Що називається температурою. Температура визначення у фізиці. Температура як кінетична енергія

Температура (у фізиці) Температура(Від лат. temperatura - належне змішання, пропорційність, нормальний стан), фізична величина, що характеризує стан термодинамічної рівноваги макроскопічної системи. Т. однакова для всіх частин ізольованої системи, що знаходиться в рівноваги термодинамічній. Якщо ізольована система не перебуває в рівновазі, то з часом перехід енергії (теплопередача) від більш нагрітих частин системи до менш нагрітих призводить до вирівнювання Т. у всій системі (перший постулат або нульовий початок) термодинаміки). Т. визначає: розподіл утворюють систему частинок по рівням енергії(Див. Больцмана статистика) та розподіл часток за швидкостями (див. Максвелла розподіл); ступінь іонізації речовини (див. Саха формула); властивості рівноважного електромагнітного випромінювання тіл – спектральну щільність випромінювання (див. Планка закон випромінювання), повну об'ємну щільність випромінювання (див. Стефана – Больцмана закон випромінювання) і т. д. Т., що входить як параметр у розподіл Больцмана, часто називають Т. збудження, у розподіл Максвелла - кінетичної Т., у формулу Саха - іонізаційної Т., в закон Стефана - Больцмана - радіаційною температурою. Оскільки для системи, що знаходиться в термодинамічній рівновазі, всі ці параметри дорівнюють один одному, їх називають просто температурою системи. У кінетичної теорії газівта ін. розділах статистичної механіки Т. кількісно визначається так, що середня кінетична енергія поступального руху частинки (що володіє трьома ступенями свободи) дорівнює Т, де k - Больцмана постійна, Т- Температура тіла. У загальному випадку Т. визначається як похідна від енергії тіла в цілому за його ентропії.Така Т. завжди позитивна (оскільки кінетична енергія позитивна), її називають абсолютною Т. або Т. за термодинамічною температурною шкалою. За одиницю абсолютної Т. в Міжнародна система одиниць(СІ) прийнято кельвін(К). Часто Т. вимірюють за шкалою Цельсія (t), значення t пов'язані з Т рівністю t = Т √ 273,15 К (градус Цельсія дорівнює Кельвіну). Методи вимірювання Т. розглянуто у статтях Термометрія, Термометр.

Строго певної Т. характеризується лише рівноважний стан тіл. Існують, однак, системи, стан яких можна приблизно охарактеризувати кількома не рівними одна одній температурами. Наприклад, у плазмі, що складається з легких (електрони) і важких (іони) заряджених частинок, при зіткненні частинок енергія швидко передається від електронів до електронів і іонів до іонів, але повільно від електронів до іонів і назад. Існують стани плазми, в яких системи електронів та іонів окремо близькі до рівноваги, і можна ввести Т. електронів Т ета Т. іонів Т і ,не збігаються між собою.

У тілах, частинки яких мають магнітним моментом, енергія зазвичай повільно передається від поступальних до магнітних ступенів свободи, пов'язаних із можливістю зміни напряму магнітного моменту. Завдяки цьому існують стани, в яких система магнітних моментів характеризується Т., що не збігається з кінетичною Т., що відповідає поступальному руху частинок. Магнітна Т. визначає магнітну частину внутрішньої енергії та може бути як позитивною, так і негативною (див. Негативна температура). У процесі вирівнювання Т. енергія передається від частинок (ступенів свободи) з більшою Т. до частинок (ступенями свободи) з меншою Т., якщо вони одночасно позитивні або негативні, але у зворотному напрямку, якщо одна з них позитивна, а інша негативна. У цьому сенсі негативна Т. «вища» за будь-яку позитивну.

Поняття Т. застосовують також характеристики нерівноважних систем (див. Термодинаміка нерівноважних процесів). Наприклад, яскравість небесних тіл характеризують яскравою температурою, спектральний склад випромінювання - колірною температуроюі т.д.

Л. Ф. Андрєєв.

Велика Радянська Енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія. 1969-1978 .

Дивитись що таке "Температура (у фізиці)" в інших словниках:

- … Вікіпедія

ТЕМПЕРАТУРА, у біології інтенсивність тепла. У теплокровних (ГОМОЙОТЕРМНИХ) тварин, таких, як птиці та ссавці, температура тіла підтримується у вузьких межах незалежно від температури довкілля. Це обумовлено м'язовою. Науково-технічний енциклопедичний словник

Розмірність Θ Одиниці виміру СІК … Вікіпедія

Температура кипіння, точка кипіння, температура, при якій відбувається кипіння рідини, що знаходиться під постійним тиском. Температура кипіння відповідає температурі насиченої пари над плоскою поверхнею киплячої рідини, тому що … Вікіпедія

Найголовнішим елементом, що характеризує погоду, є Т. газового середовища, що оточує земну поверхню, правильніше Т. того шару повітря, який підлягає нашому спостереженню. При метеорологічних спостереженнях цьому елементу і відводиться перше місце. Енциклопедичний словникФ.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

температура- 1) Величина, що характеризує фіз.тіла у стані теплової рівноваги, пов'язана з інтенсивністю теплового руху частин тіла; 2) ступінь теплоти людського тілаяк показник здоров'я; розг. підвищений ступінь теплоти тіла при… Історико-етимологічний словник латинських запозичень

Необхідно перевірити якість перекладу та привести статтю у відповідність до стилістичних правил Вікіпедії. Ви можете допомогти … Вікіпедія

Історія технологій За періодами та регіонами: Неолітична революція Стародавні технології Єгипту Наука та технології стародавньої Індії Наука та технології стародавнього Китаю Технології Стародавньої Греції Технології Стародавнього Риму Технології ісламського світу… …

Температура, що характеризує рівноважні стани термодинамічної системи, в яких ймовірність виявити систему в мікростані з більш високою енергієювище, ніж у мікростані з нижчою. У квантовій статистиці це означає, що… … Вікіпедія

Кожна людина щодня стикається із поняттям температури. Термін міцно увійшов до нашої повсякденне життя: ми розігріваємо в мікрохвильової печіпродукти або готуємо їжу в духовці, цікавимося погодою на вулиці або дізнаємося, чи холодна вода в річці - все це тісно пов'язане з цим поняттям. А що таке температура, що означає цей фізичний параметр, у чому він вимірюється? На ці та інші питання відповімо у статті.

Фізична величина

Давайте розглянемо, що таке температура з погляду ізольованої системи, що у термодинамічному рівновазі. Термін прийшов з латинської мови і означає "належне змішання", "нормальний стан", "пропорційність". Ця величина характеризує стан термодинамічної рівноваги будь-якої макроскопічної системи. У тому випадку, коли ізольована система знаходиться поза рівновагою, з часом відбувається перехід енергії від нагрітих об'єктів до менш нагрітих. В результаті виходить вирівнювання (зміна) температури у всій системі. Це є першим постулатом (нульовим початком) термодинаміки.

Температура визначає розподіл складових частинок системи за рівнями енергії та швидкостями, ступінь іонізації речовин, властивості рівноважного електромагнітного випромінювання тіл, повну об'ємну щільність випромінювання. Так як для системи, яка знаходиться в термодинамічній рівновазі, перелічені параметри рівні, їх прийнято називати температурою системи.

Плазма

Крім рівноважних тіл, існують системи, у яких стан характеризується декількома значеннями температури, не рівними між собою. Хорошим прикладом є плазма. Вона складається з електронів (легких заряджених частинок) та іонів (важких заряджених частинок). При їх зіткненнях відбувається швидка передача енергії від електрона електрону і від іона до іона. А от між неоднорідними елементами відбувається повільний перехід. Плазма може бути в стані, при якому електрони та іони окремо близькі до рівноваги. У такому разі можна прийняти окремі температури кожного виду частинок. Однак між собою ці параметри відрізнятимуться.

Магніти

У тілах, у яких частинки мають магнітний момент, передача енергії зазвичай відбувається повільно: від поступальних до магнітних ступенів свободи, які пов'язані з можливістю зміни напрямків моменту. Виходить, що існують стани, за яких тіло характеризується температурою, що не збігається з кінетичним параметром. Вона відповідає поступальному руху елементарних частинок. Магнітна температура визначає частину внутрішньої енергії. Вона може бути як позитивною, так і негативною. У процесі вирівнювання енергія передаватиметься від часток з більшим значенням до частинок з меншим значенням температури в тому випадку, якщо вони одночасно позитивні або негативні. У неприємній ситуації цей процес протікатиме у зворотному напрямку - негативна температура буде «вищою» за позитивну.

А навіщо це треба?

Парадокс полягає в тому, що обивателю, щоб провести процес вимірювання як у побуті, так і в промисловості, навіть не потрібно знати, що таке температура. Для нього буде достатнім розуміти, що це ступінь нагрітості об'єкта чи середовища, тим більше, що з цими термінами ми знайомі з дитинства. Дійсно, більшість практичних приладів, призначених для виміру цього параметра, фактично вимірює інші властивості речовин, які змінюються від рівня нагрівання або охолодження. Наприклад, тиск, електричний опір, об'єм тощо. Далі такі показання вручну або автоматично перераховуються у потрібну величину.

Виходить, щоб визначити температуру, не потрібно вивчати фізику. За таким принципом живе більшість населення нашої планети. Якщо працює телевізор, то не потрібно розбиратися в перехідних процесах напівпровідникових приладів, вивчати, звідки береться електрика в розетці або як надходить на супутникову тарілку сигнал. Люди звикли, що в кожній області є фахівці, які зможуть полагодити або налагодити систему. Обиватель не хоче напружувати свій мозок, адже куди краще дивитися мильну оперу чи футбол по «шухляді», потягуючи холодне пиво.

А я хочу знати

Але є люди, найчастіше це студенти, які або в міру своєї допитливості, або за потребою змушені вивчати фізику та визначати, що таке температура насправді. В результаті у своєму пошуку вони потрапляють у нетрі термодинаміки та вивчають її нульовий, перший та другий закони. Крім того, допитливому розуму доведеться осягнути цикли Карно та ентропію. І наприкінці свого шляху він, напевно, визнає, що визначення температури як параметра оборотної теплової системи, яка не залежить від типу робочої речовини, не додасть ясності у відчуття цього поняття. І все одно видимою частиною будуть ухвалені міжнародною системою одиниць (СІ) якісь градуси.

Температура як кінетична енергія

Більш "відчутним" є підхід, який називають молекулярно-кінетичною теорією. З нього формується уявлення того, що теплота розглядається як одна з форм енергії. Наприклад, кінетична енергія молекул і атомів, параметр, усереднений за величезним числом часток, що хаотично рухаються, виявляється мірилом того, що прийнято називати температурою тіла. Так, частки нагрітої системи рухаються швидше, ніж холодної.

Оскільки термін, що розглядається, тісно пов'язаний з усередненою кінетичною енергією групи частинок, було б цілком природним в якості одиниці вимірювання температури використовувати джоуль. Тим не менш, цього не відбувається, що пояснюється тим, що енергія теплового руху елементарних частинок дуже мала по відношенню до джоуля. Тому використання його незручне. Тепловий рух вимірюють в одиницях, отриманих з джоулів у вигляді спеціального переказного коефіцієнта.

Одиниці вимірювання температури

На сьогоднішній день використовують три основні одиниці для відображення цього параметра. У нашій країні температуру прийнято визначати у градусах за Цельсієм. В основі цієї одиниці виміру лежить точка твердіння води – абсолютне значення. Вона є початком відліку. Тобто температура води, за якої починає утворюватися лід, є нулем. У даному випадкувода служить зразковим мірилом. Це умовне значення було прийнято для зручності. Другим абсолютним значенням є температура пари, тобто момент, коли вода з рідкого стану перетворюється на газоподібний.

Наступною одиницею є градуси за Кельвіном. Початком відліку цієї системи прийнято вважати точку абсолютного нуля. Так, один градус Кельвіна дорівнює одному градусу Цельсія. Відмінністю є лише початок відліку. Отримуємо, що нуль по Кельвіну дорівнюватиме мінус 273,16 градусів за Цельсієм. У 1954 році на Генеральній конференції з мір і ваг було вирішено замінити термін "градус Кельвіна" для одиниці температури на "кельвін".

Третьою загальноприйнятою одиницею виміру є градуси Фаренгейта. До 1960 року вони широко використовувалися у всіх англомовних країнах. Однак і сьогодні у побуті США використовують цю одиницю. Система докорінно відрізняється від описаних вище. За початок відліку прийнято температуру замерзання суміші солі, нашатирю та води в пропорції 1:1:1. Так, на шкалі Фаренгейта точка замерзання води дорівнює плюс 32 градуси, а кипіння - плюс 212 градусів. У цій системі один градус дорівнює 1/180 різниці цих температур. Так, діапазон від 0 до +100 градусів за Фаренгейтом відповідає діапазону від -18 до +38 за Цельсієм.

Абсолютний нуль температури

Давайте розберемося, що означає цей параметр. Абсолютним нулем називають значення граничної температури, коли тиск ідеального газу звернеться в нуль при фіксованому обсязі. Це найнижче значення у природі. Як передбачав Михайло Ломоносов, "це найбільший або останній ступінь холоду". З цього випливає хімічний закон Авогадро: у рівних обсягах газів за умови однакової температури та тиску міститься однакова кількість молекул. Що з цього випливає? Існує мінімальна температура газу, за якої його тиск або обсяг обернуться в нуль. Ця абсолютна величина відповідає нулю за Кельвіном, або 273 градусів за Цельсієм.

Декілька цікавих фактів про Сонячну систему

Температура на поверхні Сонця досягає 5700 кельвінів, а в центрі ядра – 15 мільйонів кельвінів. Планети Сонячної системи сильно відрізняються одна від одної за рівнем нагрівання. Так, температура ядра нашої Землі становить приблизно стільки, скільки на поверхні Сонця. Найгарячішою планетою вважається Юпітер. Температура в центрі його ядра вп'ятеро вища, ніж на поверхні Сонця. А ось найнижче значення параметра зафіксували на поверхні Місяця - воно становило лише 30 кельвінів. Це навіть нижче, ніж Плутона.

Факти про землю

1. Найвище значення температури, яке зафіксувала людина, становило 4 мільярди градусів за Цельсієм. Ця величина у 250 разів перевищує температуру ядра Сонця. Рекорд встановлено Нью-Йоркською природною лабораторією Брукхевена в іонному колайдері, довжина якого становить близько 4 кілометрів.

2. Температура на нашій планеті теж не завжди ідеальна та комфортна. Наприклад, у місті Верхноянську в Якутії температура в зимовий період опускається до мінус 45 градусів за Цельсієм. А ось в ефіопському місті Даллол – зворотна ситуація. Там середньорічна температура становить плюс 34 градуси.

3. Найекстремальніші умови, за яких працюють люди, зафіксовані в золотих шахтах у Південній Африці. Шахтарі працюють на глибині трьох кілометрів за температури плюс 65 градусів за Цельсієм.

Термодинамічна температура

Термодинамічна температура(англ. thermodynamic temperatureнім. thermodynamische Temperatur), або абсолютна температура(англ. absolute temperatureнім. absolute Temperatur) є єдиною функцією стану термодинамічної системи, яка характеризує напрямок мимовільного теплообміну між тілами (системами).

Термодинамічна температура позначається буквою T (\displaystyle T), вимірюється в кельвінах (позначається K) і відраховується за абсолютною термодинамічною шкалою (шкалою Кельвіна). Абсолютна термодинамічна шкала є основною шкалою у фізиці та рівняннях термодинаміки.

Молекулярно-кінетична теорія, зі свого боку, пов'язує абсолютну температуру із середньою кінетичною енергією поступального руху молекул ідеального газу в умовах термодинамічної рівноваги:

1 2 m v 2 = 3 2 k T , (\displaystyle (\frac (1)(2))m(\bar (v))^(2)=(\frac (3)(2))kT,)

де m (\displaystyle m) - маса молекули, v - (displaystyle (bar (v))) - середня квадратична швидкість поступального руху молекул, T (displaystyle T) - абсолютна температура, k (displaystyle k) - постійна Больцман.

Історія

Вимірювання температури пройшло довгий і важкий шлях у своєму розвитку. Оскільки температура може бути виміряна безпосередньо, то її вимірювання використовували властивості термометричних тіл, які перебували у функціональної залежності від температури. На цій основі було розроблено різні температурні шкали, які отримали назву емпіричних, а виміряна з допомогою температура називається емпіричної. Істотними недолікамиемпіричних шкал є відсутність їх безперервності та розбіжність значень температур для різних термометричних тіл: як між реперними точками, так і за їх межами. Відсутність безперервності емпіричних шкал пов'язана з відсутністю в природі речовини, яка здатна зберігати свої властивості у всьому діапазоні можливих температур. 1848 року Томсон (лорд Кельвін) запропонував вибрати градус температурної шкали таким чином, щоб у її межах ефективність ідеальної теплової машини була однаковою. Надалі, 1854 року він запропонував використовувати зворотну функцію Карно для побудови термодинамічної шкали, яка залежить від властивостей термометричних тіл. Проте, практична реалізація цієї ідеї виявилася неможливою. На початку XIX століття у пошуках «абсолютного» приладу для вимірювання температури знову повернулися до ідеї ідеального газового термометра, що ґрунтується на законах ідеальних газів Гей-Люссака та Шарля. Газовий термометр протягом багато часу був єдиним способом відтворення абсолютної температури. Нові напрямки у відтворенні абсолютної температурної шкали засновані на використанні рівняння Стефана ─ Больцмана у безконтактній термометрії та рівняння Гаррі (Харрі) Найквіста ─ у контактній.

Фізичні основи побудови термодинамічної шкали температур

1. Термодинамічна шкала температур може бути побудована на підставі теореми Карно, яка стверджує, що коефіцієнт корисної дії ідеального теплового двигуна не залежить від природи робочого тіла і конструкції двигуна, і залежить тільки від температур нагрівача і холодильника.

η = Q 1 − Q 2 Q 1 = T 1 − T 2 T 1 , (\displaystyle \eta =(\frac (Q_(1)-Q_(2))(Q_(1)))=(\frac ( T_(1)-T_(2))(T_(1))),)

де Q 1 (\displaystyle Q_(1)) - кількість теплоти, отриманої робочим тілом (ідеальним газом) від нагрівача, Q 2 (\displaystyle Q_(2)) - кількість теплоти, віддане робочим тілом холодильнику, T 1 , T 2 ( \displaystyle T_(1),T_(2)) - температури нагрівача та холодильника, відповідно.

З наведеного вище рівняння випливає співвідношення:

Q 1 Q 2 = T 1 T 2 . (\displaystyle (\frac (Q_(1))(Q_(2)))=(\frac (T_(1))(T_(2))).)

Це співвідношення може бути використане для побудови абсолютної термодинамічної температури. Якщо один із ізотермічних процесів циклу Карно Q 3 (\displaystyle Q_(3)) проводити при температурі потрійної точки води (реперна точка), встановленої довільно ─ T 3 = 273 , 16 K , (\displaystyle T_(3)=273(, )16\,K,) то будь-яка інша температура визначатиметься за формулою T = 273 , 16 Q Q 3 (displaystyle T=273(,)16(frac (Q)(Q_(3)))) . Встановлена в такий спосіб температурна шкала називається термодинамічної шкалою Кельвіна. На жаль, точність вимірювання кількості теплоти невисока, що дозволяє реалізувати вищеописаний спосіб практично.

2. Абсолютна температурна шкала може бути побудована, якщо використовувати як термометричне тіло ідеальний газ. Справді, з рівняння Клапейрона випливає співвідношення

T = p V R . (\displaystyle T=(\frac (pV)(R)).)

Якщо вимірювати тиск газу, близького за властивостями до ідеального, що знаходиться в герметичній посудині постійного об'єму, то в такий спосіб можна встановити температурну шкалу, яка має назву ідеально-газовий.Перевага цієї шкали полягає в тому, що тиск ідеального газу при V = c o n s t (displaystyle V = const) змінюється лінійно з температурою. Оскільки навіть сильно розріджені гази за своїми властивостями дещо відрізняються від ідеального газу, реалізація ідеально-газової шкали пов'язана з певними труднощами.

3. У різних підручниках з термодинаміки наводяться докази того, що температура, виміряна за ідеально-газовою шкалою, збігається з термодинамічною температурою. Слід, однак, зазначити: незважаючи на те, що чисельно термодинамічна та ідеально-газова шкали є абсолютно ідентичними, з якісної точки зору між ними є принципова різниця. Тільки термодинамічна шкала є абсолютно незалежною від властивостей термометричної речовини.

4. Як було зазначено, точне відтворення термодинамічної шкали, і навіть ідеально-газової, пов'язані з серйозними труднощами. У першому випадку необхідно ретельно вимірювати кількість теплоти, яка підводиться та відводиться в ізотермічних процесах ідеального теплового двигуна. Такі виміри неточні. Відтворення термодинамічної (ідеально-газової) температурної шкали в діапазоні від 10 до 1337 K можливо за допомогою газового термометра. За більш високих температур помітно проявляється дифузія реального газу крізь стінки резервуара, а за температур у кілька тисяч градусів багатоатомні гази розпадаються на атоми. За ще більших температур реальні гази іонізуються і перетворюються на плазму, яка не підпорядковується рівнянню Клапейрона. Найбільш низька температура, яка може бути виміряна газовим термометром, заповненим гелієм при низькому тиску, дорівнює 1 K. Для вимірювання температур за межами можливостей газових термометрів використовують спеціальні методи вимірювання. Детальніше див. Термометрія.

Визначення температури застигання

Основні порушення у системі подачі палива за низьких температур пов'язані з температурою помутніння і застигання палива. На відміну від бензинів у дизельних паливах може бути досить багато вуглеводнів з високою температурою плавлення, насамперед парафінових (алканових) та ароматичних вуглеводнів.

При зниженні температури найбільш високоплавкі вуглеводні випадають з палива як кристалів різної форми, паливо каламутніє. Найвища температура, за якої паливо втрачає прозорість, називається температурою помутніння. При цьому паливо не втрачає властивість плинності. Значення в'язкості при підвищенні температури збільшується незначно, проте кристали, проникаючи через фільтр грубої очистки, утворюють непроникну для палива плівку на тонкому фільтрі фільтрі, що призводить до припинення подачі палива. Температура помутніння, як правило, повинна бути на 3-5 ° С нижче температури навколишнього середовища. При подальшому охолодженні ДП настає зрощення окремих кристалів у каркас, який пронизує все паливо, сковуючи його. Паливо втрачає плинність.

При подальшому охолодженні палива кристали високоплавких вуглеводнів починають з'єднуватися, утворюючи просторові ґрати, в комірках яких залишаються рідкі вуглеводні. Потім структура, що утворюється, настільки зміцнюється, що паливо втрачає плинність - застигає. Найвищу температуру, за якої паливо втрачає плинність, називають температурою застигання. Вона має бути на 8-12 °С нижче температури навколишнього середовища. Температурою застиганнявважається температура, при якій налите в пробірку дизельне паливо при охолодженні в певних умовах не змінює положення меніска протягом 1 хв при нахилі пробірки під кутом 45 від вертикалі (ГОСТ 20287-91). Температура застигання дизельного палива - величина умовна і є лише орієнтиром визначення умов застосування палива.

Обладнання: прилад визначення температури помутніння палива; штатив лабораторний; реактиви для охолоджувальних сумішей (сіль-лід для температури до мінус 20 ° С; спирт і вуглекислота - сухий лід - для температури нижче мінус 20 ° С); пробірка; зразок палива; сірчана кислота.

Рис. 2.3. Прилад визначення температури помутніння і застигання палива: 1 - пробірка зовнішня; 2 – пробірка внутрішня; 3 – пробка; 4 – термометр; 5 - мішалка

Порядок виконання роботи:

Сутність визначення температури помутніння палива полягає в глибокому його охолодженні та візуальному спостереженні за зміною його стану. Сутність визначення температури застигання полягає у глибокому охолодженні палива до стану втрати рухливості.

1. Паливо, що випробуване, ретельно перемішати і налити у внутрішню пробірку до мітки (40 мм від дна нанесена мітка). Пробірку закрити корковою пробкою із термометром. Термометр вставити так, щоб його ртутна кулька знаходилася в пробірці на відстані 15 мм від дна і рівній відстані від стінок.

2. Налити випробуване паливо в іншу пробірку, яку використовувати як зразок прозорості.

3. Заповнити посуд приладу охолоджувальною сумішшю, рівень якої підтримувати на 30-40 мм вище за рівень палива в пробірці. Температура охолоджувальної суміші при випробуванні весь час повинна бути на 15±2 °С нижче за температуру випробуваного палива.

4. Зміцнити внутрішню пробірку з паливом та термометром у зовнішній пробірці. Щоб уникнути запотівання внутрішніх стінок між пробірками, заливають сірчану кислоту в кількості 0,5-1,0 мл.

5. Помістити зібраний прилад у суміш, що охолоджує. Паливо під час охолодження постійно перемішувати.

6. За 5 °С до очікуваної температури помутніння пробірку вийняти з охолоджувальної суміші, швидко витерти ватою, змоченою спиртом, і порівняти з еталоном. Тривалість визначення порівняння трохи більше 12 з.

7. Якщо паливо порівняно з прозорим еталоном не змінилося, то пробірку знову опускають у посудину приладу та подальше спостереження проводять через кожний градус, знижуючи температуру палива. Ці порівняльні спостереження з прозорим зразком виробляють до того часу, поки паливо стане відрізнятися від зразка, т. е. як у ньому з'явиться каламут. При визначенні температури помутніння невідомого зразка палива встановлюють значення цих температур приблизно шляхом спостереження за станом палива через кожні 5 °С.

8. Для визначення температури застигання палива відповідно до пунктів 1 і 2 підготувати прилад із випробовуваним зневодненим (за допомогою свіжопрокаленого хлористого кальцію) палива. Підготовлений прилад помістити в посудину з рідиною, що охолоджує. Температура охолоджувальної суміші повинна бути на 5 °С нижчою від передбачуваної температури застигання палива.

9. Не виймаючи з охолоджувальної суміші, нахилити прилад під кутом 45° і тримати в такому положенні протягом однієї хвилини, доки випробуване паливо в пробірці прийме температуру, що відповідає температурі його застигання.

10. Вийняти пробірку з суміші, що охолоджує, протерти стінки ватою, змоченою в спирті, і спостерігати, чи не змістився меніск палива. Якщо меніск не змістився, то паливо залишається застиглим і навпаки. Якщо температура палива невідома навіть приблизно, випробування зі зміщення меніска проводять через кожні 5 °С зниження температури палива. Температуру суміші в цьому випадку підтримують на 4-5° нижче температури палива. Після проведення випробування прилад та робоче місце привести до початкового положення. Отриману температуру порівняти із показниками ГОСТ.

Визначення цетанового числа дизельного палива розрахунковим методом

Здатність ДТ самозайматися оцінюють цетановим числом (ЦЧ). Метод оцінки самозаймистості палив для швидкохідних дизелів аналогічний методу оцінки детонаційної стійкості бензинів. В якості еталонних палив для визначення самозаймистості вибирають два вуглеводні: цетан 16 Н 34 і альфаметилнафталін 10 Н 7 СН 3 . Самозаймистість першого вуглеводню умовно прийнята за 100, другого - за 0. Змішуючи їх можна отримати суміш із самозаймистістю від 0 до 100. Таким чином, цетановим числомназивається умовний показник, чисельно рівний процентному вмісту цетану в такій його суміші з альфаметилнафталіном, яка за самозаймистістю відповідає випробуваному зразку.

Цетанове число ДП визначають методом збігу спалахів (рис. 2.4).

Для безвідмовної роботи сучасних двигунів потрібно паливо з цетановим числом влітку - не менше 45, взимку - 50. При цетановому числі нижче 45 дизелів працюють жорстко, особливо взимку, а вище 45 - м'яко. Проте використовувати палива з цетановим числом вище 60 нерентабельно, оскільки жорсткість роботи у своїй змінюється незначно, а питома витрата палива зростає. Останнє пояснюється тим, що при підвищенні ЦЧ понад 55 період затримки займання (час з початку подачі палива в циліндр двигуна до початку горіння) настільки малий, що паливо займається поблизу форсунки, і повітря, що знаходиться далі від місця упорскування, майже не бере участі в процесі згоряння. В результаті паливо згоряє не повністю, знижується економічність двигуна.

ДП не завжди забезпечують необхідну самозаймистість, тому виникає необхідність підвищення цетанового числа. Існують два основні методи: зміна хімічного складута введення спеціальних присадок.

Що стосується надійності холодного пуску двигуна за різних температур навколишнього середовища, то він більшою мірою залежить від конструкції двигуна і режиму пуску, ніж від ЦЧ палива. При температурі в камері згоряння нижче 350-400 °С горюча суміш вже не зможе запалюватися. Мінімальна пускова частота обертання колінчастого валу дизеля має бути 100-120 хв-1. І чим вище пускова частота, тим вище температура повітря, що стискається, а значить і умови пуску двигуна.

Цетанове число залежить від змісту та будови вуглеводнів, що входять до складу ДП. Цетанові числа алканів – найвищі, найнижчі числа мають ароматичні вуглеводні. Вуглеводні, що входять до складу ДП, ЦЧ розташовуються наступним чином: 1 - алкани, 2 - циклоалкани, 3 - ізоалкани, 4 - ароматичні вуглеводні. Збільшення числа вуглецевих атомів у молекулах вуглеводнів призводить до збільшення цетанового числа. Таким чином, підвищення вмісту н-алканів призводить до збільшення ЦЧ. Однак н-алкани мають високу температуру кристалізації, що призводить до погіршення низькотемпературних властивостей ДТ.

Введення в ДП спеціальних кисневмісних присадок сприяє легкому виділенню активного кисню. До таких присадок відносяться органічні перекису, складні ефіри азотної кислоти, які, потрапляючи в камеру згоряння, прискорюють утворення перекисів, від розкладання якої прискорюється самозаймання. Так, додавання 1% ізопропілнітрату підвищує ЦЧ на 10-12 одиниць та покращує пускові властивості ДП у зимовий час. Існує емпірична залежність цетанового числа палива з його октанового числа.

ЦЧ = 60 - ОЧ/2, (2.4)

де ЦЧ – цетанове число; ОЧ – октанове число.

Чим вище октанове число, тим нижче цетанове число і навпаки. Тому додавання до дизельного палива бензинових фракцій завжди веде до зниження його цетанового числа.

Цетанове число приблизно може бути підраховано за формулою (отриманий результат відрізняється від дійсного на 2-3 одиниці):

Ц.Ч. = 1,5879 · (ν 20 + 17,8) / ρ 20 , (2.5)

де 20 - в'язкість палива в сСт при 20°С; ρ 20 - густина палива при 20°С, г/см3.

Що таке температура?

Відповіді типу "міра нагрітості тіла" не приймаються))))))

Віталік обухів

Температура (від лат. temperatura - належне змішання, нормальний стан) - фізична величина, що приблизно характеризує середню кінетичну енергію частинок макроскопічної системи, що припадає на один ступінь свободи, що знаходиться в стані термодинамічної рівноваги.
У системі СІ температура вимірюється у кельвінах. Але на практиці часто застосовують градуси Цельсія через прив'язку до важливих характеристик води - температури танення льоду (0 ° C) і температури кипіння (100 ° C). Це зручно, оскільки більшість кліматичних процесів, процесів у живій природі тощо пов'язані з цим діапазоном.
Існують також шкали Фаренгейта та деякі інші.
Температура з молекулярно-кінетичної точки зору - фізична величина, що характеризує інтенсивність хаотичного, теплового руху всієї сукупності частинок системи та пропорційна до середньої кінетичної енергії поступального руху однієї частинки.
Зв'язок між кінетичною енергією, масою та швидкістю виражається такою формулою:
Ek = 1/2m v 2
Таким чином, частинки однакової маси і мають однакову швидкість мають однакову температуру.
Середня кінетична енергія частки пов'язана з термодинамічної постійної температурою Больцмана:
Eср = i/2kBT
де:
i - число ступенів свободи
kB = 1.380 6505(24) × 10−23 Дж/K - постійна Больцмана
T – температура;
Температура - величина, зворотна до зміни ентропії (ступеня безладдя) системи при додаванні до системи одиничної кількості теплоти: 1/T = ΔS/ΔQ.
[ред.] Історія термодинамічного підходу
Слово «температура» виникло в ті часи, коли люди вважали, що в нагрітих тілах міститься більша кількість особливої речовини - теплороду, ніж у менш нагрітих. Тому температура сприймалася як міцність суміші речовини тіла та теплороду. З цієї причини одиниці виміру міцності спиртних напоїв та температури називаються однаково – градусами.
У рівноважному стані температура має однакове значення всім макроскопічних частин системи. Якщо в системі два тіла мають однакову температуру, то між ними немає передачі кінетичної енергії частинок (тепла) . Якщо існує різниця температур, то тепло переходить від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою, тому що сумарна ентропія при цьому зростає.
Температура пов'язана також із суб'єктивними відчуттями «тепла» та «холоду», пов'язаними з тим, чи віддає жива тканина тепло чи отримує його.
Деякі квантовомеханічні системи можуть бути в стані, при якому ентропія не зростає, а меншає при додаванні енергії, що формально відповідає негативній абсолютній температурі. Однак такі стани знаходяться не «нижче за абсолютного нуля», а «вище за нескінченність», оскільки при контакті такої системи з тілом, що має позитивну температуру, енергія передається від системи до тіла, а не навпаки (докладніше див. Квантова термодинаміка).
Властивості температури вивчає розділ фізики – термодинаміка. Температура також відіграє важливу роль у багатьох сферах науки, включаючи інші розділи фізики, а також хімію та біологію.

Бобр

Якщо "на пальцях", то міра середньої енергії частинок речовини. Якщо йдеться про газ або рідину - кінетичну енергію, якщо про тверду речовину, тоді енергія коливань частинок у ґратах.
Тут важливо, що це міра саме середньої енергії, тобто якщо частинок замало, то поняття температури втрачає сенс. Наприклад, у космосі: там усілякі частки носяться, але їх надто мало для того, щоб усереднення енергій мало сенс.

Дмитро буд.

Бобр в принципі правильно написав, тільки коливання частинок у ґратах – це також кінетична енергія. , так що найкоротше визначення:
температура - міра середньої кінетичної енергії структурних частинок речовини.

Парадокс полягає в тому, щоб вимірювати температуру в побуті, промисловості і навіть у прикладній науці не потрібно знати, що таке «температура». Досить досить розпливчастого уявлення, що «температура – це ступінь нагрітостітіла». Дійсно, більшість практичних приладів для вимірювання температури фактично вимірюють інші властивості речовин, що змінюються від цього ступеня нагрітості, такі як тиск, об'єм, електричний опір і т.д. Потім їх показання автоматично або вручну перераховуються на одиниці температури.

Допитливі люди та студенти, які або хочуть, або змушені розібратися, що таке температура, зазвичай потрапляють у стихію термодинаміки з її нульовим, першим і другим законами, циклом Карно та ентропією. Потрібно визнати, що визначення температури як параметра ідеальної оборотної теплової машини, яка не залежить від робочої речовини, зазвичай не додає ясності в наше відчуття поняття «температура».

Більш «відчутним» видається підхід, званий молекулярно-кінетичною теорією, з якого формується уявлення, що теплота може розглядатися просто як одна з форм енергії, а саме – кінетична енергія атомів та молекул. Ця величина, усереднена по величезному числу часток, що безладно рухаються, і виявляється мірилом того, що називається температурою тіла. Частинки нагрітого тіла рухаються швидше ніж холодного.

Оскільки поняття температури тісно пов'язане з усередненою кінетичною енергією частинок, було б природним і як одиниці її вимірювання використовувати джоуль. Однак, енергія теплового руху часток дуже мала порівняно з джоулем, тому використання цієї величини виявляється незручним. Тепловий рух вимірюється в інших одиницях, що виходять з джоулів за допомогою переказного коефіцієнта «k».

Якщо температура T вимірюється в кельвінах (К), то зв'язок її із середньою кінетичною енергією поступального руху атомів ідеального газу має вигляд

E k = (3/2) kT, (1)

Де k- Переказний коефіцієнт, що визначає, яка частина джоуля міститься в кельвіні. Величина kназивається постійним Больцманом.

Враховуючи, що тиск також може бути виражений через середню енергію руху молекул

p=(2/3)n E k (2)

Де n = N/V, V- обсяг, зайнятий газом, N- повне число молекул у цьому обсязі

Рівняння стану ідеального газу матиме вигляд:

p = n kT

Якщо повне число молекул подати у вигляді N = µN A, де µ - Число молей газу, N A- Число Авагадро, тобто число частинок на один моль, можна легко отримати відоме рівняння Клапейрона - Менделєєва:

pV = µ RT, де R - молярна газова постійна R= N A.k

або для одного моля pV = N A . kT(3)

Таким чином, температура – це штучно введений у рівняння стану параметр. За допомогою рівняння стану можна визначити термодинамічну температуру Т, якщо всі інші параметри та константи відомі. З такого визначення температури очевидно, що значення Т залежатимуть від константи Больцмана. Чи можемо вибрати для цього коефіцієнта пропорційності довільне значення і потім спиратися на нього? Ні. Адже ми можемо таким чином отримати довільне значення для потрійної точки води, тоді як ми маємо отримати значення 273,16 К! Виникає питання – чому саме 273,16 К?

Причини цього суто історичні, а не фізичні.Справа в тому, що в перших температурних шкалах були прийняті точні значення відразу для двох станів води - точки затвердіння (0 ° С) та точки кипіння (100 ° С). Це були умовні значення, вибрані для зручності. Враховуючи, що градус Цельсія дорівнює градусу Кельвіна і виконуючи вимірювання термодинамічної температури газовим термометром, градуйованим у цих точках, для абсолютного нуля (0 °К) отримали методом екстраполяції значення - 273,15 °С. Звісно, це значення вважатимуться точним лише тому випадку, якщо вимірювання газовим термометром були абсолютно точні. Це не так. Тому фіксуючи значення 273,16 для потрійної точки води, і вимірявши точку кипіння води більш досконалим газовим термометром, можна отримати злегка відмінне від 100 ° С значення для кипіння. Наприклад, зараз найреальнішим є значення 99,975 °С. І це лише тому, що ранні роботи з газовим термометром дали хибне значення для абсолютного нуля. Таким чином, ми або фіксуємо абсолютний нуль, або інтервал 100 ° С між точками затвердіння та кипіння води. Якщо зафіксувати інтервал та повторити вимірювання для екстраполяції до абсолютного нуля, то отримаємо -273,22 °С.

У 1954 р. МКМВ прийняв резолюцію про перехід на нове визначення кельвіна, не пов'язане з інтервалом 0 -100 °С. Воно фактично закріпило за потрійною точкою води значення 273,16 К (0,01 ° С) і «пустило у вільне плавання» близько 100 ° С крапку кипіння води. Замість «градусу Кельвіна» для одиниці температури було запроваджено просто «кельвін».

З формули (3) випливає, що приписавши Т при такому стабільному і добре відтворюваному стані системи як потрійна точка води фіксоване значення 273,16, значення константи k можна визначити експериментально. Донедавна найбільш точні експериментальні значення константи Больцмана виходили методом гранично розрідженого газу.

Існують і інші методи отримання постійної Больцмана, засновані на використанні законів, до яких входить параметр кт.

Це закон Стефана-Больцмана, згідно з яким повна енергія теплового випромінювання Е(Т) є функцією четвертого ступеня від кТ.
Рівняння, яке зв'язує квадрат швидкість звуку в ідеальному газі з 0 2 лінійною залежністю з кТ.
Рівняння для середньої квадратичної напруги шумів на електричному опорі V 2 , також лінійно залежить від кТ.

Установки для реалізації перерахованих вище методів визначення кТназиваються приладами абсолютної термометрії чи первинної термометрії.

Таким чином, у визначенні значень температури у кельвінах, а не в джоулях багато умовностей. Основне те, що сам коефіцієнт пропорційності kміж температурними та енергетичними одиницями не є постійним. Він залежить від точності термодинамічних вимірів, досяжної зараз. Такий підхід не дуже зручний для первинних термометрів, що особливо працюють у діапазоні температур, далекому від потрійної точки. Їхні свідчення будуть залежати від змін у значенні постійної Больцмана.

Кожна зміна практичної міжнародної температурної шкали є результатом наукових досліджень метрологічних центрів усього світу. Введення нової редакції температурної шкали позначається на градуювання всіх засобів вимірювання температури.

Температура – це просто!

Температура

Температура- це міра середньої кінетичної енергії молекул.
Температура характеризує ступінь нагрітості тіл.

Прилад для вимірювання температури - термометр.
Принцип діїтермометра:
При вимірі температури використовується залежність зміни будь-якого макроскопічного параметра (обсягу, тиску, електричного опору тощо) речовини від температури.
У рідинних термометрах – це зміна обсягу рідини.
При контакті двох середовищ відбувається передача енергії від нагрітого середовища менш нагрітого.
У процесі вимірювання температура тіла та термометра приходять у стан теплової рівноваги.

Рідинні термометри

На практиці часто використовуються рідинні термометри: ртутні (в діапазоні від -35 o С до +750 o С) та спиртові (від -80 o С до +70 o С).
У них використовується властивість рідини змінювати об'єм при зміні температури.
Однак у кожної рідини існують свої особливості зміни обсягу (розширення) при різних температурах.
В результаті порівняння, наприклад, показань ртутного і спиртового термометрів, точне збіг буде лише у двох точках (при температурах 0 o С і 100 o С).
Цих недоліків позбавлені газових термометрів.

Газові термометри

Перший газовий термометр створили французьким фізиком Ж. Шарлем.

Перевагигазового термометра:
- використовується лінійна залежність зміни об'єму або тиску газу від температури, яка справедлива для всіх газів
- точність вимірювання від 0,003 o С до 0,02 o С
- інтервал температур від -271 o З до +1027 o З.

Теплова рівновага

При зіткненні двох тіл різної температури відбувається передача внутрішньої енергії від нагрітого тіла менш нагрітому, і температури обох тіл вирівнюються.
Настає стан теплової рівноваги, за якого всі макропараметри (обсяг, тиск, температура) обох тіл залишаються надалі незмінними за незмінних зовнішніх умов.

Тепловою рівновагоюназивається такий стан, при якому всі макроскопічні параметри залишаються незмінними як завгодно довго.
Стан теплової рівноваги системи тіл характеризується температурою: всі тіла системи, що знаходяться один з одним у тепловій рівновазі, мають ту саму температуру.
Встановлено, що з тепловому рівновазі середні кінетичні енергії поступального руху молекул всіх газів однакові, тобто.

Для розріджених (ідеальних) газів величина

і залежить тільки від температури, тоді

де k - постійна Больцмана

Ця залежність дає можливість запровадити нову температурну шкалу абсолютну шкалу температур, яка залежить від речовини, що використовується для вимірювання температури.

Абсолютна шкала температур

Введена англійським фізиком У. Кельвіном
- немає негативних температур

Одиниця абсолютної температури в СІ: [T] = 1K (Кельвін)
Нульова температура абсолютної шкали - це абсолютний нуль (0К = -273 o С), найнижча температура у природі. Нині досягнуто найнижча температура - 0,0001К.
За величиною 1К дорівнює 1 o C.

Зв'язок абсолютної шкали зі шкалою Цельсія

Запам'ятай!У формулах абсолютна температура позначається буквою "Т", а температура за шкалою Цельсія буквою "t".

Після введення абсолютної температури отримуємо нові вирази для формул:

Середня кінетична енергія поступального руху молекул

Тиск газу – основне рівняння МКТ

Середня квадратична швидкість молекул

ТЕМПЕРАТУРА ТА ЇЇ ВИМІР.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ГАЗОВІ ЗАКОНИ.

1.Теплова рівновага. Температура.

Температура- Це фізична величина, що характеризує ступінь нагрітості тіла. Якщо два тіла різної температури привести у зіткнення, те, як показує досвід, нагріте тіло буде охолоджуватися, а менш нагріте – нагріватися, тобто. відбувається теплообмін– передача енергії від більш нагрітого тіла до менш нагрітого без виконання роботи.

Енергія, що передається при теплообміні, називається кількістю теплоти.

Через деякий час після приведення тіл у зіткнення вони набувають однакового рівня нагрітості, тобто. приходять у стан теплової рівноваги.

Теплова рівновага– це такий стан системи тіл, що у тепловому контакті, у якому теплообмін немає і всі макропараметри тіл залишаються незмінними, якщо зовнішні умови змінюються.

При цьому два параметри – об'єм та тиск – можуть бути різними для різних тіл системи, а третій – температура у разі теплової рівноваги однаковий для всіх тіл системи. На цьому ґрунтується визначення температури.

Фізичний параметр, однаковий всім тіл системи, що у стані теплового рівноваги, називається температуроюцієї системи.

Наприклад, система складається з двох судин із газом. Приведемо їх у дотик. Обсяг та тиск газу в них можуть бути різними, а температура в результаті теплообміну стане однаковою.

2.Вимірювання температури.

Для вимірювання температури використовують фізичні прилади – термометри, у яких величину температури судять зі зміни будь-якого параметра.

Для створення термометра необхідно:

Вибрати термометричну речовину, параметри (характеристики) якої змінюються при зміні температури (наприклад, ртуть, спирт тощо);

Вибрати термометричну величину, тобто. величину, що змінюється із зміною температури (наприклад, висота ртутного чи спиртового стовпчика, величина електричного опору тощо);

Відкалібрувати термометр, тобто. створити шкалу, за якою проводитиметься відлік температури. Для цього термометричне тіло наводиться в тепловий контакт із тілами, температури яких постійні. Наприклад, при побудові шкали Цельсія температура суміші води та льоду у стані плавлення приймається за 00С, а температура суміші водяної пари та води у стані кипіння при тиску 1 атм. - За 1000С. Зазначається положення стовпчика рідини в обох випадках, а потім відстань між отриманими мітками поділяється на 100 поділів.

При вимірі температури термометр приводять у тепловий контакт з тілом, температура якого вимірюється, і після того, як встановиться теплова рівновага (покази термометра перестануть змінюватися), зчитується показання термометра.

3. Експериментальні газові закони.

Параметри, що описують стан системи взаємозалежні. Встановити залежність один від одного одразу трьох параметрів складно, тому трохи спростимо завдання. Розглянемо процеси, за яких

а) кількість речовини (чи маса) завжди, тобто. ν=const (m=const);

б) значення однієї з властивостей фіксовано, тобто. завжди або тиск, або обсяг, або температура.

Такі процеси називаються ізопроцесами.

1).Ізотермічний процес,тобто. процес, що відбувається з тим самим кількістю речовини при постійній температурі.

Досліджений Бойлем (1662) і Маріоттом (1676).

Спрощена схема дослідів така. Розглянемо посудину з газом, закритий рухомим поршнем, на який встановлюються вантажі, що врівноважують тиск газу.

Досвід показав, що тиск тиску на обсяг газу при постійній температурі є величина постійна. Це означає

PV= const

Закон Бойля-Маріотта.

Об'єм V даної кількості газу при постійній температурі t0 назад пропорційний його тиску, тобто . .

Графіки ізотермічних процесів.

Графік залежності тиску від об'єму за постійної температури називається ізотермою. Чим більша температура, тим вище на графіку розташовується ізотерма.

2).Ізобарний процес,тобто. процес, що відбувається з тим самим кількістю речовини при постійному тиску.

Досліджено Гей-Люссаком (1802 р.).

Спрощена схема така. Посудина з газом закрита рухомим поршнем, на якому встановлений вантаж, що врівноважує тиск газу. Посудина з газом нагрівається.

Досвід показав, що при нагріванні газу при постійному тиску його обсяг змінюється за таким законом: де V 0 - Обсяг газу при температурі t0 = 00C; V – об'єм газу при температурі t0, α v – температурний коефіцієнт об'ємного розширення,

Закон Гей-Люссака.

Об'єм цієї кількості газу при постійному тиску лінійно залежить від температури.

Графіки ізобарних процесів.

Графік залежності обсягу газу від температури при постійному тиску називається ізобарою.

Якщо екстраполювати (продовжити) ізобары в ділянку низьких температур, всі вони зійдуться у точці, відповідної температурі t0= - 2730С.

3).Ізохорний процес, тобто. процес, що відбувається з тим самим кількістю речовини при постійному обсязі.

Досліджено Шарлем (1802 р.).

Спрощена схема така. Посудина з газом закрита рухомим поршнем, на який встановлюються вантажі, що врівноважують тиск газу. Посудина нагрівається.

Досвід показав, що при нагріванні газу при постійному обсязі його тиск змінюється за таким законом: де P 0 - Обсяг газу при температурі t0 = 00C; P – об'єм газу при температурі t0, p – температурний коефіцієнт тиску,

Закон Шарля.

Тиск кількості газу при постійному обсязі лінійно залежить від температури.

Графік залежності тиску газу від температури при постійному обсязі називається ізохорою.

Якщо екстраполювати (продовжити) ізохори в ділянку низьких температур, всі вони зійдуться у точці, відповідної температурі t0= - 2730С.

4.Абсолютна термодинамічна шкала.

Англійський учений Кельвін запропонував перемістити початок температурної шкали вліво на 2730 року і назвати цю точку абсолютним нулем температури. Масштаб нової шкали такий самий, як і у шкали Цельсія. Нова шкала називається шкалою Кельвіна або абсолютною термодинамічною шкалою. Одиниця виміру – кельвін.

Нулю градусів Цельсія відповідає 273 К. Температура за шкалою Кельвіна позначається літерою Т.

T= t0 C+ 273

t0 C= T– 273

Нова шкала виявилася зручнішою для запису газових законів.

температура це:

температура ТЕМПЕРАТУРА-и; ж.[Лат. temperatura - правильне співвідношення, нормальний стан] 1. Розмір, що характеризує теплове стан якогось. тіла, речовини. Помірна, середня. Постійна, кімнатна. Липнева, літня т. Нічна, денна Т. води, повітря. Т. плавлення, кипіння, замерзання якогось л. тіла. Т. у кімнаті. Т. за Цельсієм, за Фаренгейтом. Т. нижче за нуль. Вагання, зміни температури. Підвищити, зменшити температуру. Нагріти, довести що-л. до якої-л. температури. Стежити за температурою. 2. Ступінь теплоти людського тіла як показник стану здоров'я. Підвищена, нормальна, знижена. Т. пораненого. Збити кому-л. температуру. Т. підвищується. Т. скаче (Розг.). У хворого т. сорок градусів. Виміряти температуру градусником, рукою, губами. 3. Розг.Підвищений рівень теплоти тіла як показник нездоров'я. У дитини т.д. Він не має температури. Ходити з температурою працювати, працювати з температурою. ◁ Температурка, -і; ж. Пом'якшить.(3 зн.). Як ваша т.?Температурний, -а, -е. Т-ті зміни. режим електропечі. Т-а крива(графік змін цифрових показників температури). Т. шов (техн.;проміжок, щілина між частинами який-л. конструкції, що робить безпечним розширення суміжних частин у разі підвищення температури). Т. лист(аркуш, що містить запис щоденної температури хворого). * * * Температура (від лат. temperatura - належне змішання, нормальний стан), фізична величина, що характеризує стан термодинамічної рівноваги системи. Температура всіх елементів ізольованої системи, що у рівновазі, однакова. Якщо система перебуває у рівновазі, між її частинами, мають різні температури, відбувається теплообмін. Більш високою температурою мають ті тіла, у яких середня кінетична енергія молекул (атомів) вища. Вимірюють температури термометрами на основі залежності будь-якої властивості тіла (об'єму, електричного опору тощо) від температури. Теоретично температура визначається на основі другого початку термодинаміки як похідна від енергії тіла за його ентропією. Так визначається температура завжди позитивна, її називають абсолютною температурою або температурою за термодинамічною температурною шкалою (позначається Т). За одиницю абсолютної температури СІ прийнятий кельвін (К). Значення температур за шкалою Цельсія ( t, °C) пов'язані з абсолютною температурою співвідношенням t = Т - 273,15 К (1 ° C = 1 ° К). * * * ТЕМПЕРАТУРА ТЕМПЕРАТУРА (від лат. temperatura - належне змішання, нормальний стан), фізична величина, що характеризує стан термодинамічної рівноваги системи. Температура всіх елементів ізольованої системи, що у рівновазі, однакова. Якщо система не знаходиться в рівновазі, то між її частинами, що мають різну температуру, відбувається теплообмін ( див.ТЕПЛООБМІН). Більш високою температурою мають ті тіла, у яких середня кінетична енергія молекул (атомів) вища. Вимірюють температуру термометрами на основі залежності будь-якої властивості тіла (об'єму, електричного опору тощо) від температури. Теоретично температура визначається на основі другого початку термодинаміки ( див.ДРУГЕ ПОЧАТОК ТЕРМОДИНАМІКИ) як похідна від енергії тіла за його ентропією. Так, визначається температура завжди позитивна, її називають абсолютною температурою або температурою за термодинамічною температурною шкалою ( див.ТЕРМОДИНАМІЧНА ТЕМПЕРАТУРНА ШКАЛА) (позначається Т). за одиницю абсолютної температури в СІ ( див.СІ (система одиниць)) прийнятий кельвін (К). Значення температури за шкалою Цельсія ( t, °С) пов'язані з абсолютною температурою співвідношенням t=T-273,15K (1 ° С = 1 К).

Енциклопедичний словник. 2009.

Поняття про температуру та про температурні шкали

Засоби вимірювання температури

Лекція №7

Безконтактні датчики положення механізмів

Найбільш поширені безконтактні датчики положення наступних типів: індуктивні, генераторні, магнітогерконові та фотоелектронні. Зазначені датчики немає механічного контакту з рухомим об'єктом, положення якого контролюється.

Безконтактні датчики положення забезпечують високу швидкодію та більшу частоту включень механізму. Певним недоліком цих датчиків є залежність, їх точності від зміни напруги живлення та температури. Залежно від вимог вихідним апаратом цих пристроїв може бути безконтактні логічний елемент, так і електричне реле.

У схемах точної зупинки електроприводів безконтактні датчики можуть використовуватися для подачі команди на перехід до зниженої частоти обертання, так і для остаточної зупинки.

· Термопара

· Термометр опору

· Пірометр

Температурою називають величину, що характеризує тепловий стан тіла. Відповідно до кінетичної теорії температуру визначають як міру кінетичної енергії поступального руху молекул. Звідси температурою називають умовну статистичну величину, прямо пропорційну до середньої кінетичної енергії молекул тіла.

«... мірилом температури є не сам рух, а хаотичність цього руху. Хаотичність стану тіла визначає його температурний стан, і ця ідея (яка вперше була розроблена Больцманом), що певний температурний стан тіла зовсім не визначається енергією руху, але хаотичність цього руху і є тим новим поняттям в описі температурних явищ, яким ми повинні користуватися. ..» (П. Л. Капіца)

У Міжнародній системі одиниць (СІ) термодинамічна температура входить до складу семи основних одиниць і виявляється у кельвінах. До складу похідних величин СІ, що мають спеціальну назву, входить температура Цельсія, яка вимірюється в градусах Цельсія. На практиці часто застосовують градуси Цельсія через історичну прив'язку до важливих характеристик води - температури танення льоду (0 ° C) і температури кипіння (100 ° C).

t= Т-Т (7.1),

де Т про = 273,15 До;

t-температура в градусах Цельсія;

Т – температура в Кельвінах.

Температуру, виражену в градусах Цельсія, позначають «°С».

За розміром одиниці фізичної величини градус Цельсія дорівнює Кельвіну.

Температуру вимірюють за допомогою засобів вимірювань, що використовують різні термометричні властивості рідин, газів та твердих тіл. До таких засобів вимірів відносяться:

Термометри розширення;

Термометри манометричні;

Термометри опору з логометрами чи мостами;

Термопари з мілівольтметрами або потенціометрами;

Пірометри випромінювання.

Температуру вимірюють контактним (за допомогою термометрів опору, манометричних термометрів та термометрів термоелектричних) та безконтактним (за допомогою пірометрів) методами.

Слід пам'ятати:

Найбільш висока точність вимірювання температури досягається при контактних методах вимірювань;

Безконтактний метод служить для вимірювання високих температур, де неможливо вимірювати контактними методами і не потрібно високої точності.

Вимірювальна система температур є сукупністю термометричного перетворювача (датчика) і вторинного вимірювального приладу.

Термометричний перетворювач - вимірювальний перетворювач температури, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для передачі подальшого перетворення, обробки або (і) зберігання, але не піддається безпосередньому сприйняттю спостереженням.

До термометричних перетворювачів відносять:

Термометри опору;

Термоелектричні термометри (термопари);

Телескоп радіаційний пірометр.

Таблиця 1

Термометрична властивість	Найменування пристрою	Межі тривалого застосування, 0С
Нижній	Верхній
Теплове розширення	Рідкісні скляні термометри	-190
Зміна тиску	Манометричні термометри	-160
Зміна електричного опору	Електричні термометри опору	-200
Напівпровідникові термометри опору	-90
Термоелектричні ефекти	Термоелектричні термометри (термопари) стандартизовані	-50
Термоелектричні термометри (термопари) спеціальні
Теплове випромінювання	Оптичні пірометри
Радіаційні пірометри
Фотоелектричні пірометри
Колірні пірометри

Вторинний вимірювальний прилад - засіб вимірювань, що перетворює вихідний сигнал термометричного перетворювача чисельну величину.

Як вторинні вимірювальні прилади використовують логометри, мости, мілівольтметри, автоматичні потенціометри.

Методи та технічні засоби вимірювання температури

1. Термометри розширення та термометри манометричні

Рідкісні скляні термометри.

Найстаріші пристрої для вимірювання температури – скляні рідинні термометри – використовують термометричну властивість теплового розширення тіл. Дія термометрів заснована на відмінності коефіцієнтів теплового розширення термометричної речовини та оболонки, в якій вона знаходиться (термометричне скло або рідше кварцу).

Рідкісний термометр складається зі скляного балона, капілярної трубки. Термометрична речовина заповнює балон та частково капілярну трубку. Вільний простір у капілярній трубці заповнюється інертним газом або може бути під вакуумом. Частина капілярної трубки, що виступає за верхнім поділом шкали, служить для запобігання термометру про псування при надмірному перегріві.

Як термометрична речовина найчастіше застосовують хімічно чисту ртуть. Вона не змочує шибки і залишається рідкою в широкому інтервалі температур. Крім ртуті як термометричного речовини в скляних термометрах застосовуються інші рідини, переважно органічного походження. Наприклад: метиловий та етиловий спирт, гас, пентан, толуол, галій, амальгама талію.

Основні переваги скляних рідинних термометрів – простота вживання та досить висока точність виміру навіть для термометрів серійного виготовлення. До недоліків скляних термометрів можна віднести: погану видимість шкали (якщо не застосовувати спеціальної збільшувальної оптики) та неможливість автоматичного запису показань, передачі показань на відстань та ремонту.

Скляні рідинні термометри мають дуже широке застосування та випускаються наступні основні різновиди:

1. технічні ртутні, з вкладеною шкалою, з нижньою частиною, що занурюється у вимірюване середовище, прямі та кутові;

2. лабораторні ртутні, паличні або з вкладеною шкалою, занурювані у вимірюване середовище до температурної відмітки, що відраховується, прямі, невеликого зовнішнього діаметра;

3. рідинні термометри (не ртутні); 4. підвищеної точності та зразкові ртутні термометри;

5. електроконтактні ртутні термометри з вкладеною шкалою, з впаяними в капілярну трубку контактами для розривання (або замикання) стовпчиком ртуті електричного ланцюга;

6. спеціальні термометри, у тому числі максимальні (медичні та інші), мінімальні, метеорологічні та іншого призначення.

Манометричні термометри

Дія манометричних термометрів ґрунтується на використанні залежності тиску речовини при постійному обсязі від температури. Замкнена вимірювальна система манометричного термометра складається з чутливого елемента, що сприймає температуру середовища, що вимірюється, - металевого термобаллона, робочого елемента манометра, що вимірює тиск в системі, довгого сполучного металевого капіляра. При зміні температури вимірюваного середовища тиск у системі змінюється, внаслідок чого чутливий елемент переміщає стрілку або перо за шкалою манометра, що відградує у градусах температури.

Манометричні термометри поділяють на три основні різновиди:

1. рідинні, у яких вся вимірювальна система (термобалон, манометр та сполучний капіляр) заповнені рідиною;

2. конденсаційні, у яких термобалон заповнений частково рідиною з низькою температурою кипіння та частково – її насиченими парами, а сполучний капіляр та манометр – насиченими парами рідини або, частіше, спеціальною передавальною рідиною;

3. газові, у яких вся вимірювальна система заповнена інертним газом.

Достоїнствами манометричних термометрів є порівняльна простота конструкції та застосування, можливість дистанційного вимірювання температури та можливість автоматичного запису показань. До недоліків манометричних термометрів відносяться: відносно невисока точність виміру (клас точності 1.6; 2.5; 4.0 і рідше 1.0); невелика відстань дистанційної передачі показань (не більше 60 метрів) та труднощі ремонту при розгерметизації вимірювальної системи.

Манометричні термометри не мають великого застосування на теплових електричних станціях. У промисловій теплоенергетиці вони зустрічаються частіше, особливо у випадках, коли за умовами вибухонебезпечності або пожежобезпеки не можна використовувати електричні методи дистанційного вимірювання температури.

2. Термоелектричні термометри

Для вимірювання температури в металургії найбільшого поширення набули термоелектричні термометри, що працюють в інтервалі температур від -200 до +2500 0C і вище. Даний тип пристроїв характеризує висока точність та надійність, можливість використання в системах автоматичного контролю та регулювання параметра, що значною мірою визначає хід технологічного процесу в металургійних агрегатах.

Сутність термоелектричного методу полягає у виникненні ЕРС у провіднику, кінці якого мають різну температуру. Для того, щоб виміряти ЕРС, її порівнюють з ЕРС іншого провідника, що утворює з першим термоелектричну пару AB, в ланцюгу якої потече струм.

Термо-ЕРС цієї пари залежить тільки від температури t 1 і t 2 і не залежить від розмірів термоелектродів (довжини, діаметра), величин теплопровідності та питомого електроопору.

Для збільшення чутливості термоелектричного методу вимірювання температури в ряді випадків застосовують термобатарею: кілька послідовно включених термопар, робочі кінці яких знаходяться при температурі t 2 вільні при відомій і постійній температурі t 1 .

Влаштування термоелектричних термометрів

Термоелектричний термометр (ТТ) – це вимірювальний перетворювач, чутливий елемент якого (термопара) розташований у спеціальній захисній арматурі, що забезпечує захист термоелектродів від механічних пошкоджень та впливу вимірюваного середовища. Арматура включає захисний чохол і головку, всередині якої розташований контактний пристрій з затискачами для з'єднання термоелектродів з проводами, що йдуть від вимірювального приладу до термометра. Термоелектроди по всій довжині ізольовані один від одного та від захисної арматури керамічними трубками.

Як термоелектроди використовується дріт діаметром 0.5 мм (благородні метали) і до 3 мм (неблагородні метали). Спай на робочому кінці термопари утворюється зварюванням, паянням або скручуванням. Останній спосіб використовується для вольфрам-ренієвих та вольфрам-молібденових термопар.

Стандартні та нестандартні термоелектричні термометри

Для вимірювання в металургії найбільш широко застосовуються ТТ зі стандартним градуюванням: платинородій-платинові (ТПП), платинородій-платинородієві (ТПР), хромель-алюмелеві (ТХА), хромель-краплинні (ТХК), вольфрамреній-вольфрамренієві (ТВР). У ряді випадків використовують також ТТ з нестандартним градуюванням: мідь-константанові, вольфрам-молібденові (ТВР) та ін.

В умовах тривалої експлуатації при високих температурах та агресивному впливі середовищ з'являється нестабільність градуювальної характеристики, яка є наслідком низки причин: забруднення матеріалів термоелектродів домішками із захисних чохлів, керамічних ізоляторів та атмосфери печі; випаровування одного з компонентів сплаву; взаємної дифузії через спай. Величина відхилення може бути значною і різко збільшується зі зростанням температури та тривалістю експлуатації. Зазначені обставини необхідно враховувати в оцінці точності вимірювання температури у виробничих умовах.

Перевірка технічних ТТ

Повірка ТТ зводиться до визначення температурної залежності термо-ЕРС та порівняння отриманого градуювання зі стандартними значеннями.

Градуювання проводиться двома методами: за постійними точками або звіряння.

Градуювання за постійними (реперними) точками є найточнішим і застосовується для зразкових термопар. Повірювану термопару поміщають у тигель з металом високої чистоти, встановленої в печі, і реєструють майданчик на кривій зміни термо-ЕРС у міру підвищення або зниження температури металу. Даний майданчик відповідає температурі плавлення або кристалізації металу, причому краще вести градуювання по точці кристалізації. Як реперні метали використовують золото, паладій, платину та ін.

Методом звіряння проводиться градуювання зразкових термопар другого розряду та технічних ТТ. Він полягає в безпосередньому вимірі термо-ЭРС градуируемой термопари при постійній температурі вільних кінців t 0 =0 0C і різних температурах t 2 робочого спаю, причому остання визначається за допомогою зразкового термометра. Вимірювання термо- ЕРС проводять за допомогою переносного потенціометра з точністю вимірювання (відліку) не гірше 0.1 мВ. Відлік проводиться після 10 хвилин витримки за даної температури.

Вимірювання термо-ЕРС компенсаційним шляхом

Вимірювання термо-ЕРС термопари прямим шляхом, за силою струму в ланцюзі постійного опору, за допомогою мілівольтметра, можна здійснити порівняно просто. Однак цей метод має ряд недоліків, що створюють додаткові похибки, що в більшості випадків не дозволяє отримати високу точність виміру.

У вимірювальній техніці крім прямих методів вимірювання відомі компенсаційні методи або методи протиставлення (порівняння) невідомої величини відомої. Компенсаційні методи дозволяють провести виміри точніше, хоч і не завжди так просто, як прямий вимір.

Основна перевага компенсаційного вимірювання термо-ЕРС, порівняно з прямим, за допомогою мілівольтметра, полягає в тому, що в момент вимірювання струм у ланцюгу термопари дорівнює 0. Це означає, що величина опору зовнішнього ланцюга не має значення: ніякого підганяння опору зовнішнього ланцюга робити не треба і турбуватися про вплив температури навколишнього середовища на зовнішній ланцюг немає потреби.

Автоматичні потенціометри

Автоматичні потенціометри служать компенсаційних вимірювань термо-ЭДС без ручних маніпуляцій, властивих неавтоматическим потенціометрам. В останніх ручні маніпуляції після стандартизації струму зводяться до наступної необхідності переміщати двигун реохорда доти, доки стрілка гальванометра не встане на нуль. При цьому рух двигуна проводиться в цілком певному напрямку.

Вимірювальна схема автоматичного потенціометра в принципі не відрізняється від схеми автоматичного потенціометра.

Схема має три джерела напруги (батарея Б, нормальний елемент НЕ та термопару Т) та три ланцюги. Ланцюг батареї виконаний у вигляді моста: в діагональ BD включається живлення, а в діагональ CA - ланцюг термопари. Ланцюг нормального елемента підключається до плеча CD компенсаційного ланцюга. За допомогою перемикача П в ланцюг термопари або ланцюг нормального елемента включається електронний підсилювач ЕУ (у тому числі і вібраційний перетворювач). При включенні ланцюга нормального елемента вводиться шунтуючий опір R1, паралельне до електронного підсилювача, так як у цьому випадку величина напруги небалансу буває набагато більшою, ніж при включенні ланцюга термопари.

Електронні автоматичні потенціометри іноді називають приладами з безперервним балансуванням, так як вимірювання небалансу проводиться тут з частотою змінного струму 50 Гц.

3. Електричні термометри опору

У металургійній практиці для вимірювання температур до 6500С застосовуються термометри опору (ТС), принцип дії яких ґрунтується на використанні залежності електричного опору речовини від температури. Знаючи цю залежність, щодо зміни величини опору термометра судять про температуру середовища, в яке він занурений. Вихідним параметром пристрою є електрична величина, яка може бути виміряна з високою точністю (до 0.020С), передана на великі відстані і безпосередньо використана в системах автоматичного контролю та регулювання.

Як матеріали для виготовлення чутливих елементів ТЗ використовуються чисті метали: платина, мідь, нікель, залізо та напівпровідники.

Вигляд функції R = f(t) залежить від природи матеріалу і може бути записаний як лінійне рівняння R = R 0 (1 + at), де a – температурний коефіцієнт опору, t – температура.

Опір напівпровідників зі збільшенням температури різко зменшується, тобто вони мають негативний температурний коефіцієнт опору практично на порядок більший, ніж у металів. Напівпровідникові термометри опору (ТСПП) переважно застосовуються для вимірювання низьких температур.

Перевагами ТСПП є невеликі габарити, мала інерційність, високий коефіцієнт. Однак вони мають і суттєві недоліки:

1) нелінійний характер залежності опору від температури;

2) відсутність відтворюваності складу та градуювальної характеристики, що виключає взаємозамінність окремих ТЗ даного типу. Це призводить до випуску ТСПП з індивідуальним градуюванням.

Типи та конструкції ТЗ

Для вирішення різних завдань ТЗ поділяються на еталонні, зразкові та робітники, які у свою чергу поділяються на лабораторні та технічні.

Технічні ТЗ в залежності від призначення та конструкції діляться на: занурювані, поверхневі та кімнатні; захищені та не захищені від дії агресивного середовища; стаціонарні та переносні; термометри 1-го, 2-го та 3-го класів точності і т. д. Термометр складається з чутливого елемента, розташованого в захисному сталевому чохлі, на якому приварений штуцер. Проводи, армовані порцеляновими намистами, з'єднують висновки чутливого елемента з колодкою клемою, що знаходиться в корпусі головки. Зверху головка закрита кришкою, знизу є сальникове введення, через яке здійснюється підведення монтажного кабелю. При вимірі температури середовищ із високим тиском на чохол ТЗ встановлюється спеціальна захисна (монтажна) гільза.

Чутливий елемент ТС виконаний з металевого тонкого дроту з безіндукційним каркасним або безкаркасним намотуванням. Значно рідше в металургійній практиці зустрічаються напівпровідникові термометри опору (ТСПП) вимірювання температури від -90 до +180 0С. Їх застосовують у термореле, низькотемпературних регуляторах, що забезпечують високоточну стабілізацію чутливих елементів газоаналізаторів, хроматографів, корпусів пірометрів, електродів термоелектричних установок для експрес-аналізу складу металу тощо.

Що таке температура?

Що таке температура? (Визначення та пояснення якщо можна)

Sapienti sat

Від латів. Temperatura – нормальний стан
Температура - фізична величина, що характеризує середню кінетичну енергію частинок макроскопічної системи, яка перебуває у стані термодинамічної рівноваги. У рівноважному стані температура має однакове значення всім макроскопічних частин системи.
Для вимірювання температури вибирається деякий термодинамічний параметр термометричної речовини. Зміна цього параметра однозначно пов'язується із зміною температури.

Булат 1

це швидкість руху молекул і ще з умовою того, що воно може бути виявлено в діапазоні інфро червоного спектра випромінювання електромагнітної хвилі.
Тому температура на висоті 1000 км від Землі має тисячі градусів цельсія, але там це не відчувається через розрядженість атмосфери.

Це енергія хаотичного мікроскопічного руху, що припадає однією ступінь свободи.
Суть у цьому, що хаотичний рух згодом поширюється попри всі " ступеня свободи " , тобто, попри всі можливі способи руху. Наприклад, якщо молекула може рухатись у трьох напрямках і крутитися у трьох напрямках, то згодом енергія рівномірно розподілиться на всі шість рухів.
Якщо молекула може ще й коливатися як пружинка, то енергія проникне і цей рух. Якщо молекула може випромінювати фотони, хаос проникне і туди - молекула стане хаотично випускати фотони.
Зрештою, коли все устаканивается, всі можливі форми руху виявляються задіяні однаково - це називається "термодинамічна рівновага". Ось у цьому стані, скільки енергії припадає на один ступінь (а на кожну припадає те саме кількість енергії) і називається "температурою". Тільки, щоб перевести з джоулів у градуси, потрібно поділити на постійну Больцмана.
Якщо дві речовини, молекули яких мають різну кількість ступенів свободи, забезпечити однаковою кількістю енергії, то речовина, у якої ступенів свободи більша, буде холоднішою. Тепло перетікає від гарячішого до холоднішого, тому, там, де більше ступенів свободи, туди прямує і енергія.

Анатолій хапілін

Це умовний захід для визначення ступеня збудження плазми-акаші навколо планети, що у свою чергу рухає молекули структур у місці її збудження. Наприклад, вогонь, як елемент ефірної матерії, більш енергетичний, ніж фізичні елементи, а отже, він збуджує локально плазму, що пронизує все і вся, а так само простір у структурі, яка, наприклад, повинна згоріти, і та починає руйнувати електронні зв'язки структури. Чим слабші останні, тим швидше ця структура зруйнується. І чим вищий ступінь збудження плазми при горінні, наприклад, газу, тим вона енергійніша. Докладніше - у джерелі.

Євген дюбайло

Температура - фізична величина, що характеризує середню кінетичну енергію частинок макроскопічної системи, яка перебуває у стані термодинамічної рівноваги.
температура-міра вимірювання енергії