Penentuan suhu. Suhu mutlak

Sangat sering dalam kehidupan sehari-hari kita menggunakan konsep seperti kehangatan, panas, dingin, yang mencirikan tingkat pemanasan tubuh. Ini adalah pendekatan subjektif yang tergantung pada perasaan kita. Adalah mungkin untuk menyatakan secara kuantitatif derajat pemanasan benda dengan menggunakan besaran fisika yang disebut suhu. Bagaimana cara menentukan suhu secara akurat? Untuk ini, ada perangkat yang disebut termometer, berdasarkan ketergantungan suhu pada beberapa kuantitas, misalnya, tekanan, volume, dan keadaan. kesetimbangan termal.

Kesetimbangan termodinamika

Suhu mencirikan keadaan kesetimbangan termal dari suatu sistem benda. Jika dua benda dengan suhu berbeda dikontakkan, maka benda-benda tersebut akan mulai bertukar energi. Benda dengan energi kinetik lebih besar akan mentransfer energinya ke benda yang energi kinetiknya lebih sedikit. Setelah beberapa saat, pertukaran energi ini akan berhenti, kesetimbangan termodinamika (termal), di mana tubuh dapat untuk waktu yang sewenang-wenang lama. Dalam keadaan ini, suhu tubuh adalah sama.

Galileo Galilei, seorang ilmuwan Italia, mengungkapkan gagasan tentang sifat mekanik panas, pada tahun 1597 ia membangun termometer pertama. Termometer terdiri dari bola kaca dengan tabung memanjang dari itu. Tabung itu diturunkan ke dalam air, yang naik di sepanjang itu. Saat memanaskan atau mendinginkan udara di dalam bola, kolom air turun atau naik. Termometer ini tidak sempurna, karena ketinggian kolom air tidak hanya bergantung pada suhu, tetapi juga pada tekanan udara.

Semua termometer lain yang dibuat kemudian menggunakan cairan. Namun, diperhatikan bahwa tidak seperti cairan, gas yang dijernihkan mengembang dan mengubah tekanan tergantung pada suhu dengan cara yang sama. Secara empiris, untuk gas yang dijernihkan dalam keadaan kesetimbangan termal, ditentukan bahwa

Dimana t - suhu mutlak, diukur dalam SI dalam Kelvin (K)

k = 1,38 * 10 -23 J / K - Konstanta Boltzmann. Dinamakan demikian untuk menghormati fisikawan Australia, salah satu pendiri teori gas MKT, Ludwig Boltzmann.

Berkat ketergantungan ini, menjadi mungkin untuk membuat skala suhu yang tidak bergantung pada jenis zat dan menggunakannya untuk mengukur suhu. Itu diperkenalkan oleh fisikawan Inggris William Thomson, yang dianugerahi gelar Lord Kelvin untuk karyanya dalam fisika pada tahun 1892.

Skala ini disebut skala absolut (termodinamika) suhu atau skala Kelvin. Di luar titik nol ( suhu nol mutlak) pada skala ini, diambil titik yang sesuai dengan suhu terendah yang mungkin secara teoritis, "derajat dingin terendah atau terakhir". Keberadaannya diprediksi oleh Lomonosov. Suhu T = 0 pada skala Kelvin, sesuai dengan skala Celcius

Kita semua tahu bahwa tubuh di sekitar kita panas atau dingin. Gelas tempat air mendidih dituangkan panas, tetapi gelas yang sama ketika kosong dingin. Kami merasa dingin atau hangat di tangan kami ketika kami menyentuh kaca. Apa sebenarnya yang kita rasakan? Untuk memahami hal ini, para ilmuwan telah memperkenalkan konsep seperti suhu.

Awalnya, ketika teori kinetik molekuler belum dibuat, para ilmuwan percaya bahwa zat khusus, kalori, bertanggung jawab atas suhu. Dialah, lebih tepatnya, kuantitasnya, yang menentukan apakah tubuh akan menjadi panas atau dingin. Ini mirip dengan menilai seberapa "kuat" campuran materi dan kalori. Berdasarkan analogi ini, kekuatan minuman beralkohol dan suhu diukur dalam satuan yang sama - derajat.

Sekarang suhu dianggap sebagai ukuran molekul dan berfungsi, khususnya, ukuran tingkat pemanasan benda. Untuk menilainya, para ilmuwan menggunakan satuan energi: dalam sistem satuan SI, itu akan menjadi joule. Tetapi pengukuran suhu dimulai jauh sebelum munculnya teori energi. Seperti yang telah disebutkan, unit pengukuran khusus digunakan dalam aktivitas sehari-hari - derajat.

Ada beberapa pendekatan berbeda untuk berlatih, masing-masing memiliki skala suhu sendiri untuk menetapkan satuan derajat. Mereka dinamai para ilmuwan yang mengusulkan metode penentuan - skala Fahrenheit, Reaumur, Celsius. Prinsipnya adalah mereka mengambil rentang suhu tertentu dan membaginya dengan angka tertentu. Jadi, menurut sistem Celcius, 0 derajat sama dengan dan 100 derajat - titik didihnya. Rentang ini dibagi dengan 100 untuk memberikan nilai 1 derajat.

Setiap sistem menggunakan titik referensinya sendiri untuk menetapkan nilai satu derajat, sedangkan benda yang sama di masing-masing sistem akan memiliki suhunya sendiri. Benar, nilainya dapat ditransfer dari satu skala ke skala lainnya. Tetapi para ilmuwan telah memperkenalkan konsep baru - suhu absolut. Ini sekali lagi dikaitkan dengan pemahaman suhu sebagai ukuran energi gerakan termal molekul.

Dari pendekatan ini, dapat disimpulkan bahwa suhu mutlak adalah suhu yang diukur dari nol mutlak, yang merupakan nilai suhu di mana tidak ada gerakan termal sama sekali, dan benda adalah minimal. Metode penilaian ini dilakukan sesuai dengan apa yang disebut skala Kelvin, di mana suhu nol mutlak, sama dengan minus 273,15 derajat Celcius, diambil sebagai titik referensi.

Dengan demikian, suhu absolut dalam pengertian sehari-hari tidak berbeda dari yang biasa - hanya memiliki titik awal yang berbeda. Tentu saja, tidak ada yang akan mengatakan bahwa di jalan ada plus 296,15 Kelvin, ketika ada plus 23 derajat Celcius, meskipun kedua angka itu akan adil. Suhu pada skala Kelvin memiliki aplikasi yang sama sekali berbeda, tidak terkait dengan situasi sehari-hari.

Ternyata suhu mutlak atau suhu pada skala Kelvin adalah instrumen yang digunakan terutama oleh para ilmuwan. Ini digunakan ketika mempertimbangkan berbagai masalah teoretis dan praktis yang terkait dengan studi tentang sifat, kemampuan, dan fenomena yang terjadi di dunia di sekitarnya. Orang biasa yang tidak berhubungan dengan sains seharusnya lebih tertarik pada kemungkinan penggunaan praktis dari konsep seperti suhu absolut.

Memasuki nol mengarah ke banyak fenomena aneh. Misalnya, ketika mencoba untuk mencapainya, fenomena seperti superkonduktivitas muncul. Secara teoritis, jika penghantar arus listrik didinginkan hingga nol derajat Kelvin (0 ° K), gerakan termal dalam volume zat akan berhenti, hambatan listrik penghantar akan cenderung nol, dan kerugian arus akan minimal. Namun, diyakini bahwa dalam praktiknya suhu nol mutlak tidak dapat dicapai, meskipun dalam kondisi laboratorium dimungkinkan untuk mendekati nilai ini sedekat mungkin.

Yang tak kalah menarik adalah fenomena superfluiditas. Jika suhu absolut gas mulai berkurang, maka pada beberapa nilainya, untuk setiap gasnya sendiri, ada transisi dari gas menjadi cair. Ketika helium berubah menjadi cairan, ia memperoleh kemampuan untuk menembus kapiler terkecil. Untuk digunakan dalam kehidupan sehari-hari, fenomena seperti itu belum diterapkan, tetapi mereka memungkinkan kita untuk memahami banyak masalah mekanika kuantum dan sains fundamental.

Konsep seperti suhu absolut digunakan dalam penelitian teoretis dan eksperimen praktis untuk mempelajari dunia sekitar. Selain itu, artikel ini membahas konsep suhu dari sudut pandang teori kinetik molekuler.

Tema kodifier USE: kesetimbangan termal, suhu mutlak.

Kita sering menggunakan kata "suhu" dalam percakapan sehari-hari. Apa itu suhu? Pada artikel ini, kami akan menjelaskan arti fisik konsep ini.

Fisika molekuler dan termodinamika pertimbangkan makroskopik benda, yaitu benda yang terdiri dari sejumlah besar partikel. Misalnya, segelas air berisi tentang urutan molekul. Angka yang begitu besar sulit untuk dipahami.

Sistem termodinamika

Sistem termodinamika disebut tubuh makroskopik atau sistem tubuh yang dapat berinteraksi satu sama lain dan dengan tubuh sekitarnya. Segelas air adalah contoh sistem termodinamika.

Sistem termodinamika terdiri dari sejumlah besar partikel sehingga tidak mungkin untuk menggambarkan perilakunya dengan mempertimbangkan gerakan setiap molekul secara terpisah. Namun, besarnya jumlah molekul yang membuat deskripsi seperti itu tidak perlu.

Ternyata keadaan sistem termodinamika dapat dicirikan oleh sejumlah kecil parameter makroskopik- jumlah yang terkait dengan sistem secara keseluruhan, dan bukan untuk atom atau molekul individu. Parameter makroskopik tersebut adalah tekanan, volume, suhu, kepadatan, kapasitas panas, resistivitas, dll.

Keadaan sistem termodinamika di mana semua parameter makroskopik tetap tidak berubah dari waktu ke waktu disebut kesetimbangan termal... Dalam keadaan kesetimbangan termal, semua proses makroskopik berhenti: difusi, perpindahan panas, transisi fase, reaksi kimia, dll. (Perlu dicatat bahwa kesetimbangan termal adalah keseimbangan dinamis... Jadi, pada kesetimbangan termal cairan dan uap jenuhnya, transformasi timbal balik cairan dan uap berlangsung sangat intensif. Tetapi ini adalah proses skala molekuler, mereka terjadi pada tingkat yang sama dan saling meniadakan. Pada tingkat makroskopis, jumlah cairan dan uap tidak berubah dari waktu ke waktu).

Sistem termodinamika disebut terpencil jika tidak dapat bertukar energi dengan benda-benda di sekitarnya. Teh termos adalah contoh khas dari sistem terisolasi.

Kesetimbangan termal

Postulat fundamental yang muncul dari banyak data eksperimen berbunyi: apa pun keadaan awal benda-benda sistem yang terisolasi, dengan waktu keseimbangan termal ditetapkan di dalamnya... Dengan demikian, kesetimbangan termal adalah keadaan di mana setiap sistem diisolasi dari lingkungan, secara spontan melewati periode waktu yang cukup lama.

Suhu justru kuantitas yang mencirikan keadaan kesetimbangan termal dari sistem termodinamika.

Suhu adalah parameter makroskopik, yang nilainya sama untuk semua bagian sistem termodinamika dalam keadaan kesetimbangan termal... Sederhananya, suhu adalah apa yang sama untuk dua benda yang berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain. Ketika benda-benda dengan suhu yang sama berada dalam kontak termal, tidak akan ada pertukaran energi (pertukaran panas) di antara mereka.

Dalam kasus umum, ketika kontak termal terjadi antara benda, perpindahan panas akan dimulai. Mereka mengatakan bahwa tubuh yang mengeluarkan energi memiliki suhu yang lebih tinggi, dan tubuh yang menerima energi - suhu yang lebih rendah... Suhu dengan demikian menunjukkan arah perpindahan panas antara tubuh. Dalam proses pertukaran panas, suhu tubuh pertama akan mulai menurun, suhu tubuh kedua akan meningkat; ketika suhu disamakan, perpindahan panas akan berhenti - kesetimbangan termal akan datang.

Keunikan suhu adalah bahwa bukan aditif: suhu tubuh tidak sama dengan jumlah suhu bagian-bagiannya. Ini adalah bagaimana suhu berbeda dari jumlah fisik seperti massa, panjang atau volume. Dan untuk alasan ini, suhu tidak dapat diukur dengan perbandingan dengan standar.

Mengukur suhu menggunakan termometer.

Untuk membuat termometer, pilih zat ( zat termometrik), karakteristik apa pun dari zat ini ( nilai termometrik), dan menggunakan ketergantungan nilai termometrik pada suhu. Dalam hal ini, pilihan zat termometrik dan nilai termometrik bisa sangat arbitrer.

Jadi, dalam rumah tangga cairan Dalam termometer, zat termometrik adalah merkuri (atau alkohol), dan nilai termometrik adalah panjang kolom cairan. Di sini, ketergantungan linier volume cairan pada suhu digunakan.

V gas ideal Termometer menggunakan ketergantungan linier tekanan gas yang dijernihkan (mendekati sifat-sifatnya dengan ideal) pada suhu.

Tindakan listrik termometer ( termometer resistansi) didasarkan pada ketergantungan suhu dari resistansi logam murni, paduan dan semikonduktor.

Dalam proses pengukuran suhu, termometer dibawa ke dalam kontak termal (Dalam kisaran suhu di atas (gas panas, logam cair), termometer suhu tinggi non-kontak digunakan - pirometer... Tindakan mereka didasarkan pada pengukuran intensitas radiasi termal dalam rentang optik.) Dengan tubuh, suhunya ditentukan. Pembacaan termometer setelah permulaan kesetimbangan termal adalah suhu tubuh. Dalam hal ini, termometer menunjukkan Ku suhu!

Skala suhu. Suhu mutlak

Saat menetapkan satuan suhu, mereka paling sering melanjutkan sebagai berikut. Ambil dua suhu (yang disebut referensi poin) - suhu leleh es dan titik didih air pada normal tekanan atmosfir... Suhu pertama diberi nilai, yang kedua - nilai, dan interval di antara mereka dibagi menjadi bagian yang sama. Masing-masing bagian disebut derajat(menunjukkan), dan skala suhu yang diperoleh dengan cara ini adalah skala Celcius.

Saat mengukur pada skala Celcius menggunakan termometer cair, satu kesulitan muncul: cairan yang berbeda mengubah volumenya ketika suhu berubah. berbeda... Oleh karena itu, dua termometer dengan cairan yang berbeda, dibawa ke dalam kontak termal dengan tubuh yang sama, dapat menunjukkan suhu yang berbeda. Termometer gas ideal bebas dari kerugian ini - ketergantungan tekanan gas yang dijernihkan pada suhu tidak bergantung pada zat gas itu sendiri.

Rencana:

pengantar

• 1 Definisi termodinamika
  • 1.1 Sejarah pendekatan termodinamika
• 2 Penentuan suhu dalam fisika statistik
• 3 Pengukuran suhu
• 4 Satuan suhu dan skala
  • 4.1 Skala suhu Kelvin
  • 4.2 skala Celcius
  • 4.3 Fahrenheit
• 5 Energi gerak termal pada nol mutlak
  • 5.1 Suhu dan radiasi
  • 5.2 Skala Reaumur
• 6 Transisi dari skala yang berbeda
• 7 Perbandingan skala suhu
• 8 Karakteristik transisi fase
• 9 Fakta Menarik
Catatan (edit)
literatur

pengantar

Suhu(dari lat. suhu- pencampuran yang tepat, keadaan normal) - skalar kuantitas fisik, yang mencirikan energi kinetik rata-rata partikel sistem makroskopik dalam keadaan kesetimbangan termodinamika per derajat kebebasan.

Ukuran suhu bukanlah gerakan itu sendiri, tetapi keacakan gerakan ini. Keadaan kacau suatu benda menentukan keadaan suhunya, dan gagasan ini (yang pertama kali dikembangkan oleh Boltzmann) bahwa keadaan suhu tertentu suatu benda sama sekali tidak ditentukan oleh energi gerak, tetapi oleh sifat kacau gerak ini, adalah konsep baru dalam deskripsi fenomena suhu yang harus kita gunakan. ..

(P.L. Kapitsa)

Dalam Sistem Satuan Internasional (SI), suhu termodinamika terdiri dari tujuh satuan dasar dan dinyatakan dalam Kelvin. Besaran turunan SI, yang memiliki nama khusus, termasuk suhu Celcius, diukur dalam derajat Celcius. Dalam praktiknya, derajat Celcius sering digunakan karena hubungan historis dengan karakteristik penting air - suhu pencairan es (0 ° C) dan titik didih (100 ° C). Ini nyaman, karena sebagian besar proses iklim, proses pada satwa liar, dll., Berhubungan dengan kisaran ini. Perubahan suhu sebesar satu derajat Celcius identik dengan perubahan suhu sebesar satu Kelvin. Oleh karena itu, setelah pengenalan definisi baru Kelvin pada tahun 1967, titik didih air tidak lagi berperan sebagai titik referensi konstan dan, seperti yang ditunjukkan oleh pengukuran yang akurat, tidak lagi sama dengan 100 ° C, tetapi mendekati 99,975 ° C

Ada juga skala Fahrenheit dan beberapa lainnya.

1. Definisi termodinamika

Adanya keadaan setimbang disebut posisi awal pertama termodinamika. Posisi awal kedua termodinamika disebut pernyataan bahwa keadaan kesetimbangan dicirikan oleh nilai tertentu, yang, pada kontak termal dari dua sistem kesetimbangan, menjadi sama bagi mereka sebagai akibat dari pertukaran energi. Nilai ini disebut suhu.

1.1. Sejarah pendekatan termodinamika

Kata "suhu" berasal pada saat orang percaya bahwa benda yang lebih panas mengandung lebih banyak zat khusus - kalori, daripada yang kurang dipanaskan. Oleh karena itu, suhu dianggap sebagai kekuatan campuran materi tubuh dan kalori. Untuk alasan ini, unit untuk mengukur kekuatan minuman beralkohol dan suhu disebut derajat yang sama.

Dalam kesetimbangan, suhu memiliki nilai yang sama untuk semua bagian makroskopik sistem. Jika dua benda dalam sistem memiliki suhu yang sama, maka tidak ada transfer energi kinetik partikel (panas) di antara mereka. Jika ada perbedaan suhu, maka panas dipindahkan dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang lebih rendah, karena entropi total dalam hal ini meningkat.

Suhu juga dikaitkan dengan sensasi subjektif dari "kehangatan" dan "dingin" yang terkait dengan apakah jaringan hidup mengeluarkan panas atau menerimanya.

Beberapa sistem mekanika kuantum dapat berada dalam keadaan di mana entropi tidak meningkat, tetapi menurun dengan penambahan energi, yang secara formal sesuai dengan suhu absolut negatif. Namun, keadaan seperti itu tidak "di bawah nol mutlak", tetapi "di atas tak terhingga", karena setelah kontak sistem semacam itu dengan benda yang memiliki suhu positif, energi ditransfer dari sistem ke tubuh, dan bukan sebaliknya (untuk lebih jelasnya, lihat Termodinamika kuantum).

Sifat-sifat suhu dipelajari oleh cabang fisika - termodinamika. Suhu juga memainkan peran penting dalam banyak bidang ilmu pengetahuan, termasuk cabang fisika lainnya, serta kimia dan biologi.

2. Penentuan suhu dalam fisika statistik

Dalam fisika statistik, suhu ditentukan oleh rumus

,

di mana S adalah entropi, E adalah energi sistem termodinamika. Nilai T yang diperkenalkan dengan cara ini adalah sama untuk benda yang berbeda pada kesetimbangan termodinamika. Ketika dua benda bersentuhan, benda dengan nilai T yang besar akan memberikan energi kepada yang lain.

3. Pengukuran suhu

Untuk mengukur suhu termodinamika, parameter termodinamika tertentu dari zat termometrik dipilih. Perubahan parameter ini jelas terkait dengan perubahan suhu. Contoh klasik termometer termodinamika adalah termometer gas, di mana suhu ditentukan dengan mengukur tekanan gas dalam silinder volume konstan. Juga dikenal adalah radiasi absolut, kebisingan, termometer akustik.

Termometer termodinamika adalah instalasi yang sangat kompleks yang tidak dapat digunakan untuk tujuan praktis. Oleh karena itu, sebagian besar pengukuran dilakukan dengan menggunakan termometer praktis, yang bersifat sekunder, karena tidak dapat secara langsung menghubungkan beberapa sifat suatu zat dengan suhu. Untuk mendapatkan fungsi interpolasi, mereka harus dikalibrasi pada titik referensi skala suhu internasional. Termometer praktis yang paling akurat adalah termometer resistansi platinum. Alat pengukur suhu sering dinilai dalam skala relatif - Celcius atau Fahrenheit.

Dalam praktiknya, pengukuran suhu juga digunakan

• termometer cair dan mekanik,
• termokopel,
• termometer resistensi,

• termometer gas,
• pirometer.

Dikembangkan oleh teknik terbaru pengukuran suhu berdasarkan parameter pengukuran radiasi laser.

4. Unit dan skala pengukuran suhu

Dari fakta bahwa suhu adalah energi kinetik molekul, jelaslah bahwa paling alami untuk mengukurnya dalam satuan energi (yaitu, dalam sistem SI dalam joule). Namun, pengukuran suhu dimulai jauh sebelum penciptaan teori kinetik molekuler, oleh karena itu skala praktis mengukur suhu dalam satuan sembarang - derajat.

4.1. Skala suhu Kelvin

Konsep suhu absolut diperkenalkan oleh W. Thomson (Kelvin), sehubungan dengan itu skala suhu absolut disebut skala Kelvin atau skala suhu termodinamika. Satuan suhu mutlak adalah kelvin (K).

Skala suhu absolut disebut demikian karena ukuran keadaan dasar dari batas suhu yang lebih rendah adalah nol mutlak, yaitu, suhu serendah mungkin di mana, pada prinsipnya, tidak mungkin untuk mengekstraksi energi panas dari zat tersebut.

Nol mutlak didefinisikan sebagai 0 K, yang sama dengan 273,15 ° C (tepat).

Skala suhu Kelvin adalah skala di mana referensi dibuat dari nol mutlak.

Yang sangat penting adalah pengembangan Timbangan Praktis Internasional berdasarkan skala termodinamika Kelvin berdasarkan titik referensi - transisi fase zat murni yang ditentukan oleh metode termometri primer. Skala suhu internasional pertama adalah ITS-27 yang diadopsi pada tahun 1927. Sejak 1927, skala didefinisikan ulang beberapa kali (ITSh-48, MPTSh-68, ITSh-90): suhu referensi, metode interpolasi berubah, tetapi prinsipnya tetap sama - dasar skala adalah serangkaian transisi fase zat murni dengan nilai suhu termodinamika tertentu dan instrumen interpolasi yang dikalibrasi pada titik-titik ini. Saat ini, skala MTSh-90 sedang berlaku. Dokumen utama (Peraturan pada skala) menetapkan definisi Kelvin, nilai-nilai suhu transisi fase (titik fidusia) dan metode interpolasi.

Skala suhu yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari - baik Celcius maupun Fahrenheit (terutama digunakan di AS) - tidak mutlak dan karenanya tidak nyaman saat melakukan eksperimen dalam kondisi ketika suhu turun di bawah titik beku air, itulah sebabnya suhu harus menyatakan bilangan negatif. Untuk kasus seperti itu, skala mutlak suhu.

Salah satunya disebut skala Rankine, dan yang lainnya disebut skala termodinamika absolut (skala Kelvin); suhu mereka diukur, masing-masing, dalam derajat Rankine (° Ra) dan kelvin (K). Kedua skala dimulai pada suhu nol mutlak. Mereka berbeda karena harga satu divisi Kelvin sama dengan divisi Celsius, dan divisi Rankin setara dengan divisi termometer Fahrenheit. Titik beku air pada tekanan atmosfer standar sesuai dengan 273,15 K, 0 ° C, 32 ° F.

Skala Kelvin terikat pada titik tripel air (273,16 K), sedangkan konstanta Boltzmann bergantung padanya. Ini menciptakan masalah dengan keakuratan interpretasi pengukuran suhu tinggi. Sekarang BIPM sedang mempertimbangkan kemungkinan untuk beralih ke definisi baru kelvin dan menetapkan konstanta Boltzmann, alih-alih mengikat suhu titik tripel. ...

4.2. Celsius

Dalam teknologi, kedokteran, meteorologi, dan dalam kehidupan sehari-hari, skala Celcius digunakan, di mana suhu titik tripel air adalah 0,008 ° C, dan, oleh karena itu, titik beku air pada tekanan 1 atm adalah 0 °. C. Saat ini skala Celcius ditentukan melalui skala Kelvin: harga satu pembagian dalam skala Celcius sama dengan harga pembagian skala Kelvin, t (° C) = T (K) - 273,15. Dengan demikian, titik didih air, yang awalnya dipilih oleh Celcius sebagai titik referensi yang setara dengan 100 ° C, telah kehilangan signifikansinya, dan menurut perkiraan modern, titik didih air pada tekanan atmosfer normal adalah sekitar 99,975 ° C. Celcius skala praktis sangat nyaman, karena air sangat terdistribusi di planet kita dan kehidupan kita didasarkan padanya. Nol Celcius adalah titik khusus untuk meteorologi, karena dikaitkan dengan pembekuan air di atmosfer. Skala ini diusulkan oleh Anders Celsius pada tahun 1742.

4.3. Fahrenheit

Di Inggris, dan terutama di Amerika Serikat, skala Fahrenheit digunakan. Nol derajat Celcius adalah 32 derajat Fahrenheit dan Fahrenheit adalah 9/5 derajat Celcius.

Definisi skala Fahrenheit saat ini adalah skala suhu 1 derajat (1 ° F) sama dengan 1/180 perbedaan antara titik didih air dan es yang mencair pada tekanan atmosfer, dan titik leleh es adalah +32 ° F. Suhu Fahrenheit berhubungan dengan suhu Celcius (t ° C) dengan rasio t ° C = 5/9 (t ° F - 32), t ° F = 9/5 t ° C + 32. Diusulkan oleh G. Fahrenheit tahun 1724...

5. Energi gerak termal pada nol mutlak

Ketika materi mendingin, banyak bentuk energi panas dan efek terkait secara bersamaan berkurang besarnya. Substansi bergerak dari keadaan yang kurang teratur ke keadaan yang lebih teratur.

... konsep modern dari nol mutlak bukanlah konsep istirahat mutlak, sebaliknya, pada nol mutlak dapat ada gerakan - dan memang demikian, tetapi ini adalah keadaan keteraturan lengkap ...

P. L. Kapitsa (Sifat helium cair)

Gas berubah menjadi cair dan kemudian mengkristal menjadi padat (helium dan pada nol mutlak tetap dalam keadaan cair pada tekanan atmosfer). Pergerakan atom dan molekul melambat, energi kinetiknya berkurang. Resistansi sebagian besar logam berkurang karena penurunan hamburan elektron oleh atom-atom kisi kristal yang bergetar dengan amplitudo yang lebih rendah. Jadi, bahkan pada nol mutlak, elektron konduksi bergerak di antara atom-atom dengan kecepatan Fermi orde 1 × 106 m / s.

Suhu di mana partikel suatu zat memiliki momentum minimum, yang dipertahankan hanya karena gerakan mekanika kuantum, adalah suhu nol mutlak (T = 0K).

Suhu nol mutlak tidak dapat dicapai. Suhu terendah (450 ± 80) × 10 12 K dari kondensat atom natrium Bose-Einstein diperoleh pada tahun 2003 oleh para peneliti dari MIT. Dalam hal ini, puncak radiasi termal berada di wilayah panjang gelombang orde 6400 km, yaitu kira-kira radius Bumi.

5.1. Suhu dan radiasi

Energi yang dipancarkan oleh suatu benda sebanding dengan pangkat empat suhunya. Jadi, pada 300 K, hingga 450 watt dipancarkan dari satu meter persegi permukaan. Ini menjelaskan, misalnya, pendinginan malam hari permukaan bumi di bawah suhu lingkungan. Energi radiasi dari benda yang benar-benar hitam dijelaskan oleh hukum Stefan - Boltzmann

5.2. skala reaumur

Diusulkan pada tahun 1730 oleh R.A. Reaumur, yang menggambarkan termometer alkohol yang ditemukan olehnya.

Satuan - Derajat Reaumur (° R), 1 ° R sama dengan 1/80 interval suhu antara titik referensi - suhu pencairan es (0 ° R) dan air mendidih (80 ° R)

1 ° R = 1,25 ° C.

Saat ini, skala telah tidak digunakan, telah disimpan untuk waktu yang lama di Prancis, di tanah air penulis.

6. Transisi dari skala yang berbeda

7. Perbandingan skala suhu

Perbandingan skala suhu

Keterangan	Kelvin	Celsius	Fahrenheit	Rankin	Delisle	Newton	Reamur	Roemer
nol mutlak	0	−273.15	−459.67	0	559.725	−90.14	−218.52	−135.90
Suhu leleh campuran Fahrenheit (garam dan es dalam jumlah yang sama)	255.37	−17.78	0	459.67	176.67	−5.87	−14.22	−1.83
Titik beku air (Kondisi normal)	273.15	0	32	491.67	150	0	0	7.5
Suhu rata-rata tubuh manusia	310.0	36.6	98.2	557.9	94.5	12.21	29.6	26.925
Titik didih air (Kondisi normal)	373.15	100	212	671.67	0	33	80	60
Titanium meleleh	1941	1668	3034	3494	−2352	550	1334	883
Permukaan matahari	5800	5526	9980	10440	−8140	1823	4421	2909

Suhu tubuh manusia rata-rata normal adalah 36,6 ° C ± 0,7 ° C, atau 98,2 ° F ± 1,3 ° F. Nilai umum yang dikutip dari 98,6 ° F adalah konversi tepat ke Fahrenheit dari nilai abad ke-19 Jerman 37 ° C. Namun, nilai ini berada di luar kisaran normal. suhu rata-rata tubuh manusia, karena suhu bagian tubuh yang berbeda berbeda.

Beberapa nilai dalam tabel ini telah dibulatkan.

8. Karakteristik transisi fase

Untuk menggambarkan titik-titik transisi fase dari berbagai zat, nilai suhu berikut digunakan:

• Suhu leleh
• Suhu didih
• Suhu anil
• Suhu sintering
• Suhu sintesis
• Suhu massa udara
• Suhu tanah
• Suhu homologis
• Tiga poin
• Suhu Debye (Suhu karakteristik)
• Suhu Curie

9. Fakta menarik

Suhu terendah di Bumi sebelum 1910 -68, Verkhoyansk

• Yang paling panas diciptakan oleh manusia, ~ 10 triliun. K (yang sebanding dengan suhu Alam Semesta dalam detik-detik pertama kehidupannya) dicapai pada tahun 2010 selama tumbukan ion timbal yang dipercepat hingga mendekati kecepatan cahaya. Eksperimen dilakukan di Large Hadron Collider
• Suhu tertinggi secara teoritis mungkin adalah suhu Planck. Suhu yang lebih tinggi tidak dapat ada, karena semuanya berubah menjadi energi (semua partikel subatom akan runtuh). Suhu ini kira-kira sama dengan 1,41679 (11) × 10 32 K (sekitar 142 nonmiliar K).
• Suhu buatan manusia terendah diperoleh pada tahun 1995 oleh Eric Cornell dan Carl Wiemann dari Amerika Serikat saat mendinginkan atom rubidium. ... Itu di atas nol mutlak kurang dari 1/170 miliar K (5,9 × 10 12 K).
• Permukaan matahari memiliki suhu sekitar 6.000 K.
• Benih tanaman tingkat tinggi tetap hidup setelah didinginkan hingga -269 ° C.

Catatan (edit)

1. GOST 8.417-2002. UNIT NILAI - nolik.ru/systems/gost.htm
2. Konsep suhu - temperature.ru/mtsh/mtsh.php?page=1
3. I.P. Bazarov. Termodinamika, M., lulusan sekolah, 1976, hal. 13-14.
4. Platinum - temperature.ru/mtsh/mtsh.php?page=81 termometer resistansi adalah instrumen utama dari MTSh-90.
5. Termometri laser - temperature.ru/newmet/newmet.php?page=0
6. Poin referensi ITSh-90 - temperature.ru/mtsh/mtsh.php?page=3
7. Pengembangan definisi baru kelvin - temperature.ru/kelvin/kelvin.php?page=2
8. D.A. Parshin, G.G. Zegrya Titik kritis. Sifat suatu zat dalam keadaan kritis. Tiga poin. Transisi fase jenis kedua. Metode untuk mendapatkan suhu rendah... - edu.ioffe.spb.ru/edu/thermodinamics/lect11h.pdf. Termodinamika statistik. Kuliah 11... Universitas Akademik St. Petersburg.
9. Pada berbagai pengukuran suhu tubuh - hypertextbook.com/facts/LenaWong.shtml (eng.)
10. BBC News - Large Hadron Collider (LHC) menghasilkan "Big Bang mini" - www.bbc.co.uk/news/science-environment-11711228
11. Segala sesuatu tentang segala sesuatu. Catatan suhu - tem-6.narod.ru/weather_record.html
12. Keajaiban Ilmu Pengetahuan - www.seti.ee/ff/34gin.swf

literatur

• B.I. Spassky Sejarah Fisika Bagian I - osnovanija.narod.ru/History/Spas/T1_1.djvu. - Moskow: "SMA", 1977.
• Sivukhin D.V. Termodinamika dan Fisika Molekuler. - Moskow: "Ilmu", 1990.

Abstrak ini didasarkan pada sebuah artikel dari Wikipedia Rusia. Sinkronisasi selesai 07/09/11 16:20:43
Abstrak serupa: