Çdo person përballet me konceptin e temperaturës çdo ditë. Termi ka hyrë fort në jetën tonë të përditshme: ne ngrohim ushqimin në mikrovalë ose gatuajmë ushqim në furrë, na intereson moti jashtë ose zbulojmë nëse uji në lumë është i ftohtë - e gjithë kjo është e lidhur ngushtë me këtë koncept. Dhe çfarë është temperatura, çfarë do të thotë ky parametër fizik, në çfarë mënyre matet? Ne do t'u përgjigjemi këtyre dhe pyetjeve të tjera në artikull.
Sasi fizike
Le të shqyrtojmë se çfarë është temperatura nga pikëpamja e një sistemi të izoluar në ekuilibër termodinamik. Termi vjen nga gjuha latine dhe do të thotë "përzierje e duhur", "gjendje normale", "proporcionalitet". Kjo vlerë karakterizon gjendjen e ekuilibrit termodinamik të çdo sistemi makroskopik. Në rastin kur një sistem i izoluar është jashtë ekuilibrit, me kalimin e kohës ka një kalim të energjisë nga objektet më të nxehtë në ato më pak të ndezura. Rezultati është një barazim (ndryshim) i temperaturës në të gjithë sistemin. Ky është postulati i parë (parimi zero) i termodinamikës.
Temperatura përcaktonshpërndarja e grimcave përbërëse të sistemit sipas niveleve dhe shpejtësive të energjisë, shkalla e jonizimit të substancave, vetitë e rrezatimit elektromagnetik të ekuilibrit të trupave, dendësia totale vëllimore e rrezatimit. Meqenëse për një sistem që është në ekuilibër termodinamik, parametrat e listuar janë të barabartë, zakonisht quhen temperatura e sistemit.
Plasma
Përveç trupave të ekuilibrit, ekzistojnë sisteme në të cilat gjendja karakterizohet nga disa vlera të temperaturës që nuk janë të barabarta me njëra-tjetrën. Plazma është një shembull i mirë. Ai përbëhet nga elektrone (grimca të ngarkuara me dritë) dhe jone (grimca të ngarkuara të rënda). Kur ato përplasen, energjia transferohet me shpejtësi nga elektroni në elektron dhe nga joni në jon. Por midis elementeve heterogjene ka një tranzicion të ngad altë. Plazma mund të jetë në një gjendje në të cilën elektronet dhe jonet individualisht janë afër ekuilibrit. Në këtë rast, mund të merren temperatura të veçanta për çdo lloj grimcash. Megjithatë, këta parametra do të ndryshojnë nga njëri-tjetri.
Magnet
Në trupat në të cilët grimcat kanë një moment magnetik, transferimi i energjisë zakonisht ndodh ngadalë: nga përkthimi në shkallët magnetike të lirisë, të cilat shoqërohen me mundësinë e ndryshimit të drejtimeve të momentit. Rezulton se ka gjendje në të cilat trupi karakterizohet nga një temperaturë që nuk përkon me parametrin kinetik. Ai korrespondon me lëvizjen përkthimore të grimcave elementare. Temperatura magnetike përcakton një pjesë të energjisë së brendshme. Mund të jetë ose pozitive osenegativ. Gjatë procesit të shtrirjes, energjia do të transferohet nga grimcat me një vlerë më të lartë në grimcat me një vlerë më të ulët të temperaturës nëse ato janë të dyja pozitive ose negative. Përndryshe, ky proces do të vazhdojë në drejtim të kundërt - temperatura negative do të jetë "më e lartë" se ajo pozitive.
Pse është e nevojshme kjo?
Paradoksi qëndron në faktin se njeriu mesatar, për të kryer procesin e matjes si në jetën e përditshme ashtu edhe në industri, as që ka nevojë të dijë se çfarë është temperatura. Do të mjaftojë që ai të kuptojë se kjo është shkalla e ngrohjes së një objekti ose ambienti, aq më tepër që ne jemi njohur me këto terma që në fëmijëri. Në të vërtetë, shumica e pajisjeve praktike të krijuara për të matur këtë parametër matin në të vërtetë vetitë e tjera të substancave që ndryshojnë me nivelin e ngrohjes ose ftohjes. Për shembull, presioni, rezistenca elektrike, vëllimi, etj. Më tej, lexime të tilla konvertohen manualisht ose automatikisht në vlerën e dëshiruar.
Rezulton se për të përcaktuar temperaturën, nuk ka nevojë të studiosh fizikën. Shumica e popullsisë së planetit tonë jeton sipas këtij parimi. Nëse televizori është i ndezur, atëherë nuk ka nevojë të kuptoni proceset kalimtare të pajisjeve gjysmëpërçuese, të studioni se nga vjen energjia elektrike në prizë ose si arrin sinjali në pjatën satelitore. Njerëzit janë mësuar me faktin se në çdo fushë ka specialistë që mund të rregullojnë ose korrigjojnë sistemin. Laiku nuk do që t'ia lodhë trurin, se ku është më mirë të shikosh një telenovelë apo futboll në "kuti" duke pirë gllënjkë.birrë e ftohtë.
dua të di
Por ka njerëz, më së shpeshti studentë, të cilët, në masën e kuriozitetit ose nga nevoja, detyrohen të studiojnë fizikën dhe të përcaktojnë se çfarë është në të vërtetë temperatura. Si rezultat, në kërkimin e tyre ata bien në natyrën e termodinamikës dhe studiojnë ligjet e saj zero, të parë dhe të dytë. Për më tepër, një mendje kureshtare do të duhet të kuptojë ciklet e Carnot dhe entropinë. Dhe në fund të rrugëtimit të tij, ai me siguri do të pranojë se përcaktimi i temperaturës si një parametër i një sistemi termik të kthyeshëm, i cili nuk varet nga lloji i substancës punuese, nuk do t'i shtojë qartësi ndjesisë së këtij koncepti. Dhe gjithsesi, pjesa e dukshme do të jetë disa shkallë të pranuara nga sistemi ndërkombëtar i njësive (SI).
Temperatura si energji kinetike
Më "e prekshme" është qasja që quhet teoria molekulare-kinetike. Formon idenë se nxehtësia konsiderohet si një nga format e energjisë. Për shembull, energjia kinetike e molekulave dhe atomeve, një parametër i mesatarizuar mbi një numër të madh grimcash që lëvizin rastësisht, rezulton të jetë një masë e asaj që zakonisht quhet temperatura e një trupi. Kështu, grimcat e një sistemi të nxehtë lëvizin më shpejt se një i ftohtë.
Meqenëse termi në shqyrtim është i lidhur ngushtë me energjinë mesatare kinetike të një grupi grimcash, do të ishte krejt e natyrshme të përdoret xhauli si njësi e temperaturës. Megjithatë, kjo nuk ndodh, gjë që shpjegohet me faktin se energjia e lëvizjes termike të elementaregrimcat janë shumë të vogla në raport me xhaulin. Prandaj, përdorimi i tij është i papërshtatshëm. Lëvizja termike matet në njësi që rrjedhin nga joulet me anë të një faktori të veçantë konvertimi.
Njësitë e temperaturës
Sot, tre njësi bazë përdoren për të shfaqur këtë parametër. Në vendin tonë temperatura zakonisht matet me gradë Celsius. Kjo njësi matëse bazohet në pikën e ngrirjes së ujit - një vlerë absolute. Ajo është pikënisja. Kjo do të thotë, temperatura e ujit në të cilin fillon të formohet akulli është zero. Në këtë rast, uji shërben si një masë shembullore. Kjo konventë është miratuar për lehtësi. Vlera e dytë absolute është temperatura e avullit, domethënë momenti kur uji kalon nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të gaztë.
Njësia tjetër është Kelvin. Pika e referencës së këtij sistemi konsiderohet të jetë pika e zeros absolute. Pra, një shkallë Kelvin është e barabartë me një gradë Celsius. Dallimi është vetëm fillimi i numërimit mbrapsht. Marrim se zero në Kelvin do të jetë e barabartë me minus 273.16 gradë Celsius. Në vitin 1954, në Konferencën e Përgjithshme mbi Peshat dhe Masat, u vendos që termi "gradë Kelvin" për njësinë e temperaturës të zëvendësohej me "kelvin".
Njësia e tretë e zakonshme e matjes është Fahrenheit. Deri në vitin 1960, ato u përdorën gjerësisht në të gjitha vendet anglishtfolëse. Megjithatë, sot në jetën e përditshme në Shtetet e Bashkuara përdorni këtë njësi. Sistemi është thelbësisht i ndryshëm nga ato të përshkruara më sipër. Merret si pikënisjepika e ngrirjes së një përzierje kripe, amoniaku dhe uji në një raport 1:1:1. Pra, në shkallën Fahrenheit, pika e ngrirjes së ujit është plus 32 gradë, dhe pika e vlimit është plus 212 gradë. Në këtë sistem, një shkallë është e barabartë me 1/180 të diferencës midis këtyre temperaturave. Pra, diapazoni nga 0 në +100 gradë Fahrenheit korrespondon me diapazonin nga -18 në +38 Celsius.
Temperaturë zero absolute
Le të kuptojmë se çfarë do të thotë ky parametër. Zero absolute është temperatura kufizuese në të cilën presioni i një gazi ideal zhduket në një vëllim të caktuar. Kjo është vlera më e ulët në natyrë. Siç parashikoi Mikhailo Lomonosov, "kjo është shkalla më e madhe ose e fundit e të ftohtit". Ligji kimik i Avogadro-s rrjedh nga kjo: vëllime të barabarta gazesh në të njëjtën temperaturë dhe presion përmbajnë të njëjtin numër molekulash. Çfarë rrjedh nga kjo? Ekziston një temperaturë minimale e një gazi në të cilën presioni ose vëllimi i tij zhduket. Kjo vlerë absolute korrespondon me zero Kelvin, ose 273 gradë Celsius.
Disa fakte interesante rreth sistemit diellor
Temperatura në sipërfaqen e Diellit arrin 5700 Kelvin, dhe në qendër të bërthamës - 15 milion Kelvin. Planetët e sistemit diellor janë shumë të ndryshëm nga njëri-tjetri për nga niveli i ngrohjes. Pra, temperatura e bërthamës së Tokës sonë është pothuajse e njëjtë me atë në sipërfaqen e Diellit. Jupiteri konsiderohet planeti më i nxehtë. Temperatura në qendër të bërthamës së tij është pesë herë më e lartë se në sipërfaqen e Diellit. Dhe këtu është vlera më e ulët e parametrite regjistruar në sipërfaqen e hënës - ishte vetëm 30 kelvin. Kjo vlerë është edhe më e ulët se në sipërfaqen e Plutonit.
Fakte të Tokës
1. Temperatura më e lartë e regjistruar nga një person ishte 4 miliardë gradë Celsius. Kjo vlerë është 250 herë më e lartë se temperatura e bërthamës së Diellit. Rekordi u vendos nga Laboratori Natyror i Nju Jorkut Brookhaven në përplasësin e joneve, i cili është rreth 4 kilometra i gjatë.
2. Temperatura në planetin tonë gjithashtu nuk është gjithmonë ideale dhe komode. Për shembull, në qytetin e Verkhnoyansk në Yakutia, temperatura në dimër bie në minus 45 gradë Celsius. Por në qytetin etiopian të Dallol, situata është e kundërt. Atje, temperatura mesatare vjetore është plus 34 gradë.
3. Kushtet më ekstreme në të cilat njerëzit punojnë janë regjistruar në minierat e arit në Afrikën e Jugut. Minatorët punojnë në një thellësi prej tre kilometrash në një temperaturë prej plus 65 gradë Celsius.
