Температурните везни - studopediya
Измерване на термични количества енергия
Един от най-важните променливи, е температурата на топлинна енергия. Температура - физическа величина характеризира степента на нагретия орган или потенциална топлинна и електрическа енергия. Почти всички процеси и различни материални свойства са зависи от температурата.
За разлика от физически величини като маса, дължина и т.н. Температурата не е обширен (параметри) и интензивен (активно) стойност. Ако хомогенна тяло разделено наполовина, нейната маса се също наполовина. Стойността на температурата се интензивно, това свойство не адитивност, т.е. за система в термично равновесие, всяка част от системата има същата температура. Поради това не е възможно да се посочва температурата, точно както стандартите са обширни количества.
може да се измери температурата само косвено въз основа на температурната зависимост на физическите свойства на органи, които са отговорни за директно измерване. Тези свойства се наричат термометрични органи. Те включват дължина, плътност, обем, термично едн. електрическо съпротивление и т.н. Вещества термометрични свойства термометричен наричат. измерване на температурата инструмент, наречен термометър. За да създадете термометър трябва да е с температура мащаб.
Температура мащаб, наречен специфични функционална връзка числени стойности на измерената температура на термометрични свойства. В тази връзка, че е възможно да се изгради температура везни, основани на избора на каквито и да било термометрични свойства. В същото време не obnogo термометрични свойства, които се линейно свързани с промяната на температурата и не зависи от други фактори в широк диапазон на измерване на температура.
Първите температурни скалите се появиха в XVIII век. За изграждането на два, избрани модели (fiducials) точки t1 и t2. представлява температурата на фаза равновесни чисти химикали. Температурната разлика t2 - t1 се нарича първичен температурен диапазон. Немски физика Gabriel Daniel Фаренхайт (1715), шведски физик Anders Tselsy (1742) и френски физик Rene Reaumur Antoine (1776) в скалата основава на предположението на линейна връзка между температурата Т и термометричен собственост, което се използва като разширяване течност V. обем т.е.
където А и Б - постоянни коефициенти.
Заместването в това уравнение V = V1 при Т = t1 и V = V2 при Т = t2. след уравнение превръщане ние получаваме температура мащаб:
В Фаренхайт, Reaumur и Целзий точка t1 лед топене съответства на 0. 32 0 0 0. u0 и точка на кипене t2 - 212 0. 80 0 0. 100 и основен интервал t2 - t1 в тези скали съответно разделени N = 180 80 и 100 равни части и 1 / N на всеки от интервалите наречени градуса по Фаренхайт - т 0 F, градуси Réaumur R т 0 и т 0 градуса С. Така люспите построени на този принцип, степента на идентичност не е измерване и представлява един интервал - скалата на времето.
За превръщането температура от една скала в друга, като се използва съотношение:
По-късно е установено, че показанията на термометрите с различни термометрични вещества (живак, алкохол и т.н.), като се използва същата термометричен имота и единни ъгловите маркировки съвпадат само в референтни точки, и в други части на показанията се различават. Това е особено забележим, когато са измерени стойности на температурата, които са далеч от земята слота.
Този факт се обяснява с факта, че връзката между температурата и термометричен собственост всъщност е нелинейна, а това нелинейност е различен за различните термометрични вещества. По-специално, нелинейност между температурата и промяната в обема на течност, поради факта, че температурния коефициент на обемно разширение на течността се променя с температурата и този вариант е различна за различни течности вливане.
Можете да се изгради произволен брой везни, значително различаващи се една от друга на базата на принципа описан. Тези скали са наречени условно, и мащаба на тези скали - условни градуса.
Проблемът за създаване на температурна скала, която е независима от термометрични свойства на веществата, е решен през 1848 г., Келвин, и скалата, предложен от него, наречена термодинамична. За разлика от конвенционалните температурни скали термодинамична температура мащаб е абсолютно.
Измерване на температура по мащаб се базира на втория закон на термодинамиката. В съответствие с това право ефективност з топлинна машина работи по обратната цикъл на Карно се определя само от температура TH на нагревателя и охладител Tx и не зависи от свойствата на работната среда:
където QX и Qn - съответно количеството топлина, получена от работния материал нагревател изчисти хладилник.
Келвин са били предложени за определяне на температурата на използване на половете
Следователно, като се използва един обект като нагревател, а другият - като хладилник и провеждане помежду цикъл на Карно, съотношението може да се определи чрез измерване на температурата на обекти загрява съотношение, взети от един обект на друг изчиства. Полученият температурен интервал не зависи от свойствата на работната среда и се нарича абсолютна температура скала. За да се абсолютната температура имаше определена стойност, беше предложено да се вземе разликата между температурата на термодинамични точки вода кипене ТК TTL и топене на 100 0. Приемането на такава разлика имаше за цел да се запази непрекъснатостта на числената стойност на температурната скала термодинамична от температура скала по Целзий по Целзий. TS посочва количеството топлина, получена от нагревател (вряща вода) и се получава (лед топене) на хладилника, съответно, и чрез Qkv QTL. и като се TKB - TTL = 100, получаваме:
За всеки от температурата Т на нагревателя при стойност и TTL хладилник QTL количество топлина постоянна. му даде работа вещество Карно машина, имаме:
Уравнение (6) е уравнение Целзий термодинамична температура скала и показва, че Т температура стойност на дадена скала линейно свързани с количеството топлина Q, получената топлина двигател работи вещество при вземане на Карно цикъл и, следователно, не зависи от свойствата на термодинамичен материал. За една степен на термодинамична температура се приема като разликата между температурата на тялото и температурата на топене на лед, при което произвежда операция на обратно Карно цикъл е 1/100 част на работа в цикъл на Карно между вряща вода и лед топене (при условие, че и в двата цикъла количеството на топлината, отдадена хладилника, същото).
От определението за ефективност От това следва, че максималната стойност з = 1, трябва да бъде нула Tx. Това е най-ниската температура се нарича абсолютна нула келвина. на температурната скала термодинамична посочи "K".
Термодинамична температура, въз основа на двете референтни точки са недостатъчни в точността на измерване. На практика това е трудно да се възпроизведе тези температурни точки, като те зависят от напрежението, но също така и на съдържанието на сол във водата. Ето защо, Келвин, Менделеев и да направи забележки относно осъществимостта на изграждане на измерване на температура по мащаб, една отправна точка.
Консултативният комитет по термометрия на Международния комитет за мерки и теглилки прие препоръка на прехода към определянето на термодинамичната скала в 1954 с една референтна точка - тройната точка на вода (точката на равновесие на вода в твърди, течни и газообразни фази), които лесно могат да бъдат възпроизведени в специални контейнери с грешка не повече от 0.0001 К. температурата на тази точка се приема за 273, 16 К, т.е. над температурата на топене на лед в продължение на 0,01 К. Този брой е избран температурни стойности на новата скала не е много различен от стария Целзий с двете референтни точки. Втората отправна точка е абсолютната нула, което на практика не може да се реализира, но има добре фиксирано положение.