срецсоставом
28.09.2013
... и ДПС призывают водителей и пешеходов в ходе ожидаемых заморозков проявить особую осторожность. Особенно внимательными, по мнению транспортников, нужно быть на мостах, которые при понижении температурного режима остывают значительно быстрее, что способствует ...
4. www.pravda.ru: Коммунальщики открыли отопительный сезон в Москве
23.09.2013
... на 43 районных и 47 квартальных тепловых станциях. Отремонтировано 9860 центральных тепловых пунктов. Также, тепловые сети общей протяженностью более 16 тысяч километров прошли гидравлические и температурные ...
5. www.pravda.ru: Отравление диагностировали у 44 школьников Челябинска
23.09.2013
... Челябинска с сходными признаками отравления обратились в больницы 44 ученика. В медучреждениях им был поставлен диагноз — пищевая токсикологическая инфекция. Симптомы у всех одинаковые: температура не выше 37,2, которая держится несколько часов и рвота. ...
6. www.pravda.ru: Снег и ночные заморозки придут в центр России на этой неделе
23.09.2013
... циклон, по прогнозам синоптиков, обеспечит холодную и влажную погоду. К концу недели показатели средней суточной температуры будут ниже нормы примерно на 4-7 градусов, а в ночные часы температура может опуститься до минусовых ...
7. www.pravda.ru: Принц Гарри готовится к поездке на Южный полюс в гигантском холодильнике
17.09.2013
... justify;">29-летний Гарри прошел испытание холодом в специальной морозильной камере, установленной в исследовательском институте компании MIRA в городе Нанитон в графстве Уорикшир. Температура в этом помещении составляет минус 35 градусов. ...
8. www.pravda.ru: Москва в сентябре перевыполнила норму по осадкам
16.09.2013
... этом температура воздуха соответствует нормальным климатическим показателям. ...
9. www.missus.ru: Цветок, который помнит подвиг Спартака
14.09.2013
... фунгицидом. А можно выдержать в растворе 15-20 минут. После чего обсушите луковицы на солнце и сквозняке. Затем на 20 дней разложите луковицы для основной просушки в теплом месте (оптимальная температура 30-40 градусов). За это время их нужно несколько раз перевернуть, заодно проводя ревизию. ...
10. www.pravda.ru: Coca-Cola выпускает горячую газировку
11.09.2013
... в течение четырех лет пыталась найти технологию, которая позволяла бы сочетать в себе высокую температуру и насыщенные углекислым газом пузырьки. ...
11. www.pravda.ru: Изобретены таблетки, напоминающие пациентам о времени их приема
10.09.2013
... действия нового изобретения основан на реакции взаимодействия с желудочным соком. При растворении оболочки таблетки сигнал передается на приемное устройство, которое регистрирует сердечный ритм и температуру пациента, а затем отправит информацию о времени следующего приема лекарства в виде смс или электронного сообщения на телефон или компьютер. ...
12. www.pravda.ru: На рабочей неделе в Москве будет сухо и тепло
09.09.2013
... столичном регионе на этой рабочей неделе ожидается сухая и теплая погода, которую принес в Москву антициклон. По ночам температура опустится до низких показателей, но днем воздуха прогреется до плюс 18. ...
13. www.pravda.ru: Американские военные подготовили мобильные системы для уничтожения химического оружия
05.09.2013
... таких материалов происходит в результате их смешивания с водой и другими химическими веществами при высоких температурах, устройство может уничтожить от пяти до 25 тонн химикатов в день, в зависимости от нейтрализуемых химических соединений. ...
14. www.pravda.ru: В Нью-Йорке открыт бар, сделанный изо льда
04.09.2013
... входе посетителям предлагают куртку и эскимосские перчатки, поскольку внутри температура стоит на уровне минус пяти градусов, а большинство коктейлей в ледяных бокалах сделано на основе водки. Ледяные блоки, чей дизайн отражает время года, природные и фольклорные мотивы, меняют раз в ...
15. www.pravda.ru: Более 70 человек в Якутии обратились в больницу с жалобами на тошноту
04.09.2013
... ситуациях ГУ МЧС России по РС(Я)" от ЕДДС Алданского района поступило сообщение о том, что в больницу поселка Нижний Куранах Алданского района с жалобами на высокую температуру и рвоту обратился сразу 71 человек, из которых 19 человек были госпитализированы. ...
1 2 3 4 5 6 7 8 ... 147 >
Лечение геморроя Акушерство и гинекология Стоматология Красота Грибок на ногах Ваше здоровье Энциклопеди Адреса Реклама
Видео