ტემპერატურა

აირის უმნიშვნელოვანესი შინაგანი პარამეტრი არის ტემპერატურა.

ტემპერატურის ძირითადი თვისებები

სიტბური (თერმოდინამიკური) წონასწორობა – სხეულის ან სხეულთა სისტემის ისეთი მდგომარეობაა, როცა მისი თერმოდინამიკური პარამეტრები (p, V, m  და სხვ.) რჩება უცვლელი რაგინდ დიდხანს. ტემპერატურა - სითბურ წონასწორობაში მაკროსკოპული სისტემისა მახასიათებელია. ტემპერატურა – თერმოდინამიკური პარამეტრია, რომელიც სითბურ წონასწორობაში მყოფი თერმოდინამიკური სისტემის ყველა ნაწილში ერთნაირია. სითბურ კონტაქტში მყოფი სხეულების ტემპერატურები ერთმანეთს უტოლდება.

ტემპერატურის გაზომვა.

  1. სხეული უნდა მოვიყვანოთ სიტბურ კონტაქტში თერმომეტრთან.
  2. თერმომეტრს უნდა ჰქონდეს სხეულზე გაცილებით ნაკლები მასა.
  3. თერმომეტრის ანათვალი უნდა აიღოს სხეულთან სითბური წონასწორობის დამყარების შემდეგ.

თერმომეტრები.

  1. თხევადი თერმომეტრი (ვერხლისწყალი: ტემპერატურა -38-დან 2600С-მდე; გლიცერინი: – 50-დან 1000С-მდე) – სითბური გაფართოება.
  2. თერმოწყვილი (ტემპერატურა -269-დან 23000 С-მდე).
  3. თერმისტორები (წინაღობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე).
  4. მანომეტრული (წნევის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე).
  5. გაზური თერმომეტრები – სითფური გაფართოება.
  6. აკუსტიკური, მაგნიტური და სხვ.

 

ტემპერატურული შკალები:

  1. ცელსიუსის სკალა. 00С – ყინულის დნობა, 1000С – წყლის დუღილი.
  2. რეომიურის შკალა. 00С - 00R, 1000С - 800R. → 10R=1,250С.
  3. ფარენჰეიტის შკალა. 00С=320F, 1000С=2120F → t0C=5/9(t0F-32).

ამ შკალების ნაკლი – ათვლის წერტილების არჩევის ნებისმიერობა, მათი დამოკიდებულება გარემო პირობებზე.

 

ტემპერატურის ფიზიკური არსი

ცდა: აირის წნევა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე -      и .

იდეალური გაზის მოლეკულურ კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლებიდან: . შესაბამისად .

 

თუ დავადგენთ, თუ როგორ იცვლება ეს გამოსახულება სითბური წონასწორობის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლისას, მაშინ შესაძლებელი იქნება ტემპერატურის ცნების შემოტანა და მისი თვისებების შესწავლა.

ფიზიკური სიდიდე, ერთნაირია ყველა სხეულისთვის სითბურ წონასწორობაში.

ცდა გვიჩვენებს, რომ ნებისმიერი ნივთიერებისთვის  .

პროპორციულობის ნიშნის ტოლობის ნიშნით შეცვლით, მივიღებთ: , სადაც k – პროპორციულობის კოეფიციენტია და ეწოდება ბოლცმანის მუდმივა, ხოლო Т – აბსოლუტური თერმოდინამიკური ტემპერატურაა.

აბსოლუტური ტემპერატურა.

 - აბსოლუტური ტემპერატურა უარყოფითი არ არის!

 

რადგან აირის მოცულობა ნულის ტოლი ვერ იქნება, ამიტომ ტემპერატურა ნულის ტოლია თუ წნევა არის ნულის ტოლი და ესეიგი გადატანითი სითბური მოძრაობის სიჩქარე არის ნული (ნარჩუნდება ე.წ. ნულოვანი რხევები).

 

ტემპერატურის ერთეულია – კელვინი (К). კელვინი წყლის სამმაგი წერტილის თერმოდინამიკური ტემპერატურის 1/273,16 ნაწილის ტოლია. შკალა იგება ისე, რომ .

კელვინი

1К

აბსოლუტური ნულის ტემპერატურა არ არის დამოკიდებული გარემო პირობებზე და ერთნაირია ყველა ნივთიერებისთვის.

ტემპერატურისა და მოლეკულების გადატანითი მოძრაობის საშუალო კინეტიკური ენერგიის კავშირი.

 

ორი გამოსახულების  და  შედარებით, მივიღებთ: .

ასე, რომ საშუალო კინეტიკური ენერგია აბსოლუტური ტემპერატურის პირდაპირპროპორციულია.

ტემპერატურა - მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგიიის ზომაა.

ბოლცმანის მუდმივა  

ტემპერატურა შეიძლება გაიზომოს ენერგეტიკულ ერთეულებში – ჯოულებში.

როცა Т=0 საშუალო კინეტიკური ენერგია მოლეკულების გადატანითი მოძრაობისა ნულის ტოლია.

ოთახის ტემპერატურის დროს (300К) ენერგია დაახლოებით არის 6.10-21ჯ – ძალიან მცირეა.

 

რადგან.   და , ამიტომ  

- წნევისა და ტემპერატურის კავშირი (იდეალური გაზის მოლეკულურ კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლების კიდევ ერთი ფორმა).