Share to: share facebook share twitter share wa share telegram print page

Temperatura

Rys. 1 W przedstawionej animacji rozmiar atomów helu przedstawiony jest proporcjonalnie do odległości między cząsteczkami jakie są przy ciśnieniu 136 atmosfer. Prędkość ruchu, odpowiadająca temperaturze pokojowej, została spowolniona dwa biliony razy lub odpowiada temperaturze 0,0003 K.

Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu[1]) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii[2][3].

Temperaturę można ściśle zdefiniować tylko dla stanów równowagi termodynamicznej, bowiem z termodynamicznego punktu widzenia jest ona wielkością reprezentującą wspólną własność dwóch układów pozostających w równowadze ze sobą.

Temperatura jest miarą stanu cieplnego danego ciała. Jeśli dwa ciała mają tę samą temperaturę, to w bezpośrednim kontakcie nie przekazują sobie ciepła, gdy zaś temperatura obu ciał jest różna, to następuje przekazywanie ciepła z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej – aż do wyrównania się temperatury obu ciał.

Temperatura a energia kinetyczna

Złożony ruch cząsteczek gazu

Pod względem mikroskopowym, temperatura zależy od ruchu cząsteczek, z których złożone jest ciało. Temperatura rośnie, kiedy wzrasta energia tych ruchów. Ruch może być związany z przemieszczaniem się cząsteczki (np. w gazie), z drganiami atomów, cząsteczek (np. w krysztale), drganiami wewnętrznymi cząsteczki.

Prędkość atomów w ruchu termicznym (w temperaturze zbliżonej do pokojowej) jest duża. W temperaturze bliskiej zera bezwzględnego prędkość ta osiąga minimalne wartości. Na przykład w 1994 r. naukowcy z instytutu NIST otrzymali rekordowo niską temperaturę wynoszącą 700 nK (1 nK = 1×10−9 K). Dzięki użyciu laserowej techniki bezpośredniego pomiaru ruchu cząsteczek stwierdzono, że średnia prędkość atomów wynosiła wówczas 7 mm/s.

Cząsteczki, czyli obiekty złożone z dwóch, trzech i więcej atomów, takie jak np. O2, mają więcej stopni swobody ruchu niż pojedyncze atomy. Oprócz ruchu postępowego mogą również obracać się lub wykonywać drgania wewnętrzne (zmiana odległości między atomami w cząsteczce). Wzrost temperatury powoduje wzrost średniej energii kinetycznej każdego z rodzajów ruchu. Dlatego gaz dwuatomowy, o cząsteczkach mających pięć stopni swobody, wymaga większego wkładu energii dla zmiany temperatury, co oznacza, że ma większe ciepło właściwe niż gaz jednoatomowy, którego cząsteczki mają tylko trzy stopnie swobody.

Proces ochładzania związany jest z oddawaniem energii przez układ. Przy najmniejszej energii układ osiąga tzw. temperaturę zera bezwzględnego na termodynamicznej skali temperatury. W tej temperaturze cząsteczki mają najmniejszą możliwą energię kinetyczną. Według mechaniki klasycznej energia ta osiąga wartość zero (cząsteczki pozostają w spoczynku). Zgodnie z mechaniką kwantową najmniejsza energia jest zazwyczaj większa od 0 (cząsteczki wykonują tzw. drgania zerowe). Temperatura zera absolutnego wynosi 0 kelwinów (−273,15 °C lub −459,67 °F).

Temperatura w kinetycznej teorii gazów

Temperatura bezwzględna układu złożonego z atomów, jak i kilkuatomowych cząsteczek jest w teorii kinetycznej gazów określona jako średnia energia kinetyczna ruchu pojedynczej cząsteczki (mierzona względem środka masy układu), przypadająca na jeden stopień swobody ruchu:

gdzie: – liczba stopni swobody cząstki, – współczynnik proporcjonalności pomiędzy jednostkami temperatury i energii nazywany stałą Boltzmanna, jego wartość liczbowa wynosi k = 1,38·10−23 J/K.

Temperatura a równowaga termodynamiczna

Właściwości temperatury są przedmiotem analizy termodynamiki i mechaniki statystycznej. Temperatura układu w stanie równowagi termodynamicznej jest zdefiniowana przez zależność pomiędzy różniczką ciepła wprowadzanego do systemu w czasie nieskończenie wolnej kwazistatycznej przemiany termodynamicznej a różniczką jej entropii podczas tej przemiany

W odróżnieniu od entropii i ciepła, których mikroskopowe definicje obowiązują także w stanie nierównowagi termodynamicznej, temperatura może być zdefiniowana tylko w stanie równowagi lub lokalnej równowagi termodynamicznej.

Skale temperatury

Termodynamiczna definicja temperatury pozwala porównywać jej wartości, ale nie określa jej skali. Dlatego fizycy konstruują skale temperatury. Skala temperatury zawiera charakterystyczne wartości temperatury i odpowiadające im zjawiska określające stan cieplny. Pierwotnie skale były konstruowane w oparciu o charakterystyczne wartości temperatury zmian stanów skupienia i przy założeniu, że rozszerzalność cieczy jest liniowa, później konstrukcje opierano na właściwościach gazów, współcześnie definiuje się temperaturę poprzez odwołanie do fizyki statystycznej.

Skale historyczne

Pierwsi konstruktorzy termometrów i skal temperatury opierali swe skale na znanych im zjawiskach, najczęściej przyjmowano, że zmiana temperatury jest proporcjonalna do zmiany objętości cieczy (alkoholu, rtęci). W skalach tych, jako punkty odniesienia, przyjmowano wartości temperatury dwóch zjawisk zachodzących w dobrze określonych warunkach. W skali Celsjusza przyjmuje się, że 0 °C odpowiada temperaturze zamarzania wody, a 100 °C, to temperatura wody wrzącej pod normalnym ciśnieniem (choć Celsjusz pierwotnie przyjmował odwrotnie). W tak skonstruowanych skalach mogą występować wartości ujemne.

Termodynamiczna skala temperatury

We wszystkich wzorach do temperatury w skali Celsjusza trzeba zawsze dodawać stałą wartość 273,15 dlatego wprowadzono skalę temperatury, zwaną bezwzględną lub absolutną. Skalę tę określa na podstawie równania stanu gazu doskonałego (równania Clapeyrona): Temperaturę określa się na podstawie pomiaru ciśnienia i objętości gazu uznawanego za Gaz doskonały lub ekstrapoluje wyniki dla różnych parametrów gazu rzeczywistego do warunków gazu doskonałego.

W skali bezwzględnej zero zdefiniowane jest jako temperatura gazu idealnego, w której będzie miał on zerową objętość przy dowolnym ciśnieniu. Z punktu widzenia mikroskopowego odpowiada to sytuacji, gdy wszelki ruch cząsteczek gazu ustaje. W rzeczywistości jednak objętości cząsteczek gazu są niezerowe, oznacza to, że rzeczywistym termometrem gazowym nie można mierzyć dowolnie niskiej temperatury.

Temperatura zera bezwzględnego jest najniższą temperaturą jaką mogą uzyskać ciała, w temperaturze tej wszystkie cząsteczki mają najmniejszą możliwą energię, według mechaniki klasycznej ruch cząsteczek całkowicie ustaje, a według mechaniki kwantowej wszystkie cząsteczki znajdują się w stanie podstawowym wykonując tzw. drgania zerowe (ang. zero-point energy). W temperaturze zera bezwzględnego wszystkie ciała są w stanie stałym, wyjątkiem jest hel, który w pewnym zakresie ciśnienia pozostaje cieczą w dowolnie niskiej temperaturze.

Dla pewnych układów można zdefiniować temperaturę, która według definicji opartej na zmianie entropii będzie ujemna. Układ w takim stanie ma energię większą niż dla dowolnej temperatury dodatniej. Stąd też wciąż temperatura zera bezwzględnego jest najniższą możliwą do uzyskania temperaturą.

Na podstawie stosowanych powszechnie skal temperatury, zdefiniowano nowe, tak by ich zero odpowiadało temperaturze zera bezwzględnego. Jest to odpowiednio skala Kelvina odpowiadająca skali Celsjusza oraz skala Rankine’a odpowiadająca skali Fahrenheita.

Kelwin jest główną jednostką temperatury przyjętą w układzie SI i uznawaną przez cały świat naukowo-techniczny.

Międzynarodowa Skala Temperatury (MST-90)

Międzynarodowa, ujednolicona skala temperatury jest oparta na wartościach temperatury w punktach charakterystycznych dla kilku związków chemicznych, np. punkcie potrójnym wody, tlenu, lub punkcie topnienia miedzi przy ciśnieniu 101325 Pa. W wersji obecnej obowiązuje od 1990 r. (ITS 90). Poprzednio obowiązywała skala ITS 68.

Jednostki temperatury

Najczęściej używaną w Polsce i wielu innych krajach jednostką temperatury są stopnie Celsjusza.

Wzór do przeliczania temperatury w stopniach Celsjusza na temperaturę w kelwinach jest następujący:

gdzie jest w °C.

W USA w dalszym ciągu używa się stopni Fahrenheita. W tej skali temperatura zamarzania wody jest równa 32 °F a wrzenia 212 °F.

Wzór przeliczający temperaturę w stopniach Fahrenheita na temperaturę w stopniach Celsjusza:

Wzór przeliczający temperaturę w stopniach Celsjusza na temperaturę w stopniach Fahrenheita:

Porównanie temperatur w różnych skalach
Zjawisko Kelvin Celsjusz Fahrenheit Rankine Delisle Newton Réaumur Rømer
Zero bezwzględne 0 –273,15 –459,67 0 559,725 –90,14 –218,52 –135,90
Zero Fahrenheita 255,37 –17,78 0 459,67 176,67 –5,87 –14,22 –1,83
Zamarzanie wody 273,15 0 32 491,67 150 0 0 7,5
Średnia temperatura ciała człowieka 309,8 36,6 98,2 557,9 94,5 12,21 29,6 26,925
Wrzenie wody 373,15 100 212 671,67 0 33 80 60
Topnienie tytanu 1941 1668 3034 3494 –2352 550 1334 883
Temperatura efektywna fotosfery Słońca 5800 5526 9980 10440 –8140 1823 4421 2909

Inne skale: barwa żaru, barwa nalotowa stali.

Zobacz też

Przypisy

  1. Praca zbiorowa, Słownik fizyczny, Warszawa, Państwowe Wydawnictwo „Wiedza Powszechna”, s. 403, 1984, ISBN 83-214-0053-1.
  2. Heller i Pabjan 2014 ↓, s. 68.
  3. temperatura, [w:] Encyklopedia PWN [dostęp 2023-02-27].

Bibliografia

Read more information:

Bridgeport Lugar designado por el censo BridgeportUbicación en el condado de Madison y en el estado de Nueva York Ubicación de Nueva York en EE. UU.Coordenadas 43°09′16″N 75°58′30″O / 43.1544, -75.975Entidad Lugar designado por el censo • País  Estados Unidos • Estado  Nueva York • Condado MadisonSuperficie   • Total 4.7 km² • Tierra 4.7 km² • Agua (0%) 0 km²Altitud   • Media 119 m s. n. m.P…

Cet article est une ébauche concernant la Wallonie et un cours d’eau. Vous pouvez partager vos connaissances en l’améliorant (comment ?) selon les recommandations des projets correspondants. Velle La Velle dans les Bois de Xhoris. Caractéristiques Longueur environ 3,5 km Bassin collecteur Meuse Cours Confluence Lembrée Géographie Pays traversés Belgique modifier  La Velle appelée aussi ruisseau du Moulin de Saint-Roch, est un ruisseau de Belgique, affluent de la Lembré…

Beauty salon specialising in nail care The examples and perspective in this article deal primarily with the United States and do not represent a worldwide view of the subject. You may improve this article, discuss the issue on the talk page, or create a new article, as appropriate. (February 2018) (Learn how and when to remove this template message) A nail salon manicure. A nail salon or nail bar is a specialty beauty salon establishment that primarily offers nail care services such as manicures…

In der Optik versteht man unter Abbildungsfehlern oder Aberrationenanhörenⓘ/? Abweichungen von der idealen optischen Abbildung durch ein optisches System wie etwa ein Foto- oder Fernrohr-Objektiv oder ein Okular, die ein unscharfes oder verzerrtes Bild bewirken. „Aberration“ kommt vom lateinischen „aberrare“, das wörtlich „abirren, sich verirren, abschweifen“ bedeutet. Die Abbildungsfehler lassen sich im Rahmen der geometrischen Optik erfassen. Dabei wird untersucht, wie sich ein…

2019 incident involving thousands of Iraqi protestors Attack on the United States Embassy in Baghdad (2019–2020)Part of the 2019–2021 Persian Gulf crisisIraqi PMF militiamen and their supporters burn a sentry box in front of the U.S. embassy, 31 December 2019[1]Date31 December 2019 – 1 January 2020LocationGreen Zone, Baghdad, IraqCoordinates33°17′56″N 44°23′46″E / 33.299°N 44.396°E / 33.299; 44.396TypeProtests, vandalism, and arsonMotiveIn respon…

селище Росташівка Росташевка Країна  Росія Суб'єкт Російської Федерації Воронезька область Муніципальний район Панінський район Поселення Росташевське сільське поселення Код ЗКАТУ: 20235844008 Код ЗКТМО: 20635444136 Основні дані Населення ▼ 53 (2010)[1] Поштовий індекс 396154 Геог…

Order of brown algae Fucales Ascophyllum nodosum Scientific classification Domain: Eukaryota Clade: Diaphoretickes Clade: SAR Clade: Stramenopiles Phylum: Gyrista Subphylum: Ochrophytina Class: Phaeophyceae Subclass: Fucophycidae Order: FucalesKylin Families Bifurcariopsidaceae Durvillaeaceae Fucaceae Himanthaliaceae Hormosiraceae Notheiaceae Sargassaceae Seirococcaceae Xiphophoraceae The Fucales (fucoids) are an order in the brown algae (class Phaeophyceae). The list of families in the Fucales,…

Lancia LC1 Lancia LC1 Lancia LC bezeichnet zweisitzige Prototypen-Rennwagen, die ab der Saison 1982 von Lancia in Langstreckenrennen nach den von der FIA neu eingeführten Regeln der Gruppe C eingesetzt wurden. Inhaltsverzeichnis 1 Vorgeschichte 2 Lancia LC1 3 Lancia LC2 4 Erfolge 5 Literatur 6 Weblinks Vorgeschichte In der Saison 1982 traten in der Sportwagen-Weltmeisterschaft zahlreiche Regeländerungen in Kraft, welche die bisherigen Gruppen 1–6 durch die neu geschaffenen (und neu reglement…

Avar(Аварал)Potret wanita mengenakan busana perayaan perkawinan nasional Dagestan, karya H. Mussayassul (artis dan emigran politik), 1939Jumlah populasica. 1.5 jutaDaerah dengan populasi signifikan Rusia  Dagestan 850,011 [1]912,090[1] Azerbaijan49,800[2] Georgia1,996[3] Ukraina1,496[4] Kazakhstan15,675BahasaAvarAgamaIslam Sunni [5]Kelompok etnik terkaitOrang Dargwa Avar (bahasa Avar: аварал/ магIа

Foto perbandingan Kain Kafan dari Torino asli dengan tampilan foto negatif. Kain Kafan dari Torino (Sindone di Torino atau Sacra Sindone) adalah sepotong kain yang memiliki gambaran seorang pria yang tampak telah disiksa secara fisik yang konsisten dengan siksaan penyaliban. Kain ini disimpan di kapel kerajaan di Katedral Santo Yohanes Pembaptis di kota Torino, Italia. Kain tersebut dipercaya oleh banyak orang sebagai kain kafan Yesus Kristus saat ia dimakamkan. Sejarah Gambaran pada kain kafan …

تيس الجبل يعد أول حيوان أعيد بعد أنقراضه. إن الإعادة من الانقراض (المعروفة أيضًا باسم البيولوجية الإحيائية، أو إحياء الأنواع) هي عملية تكوين كائن حي من نوع منقرض أو تكوين كائن يشبهه.[1] هناك عدة طرق لتنفيذ عملية الإعادة من الانقراض. الاستنساخ هو الطريقة المقترحة الأكثر شي

774 Naval Air SquadronActive1939-45[1]CountryUnited KingdomBranchRoyal NavyPart ofFleet Air ArmMilitary unit 774 Naval Air Squadron (774 NAS) was a Naval Air Squadron of the Royal Navy's Fleet Air Arm. References Citations ^ Sturtivant & Ballance 1994, p. 95. Bibliography Sturtivant, R; Ballance, T (1994). The Squadrons of The Fleet Air Arm. Tonbridge, Kent, UK: Air-Britain (Historians) Ltd. ISBN 0-85130-223-8. vte Royal Navy Fleet Air Arm aircraft squadronsActiveFlyin…

Clear-channel AM radio station in Rochester, New York WHAMRochester, New YorkBroadcast areaRochester metropolitan areaWestern New YorkSouthern OntarioFrequency1180 kHzBrandingNewsRadio WHAM 1180ProgrammingFormatNews/talkAffiliationsCBS News RadioFox News RadioNBC News RadioCompass Media NetworksPremiere NetworksRadio AmericaWestwood OneOwnershipOwneriHeartMedia(iHM Licenses, LLC)Sister stationsWAIO, WDVI, WHTK, WKGS, WNBL, WVORHistoryFirst air dateJuly 11, 1922; 101 years ago (…

2020 civil unrest after the murder of George Floyd See also: George Floyd protests in New York City George Floyd protests in New YorkPart of George Floyd protestsDateMay 28, 2020 – July 2020(1 month and 3 days)LocationNew York, United StatesCaused by Police brutality Institutional racism against African Americans[1][2] Reaction to the murder of George Floyd Economic, racial and social inequality[2] New York cities with protests of 100 people or more This is a …

Christian organisation affiliated with the Liberal DemocratsLiberal Democrat Christian ForumDirectorElizabeth Jewkes (interim)PresidentBaroness Sal BrintonVice President(s)Steve Webb Andrew StunellAffiliationsLiberal DemocratsWebsiteOfficial website The Liberal Democrat Christian Forum (LDCF) is an association within the Liberal Democrats that aims to support Christians within the party, and promote the party to other Christians. Its aim is to encourage and enable Christians in their constructiv…

British painter Thomas Harrison Hair (23 December 1808 – 11 August 1875) was a British artist most famous for depictions of industrial scenes in north-eastern England in the first half of the nineteenth century. Life T.H. Hair (as he signed his work) was born in Newcastle upon Tyne or the nearby village of Newburn on 23 December 1808, the son of John Hair, a lamp-black maker and tanner from Scotswood, Newcastle upon Tyne, and Hannah Harrison. He was baptised at All Saints' Church, Newcastle up…

Pakistani television actor and director Dilawar Malik is a Pakistani television actor and director. He is best known for directing acclaimed project for PTV such as Boota from Toba Tek Singh and Landa Bazar.[1][2] Career Malik began his career in late 1990s when he directed several television series for PTV including Boota from Toba Tek Singh, written by Khalil-ur-Rehman Qamar. He then directed Landa Bazar in 2002 which was also written by Qamar, became an overnight success.[…

Joko Tingkir beralih ke halaman ini. Untuk kegunaan lain, lihat Joko.Mas Karebet ( Sultan Hadiwijaya )Pendiri Kesultanan PajangMasa jabatan1554–1582PendahuluArya Penangsang ( Sultan Demak Terakhir )PenggantiArya Pangiri Informasi pribadiLahirMas Karebet1549Pengging, Kesultanan DemakMeninggal1582Kesultanan PajangAgamaIslamPasanganRatu Mas Cempaka binti Sultan TrengganaAnak Pangeran Benawa Orang tuaRaden Kebo Kenongo (ayah)Nyai Ratu Mandoko binti Sunan Kalijaga (ibu)DenominasiSunniDikenal s…

Arturo Armando Molina Colonel Arturo Armando Molina (* 6. August 1927 in San Salvador, El Salvador; † 18. Juli 2021 in Kalifornien, Vereinigte Staaten[1]) war ein Politiker und Militär aus El Salvador. Er war vom 1. Juli 1972 bis 1. Juli 1977 Präsident der Republik El Salvador. Inhaltsverzeichnis 1 Regierungskabinett 2 Literatur 3 Weblinks 4 Einzelnachweise Regierungskabinett Vice-Präsident: Enrique Mayorga Rivas. Außenminister: Mauricio Alfredo Borgonovo Pohl. Innenminister: Obers…

Railway station in Omitama, Ibaraki Prefecture, Japan This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Hatori Station – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (October 2020) (Learn how and when to remove this template message) Hatori Station羽鳥駅Hatori Station, September 2020General informationLocation2…

Kembali kehalaman sebelumnya

Lokasi Pengunjung: 54.243.2.41