From Wikipedia, the free encyclopedia
Абсалю́тная тэмпэрату́ра (абсалютная тэмпэратурная шкала) — гэта безумоўная мера тэмпэратуры і адна з галоўных характарыстак тэрмадынамікі.
Паняцьце абсалютнай тэмпэратуры прапанаваў ангельскі фізык Ўільям Томсан (лорд Кельвін), у сувязі з чым шкалу абсалютнай тэмпэратуры завуць шкалой Кельвіна або тэрмадынамічнай тэмпэратурнай шкалой. Адзінка абсалютнай тэмпэратуры — кельвін (абазначаецца К).
Абсалютная шкала тэмпэратуры завецца так, таму што мера асноўнага стану ніжняй мяжы тэмпэратуры:
абсалютны нуль — найболей нізкая магчымая тэмпэратура, пры якой нічога ня можа быць халадней і тэарэтычна немагчыма выняць з рэчыва цеплавую энэргію.
Абсалютны нуль вызначаны як 0 K. Што прыблізна роўна −273.15 °C. Адзін Кельвін роўны аднаму градусу Цэльсія.
Тэрмадынамічная тэмпэратура з малекулярна-кінэтычнага пункту гледжаньня — фізычная велічыня, якая характарызуе інтэнсіўнасьць хаатычнага, цеплавога руху ўсёй сукупнасьці часьціц сыстэмы і прапарцыйная сярэдняй кінэтычнай энэргіі паступальнага руху адной часьціцы.
Сувязь паміж кінэтычнай энэргіяй, масай і хуткасьцю выяўляецца наступнай формулай:
Ek = 1/2m • v 2
Такім чынам часьціцы аднолькавай масы з аднолькавай хуткасьцю маюць і аднолькавую тэмпэратуру.
Сярэдняя кінэтычная энэргія часьціцы зьвязаная з тэрмадынамічнай тэмпэратурай сталай Больцмана:
Eср = 3/2kBT
дзе kB = 1.380 6505(24) × 10−23 Дж/K — сталая Больцмана
Калі матэрыя астуджаецца, шматлікія формы цеплавой энэргіі і зьвязаныя зь ёй эфэкты адначасова памяншаюцца па велічыні. Рэчыва пераходзіць ад меней спарадкаванага стану да больш спарадкаванага. Газ ператвараецца ў вадкасьць і затым крышталізуецца ў цьвёрдае цела (гелій і пры абсалютным нулі застаецца ў вадкім стане пры атмасфэрным ціску). Рух атамаў і малекул запавольваецца, іх кінэтычная энэргія памяншаецца. Электрычны супор большасьці мэталаў падае з-за памяншэньні расьсейваньня электронаў на вагальных з меншай амплітудай атамах крышталічнай рашоткі. Такім чынам нават пры абсалютным нулі электроны праводнасьці рухаюцца паміж атамамі з хуткасьцю Фэрмі парадку 1×106м/с.
Тэмпэратура, пры якой часьціцы рэчыва маюць мінімальную колькасьць руху, і якое захоўваецца толькі дзякуючы квантавамэханічнага руху — гэта тэмпэратура абсалютнага нуля (Т = 0К).
Тэмпэратуры абсалютнага нуля дасягнуць немагчыма. Найболей нізкая тэмпэратура 450±80 × 10-12К кандэнсату Базэ-Айнштайна атамаў натру была атрыманая ў 2003 г. дасьледнікамі з Масачусэцкага тэхналягічнага інстытуту. Пры гэтым пік цеплавога выпраменьваньня знаходзіцца ў вобласьці даўжынь хваль парадку 6400 км, гэта значыць прыкладна радыюсу Зямлі.
Існуе мноства розных шкал тэмпэратур. Калісьці тэмпэратура вызначалася вельмі адвольна. Мерай тэмпэратуры служылі пазнакі, нанесеныя на роўных адлегласьцях на сьценах люлечкі, у якой пры награваньні пашыралася вада. Потым вырашылі вымераць тэмпэратуру ртутным тэрмомэтрам і выявілі, што градусныя адлегласьці не аднолькавыя. У тэрмадынаміцы даецца азначэньне тэмпэратуры, якое не залежыць ад якіх-небудзь уласьцівасьцяў рэчыва.
Увядзем функцыю f(T), якая не залежыць ад уласьцівасьцяў рэчыва. З тэрмадынамікі вынікае, што:
Калі нейкая цеплавая машына, паглынаючы колькасьць цеплыні Q1 пры T1 вылучае цеплыню Qs пры тэмпэратуры ў адзін градус, а іншая машына, паглынуўшы цеплыню Q2 пры T2, вылучае тую ж самую цеплыню Qs пры тэмпэратуры ў адзін градус, то машына, паглынальная Q1 пры T1 павінна пры тэмпэратуры T2 вылучаць цеплыню Q2.
Вядома, паміж цеплынёй Q і тэмпэратурай T існуе залежнасьць і цеплыня Q1 павінна быць прапарцыйна Qs. Такім чынам, кожнай колькасьці цеплыні Qs, вылучанай пры тэмпэратуры ў адзін градус, адпавядае колькасьць цеплыні, паглынутай машынай пры тэмпэратуры T, роўна Qs, памножанаму на некаторую нарастальную функцыю f тэмпэратуры:
Паколькі знойдзеная функцыя ўзрастае з тэмпэратурай, то можна лічыць, што яна сама па сабе вымерае тэмпэратуру, пачынальна са стандартнай тэмпэратуры ў адзін градус. Гэта азначае, што можна знайсьці тэмпэратуру цела, вызначыўшы колькасьць цеплыні, якое паглынаецца цеплавой машынай, якая працуе ў інтэрвале паміж тэмпэратурай цела і тэмпэратурай у адзін градус. Атрыманая такім чынам тэмпэратура завецца абсалютнай тэрмадынамічнай тэмпэратурай і не залежыць ад уласьцівасьцяў рэчыва. Такім чынам, для зварачальнай цеплавой машыны выконваецца роўнасьць:
дзе S — энтрапія.
Для сыстэмы, у якой энтрапія S можа быць функцыяй S(E) яе энэргіі Е, тэрмадынамічная тэмпэратура вызначаецца як:
У гэтым артыкуле няма спасылак на якія-небудзь крыніцы.
|
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.