Понятие температуры. Шкала температур.

Температура является количественной мерой степени нагретости тела. Но это субъективное понятие. Чтобы избавиться от этого, вводят некоторые характеристики, которые зависят от нагретости тела.

Можно выбрать некоторое пробное тело, при приведении которого в тепловой контакт с исследуемым телом можно судить о степени нагретости.

Два тела находятся в тепловом равновесии друг с другом и имеют одну температуру, если при их тепловом контакте состояние равновесия не изменяется.

Чтобы измерить температуру можно использовать малое тело, которое при тепловом контакте с другими не изменяет температуру этих тел. А температура малого тела может сильно изменяться.

Малое тело используется для измерения температуры тел путём теплового контакта – термоскоп.

Тело, выбираемое в качестве термоскопа, называется термометрическим телом.

Физ. вел. посредством которой измеряется степень нагретости термоскопа называется термометрическая величина.

Термоскоп, его длинна – термометрическая величина.

Для построения шкалы необходимо с помощью термоскопа установить ряд постоянных точек температур, при которых происходят легко воспроизводимые физ. явления.

Такие температурные точки называются реперными точками.

В качестве реперных точек можно взять некоторые характеристики термометрического тела, например при кипении и при замерзании воды.

Температурой называют числовое значение термометрической величины термоскопа.

Температура выражается в градусах. Реперными точкам можно присвоить любую температуру.

точка замерзания t₁; a₁ термометрическая вел.

точка кипения t₂; a₂ термометрическая вел.

(1) - 1° температуры

Температурой термометрического тела называется число, вычисляемое по формуле:

(2) a_t значение термометрической величины при t.

(3)

Шкала Цельсия (t₁ = 0, t₂ = 100)

Шкала Фаренгейта (t₁ = 32, t₂ = 212)

Величина 1° в различных шкалах различна.

Абсолютная термодинамическая шкала температур.

В этой шкале в качестве термометрического тела используется идеальный газ.

Выполняется закон Бойля-Мориотта.

pV = СT (1)

С – константа, зависящая от m и физ. природы.

T = 0

pV = 0

V ≠ 0 à p = 0

T = 0 наз-ся абсолютным нулём температуры.

Ещё одной реперной точкой в этой шкале является тройная точка воды(когда состояние воды: лёд, жидкость и пар).

T_ттв = 273.16 К⁰

p₀ - давление газа при T_ттв

p - давление газа при измерении t.

Используется только одна реперная точка.

За единицу t принята 1/273,16 ΔT между тройной точкой и абсолютным нулём - 1К⁰.

Такая шкала (термометрическое тело – и.г., абсолютный ноль, тройная точка) – называется абсолютной шкалой температур.

 

Внутренняя энергия системы.

Внутренние параметры системы определяются внутренними объектами системы, входящими в состав системы.

Внешние параметры определяют физ. объекты не входящие в состав системы.

Энергия непрерывного движения и взаимодействия частиц входящих в ТДС называется энергией системы.

Это полная энергия системы. Она разделяется на внешнюю и внутреннюю.

Внешняя энергия - это энергия движения системы как целое и потенциальная энергия системы в поле внешних сил. Почти не рассматривается в термодинамике.

Внутренняя энергия связывается с энергией движения и взаимодействия частиц входящих в систему.

Базой термодинамики является статистическая физика. В ней доказывается, что внутренняя энергия – энергия поступательного и вращательного движения молекул и колебательных движений атомов.

Очевидно, что внутренняя энергия является внутренним параметром.

При термодинамическом равновесии все внутренние параметры системы являются функциями внешних параметров системы и t.

a_i – внешний параметр a₁,a₂,…a_n

Тогда последнее применяется к U=U(a₁,a₂,…a_n, T)

При взаимодействии ТДС с окружающей средой происходит обмен энергией.

Существует 2 различных способа передачи энергии от системы к внешним телам:

1) С изменением внешних параметров системы;

2) Без изменений внешних параметров системы.

Работа.

1ый способ передачи энергии называется работой. Работа - количество энергии, переданной или полученной системой путём изменения её внешних параметров. А = Дж

Существует принципиальное различие между этими способами. Работа может непосредственно пойти на увеличение любого вида энергии, а теплота непосредственно может пойти только на увеличение внутренней энергии.

Это приводит к тому, что при преобразовании работы в теплоту можно ограничиться 2 телами: 1е тело при изменении внешних параметров передаёт при тепловом контакте энергию без изменений внутренних параметров 2го тела. Любой двигатель работает по такой схеме.

Принято считать А>0, если она совершается системой над внешними телами, А<0 в противном случае.

 

Теплота.

2ой способ передачи энергии называется теплотой. Передача энергии в этом случае называется – количество теплоты.

Существует принципиальное различие между работой и теплотой. Работа может непосредственно пойти на увеличение любого вида энергии, а теплота непосредственно может пойти только на увеличение внутренней энергии.

При превращении теплоты в работу необходимо минимум 3 тела. 1е отдаёт энергию в виде теплоты, 2е получает энергию в виде теплоты, а отдаёт её в виде работы, 3е тело получает энергию в форме работы. Любой двигатель работает по такой схеме.

Количество теплоты считают Q > 0, если энергия передана системой без изменения внешних параметров, и Q < 0, если энергия отбирается от неё.