Хүн бүр өдөр бүр температурын тухай ойлголттой тулгардаг. Энэ нэр томъёо нь бидний өдөр тутмын амьдралд бат бөх орсон: бид хоолоо богино долгионы зууханд халаадаг эсвэл зууханд хоол хийдэг, гадаа цаг агаарыг сонирхдог эсвэл голын ус хүйтэн байгаа эсэхийг олж мэддэг - энэ бүхэн энэ ойлголттой нягт холбоотой юм. Температур гэж юу вэ, энэ физик параметр нь юу гэсэн үг вэ, үүнийг ямар аргаар хэмждэг вэ? Бид эдгээр болон бусад асуултад нийтлэлд хариулах болно.
Физик хэмжигдэхүүн
Термодинамик тэнцвэрт байдалд байгаа тусгаарлагдсан системийн үүднээс температур гэж юу болохыг авч үзье. Энэ нэр томъёо нь латин хэлнээс гаралтай бөгөөд "зөв холих", "хэвийн төлөв", "пропорциональ байдал" гэсэн утгатай. Энэ утга нь аливаа макроскоп системийн термодинамик тэнцвэрийн төлөвийг тодорхойлдог. Тусгаарлагдсан систем тэнцвэрт байдлаас гарсан тохиолдолд цаг хугацаа өнгөрөх тусам илүү халсан объектоос бага халдаг руу энерги шилждэг. Үр дүн нь системийн хэмжээнд температурыг тэнцүүлэх (өөрчлөх) юм. Энэ бол термодинамикийн анхны постулат (тэг зарчим) юм.
Температур тодорхойлноэнергийн түвшин ба хурдаар системийг бүрдүүлэгч хэсгүүдийн тархалт, бодисын иончлолын зэрэг, биеийн цахилгаан соронзон цацрагийн тэнцвэрт байдлын шинж чанар, цацрагийн нийт эзэлхүүний нягт. Термодинамик тэнцвэрт байдалд байгаа системийн хувьд жагсаасан параметрүүд тэнцүү байдаг тул тэдгээрийг ихэвчлэн системийн температур гэж нэрлэдэг.
Пласма
Тэнцвэрийн биетүүдээс гадна төлөв нь хоорондоо тэнцүү биш хэд хэдэн температурын утгуудаар тодорхойлогддог системүүд байдаг. Плазм бол сайн жишээ юм. Энэ нь электрон (хөнгөн цэнэгтэй бөөмс) ба ионуудаас (хүнд цэнэгтэй бөөмс) бүрдэнэ. Тэд мөргөлдөх үед энерги нь электроноос электрон руу, ионоос ион руу хурдан шилждэг. Гэхдээ нэг төрлийн бус элементүүдийн хооронд удаан шилжилт байдаг. Плазм нь электрон ба ионууд тус тусдаа тэнцвэрт байдалд ойр байх төлөвт байж болно. Энэ тохиолдолд төрөл бүрийн тоосонцор тус бүрийн температурыг авч болно. Гэсэн хэдий ч эдгээр параметрүүд өөр хоорондоо ялгаатай байх болно.
Соронз
Бөөмс нь соронзон моменттэй биед энергийн шилжилт нь ихэвчлэн аажмаар явагддаг: орчуулгаас соронзон зэрэгт шилжих бөгөөд энэ нь тухайн агшны чиглэлийг өөрчлөх боломжтой байдаг. Бие нь кинетик параметртэй давхцдаггүй температураар тодорхойлогддог мужууд байдаг. Энэ нь энгийн бөөмсийн хөрвүүлэх хөдөлгөөнтэй тохирч байна. Соронзон температур нь дотоод энергийн нэг хэсгийг тодорхойлдог. Энэ нь эерэг эсвэл аль аль нь байж болносөрөг. Зохицуулах явцад энерги нь эерэг эсвэл сөрөг байвал өндөр утгатай хэсгүүдээс бага температурын утгатай хэсгүүдэд шилжинэ. Үгүй бол энэ процесс эсрэг чиглэлд явагдах болно - сөрөг температур эерэг температураас "илүү" байх болно.
Энэ яагаад хэрэгтэй вэ?
Хамгийн парадокс нь энгийн хүн өдөр тутмын амьдралдаа болон үйлдвэрлэлийн салбарт хэмжилт хийхдээ температур гэж юу байдгийг мэдэх шаардлагагүй байдагт оршино. Энэ нь объект эсвэл хүрээлэн буй орчны халалтын зэрэг гэдгийг ойлгоход хангалттай байх болно, ялангуяа бид эдгээр нэр томъёог бага наснаасаа мэддэг байсан. Үнэн хэрэгтээ энэ параметрийг хэмжихэд зориулагдсан практик төхөөрөмжүүдийн ихэнх нь халаах эсвэл хөргөх түвшингээс хамааран өөрчлөгддөг бодисын бусад шинж чанарыг хэмждэг. Жишээлбэл, даралт, цахилгаан эсэргүүцэл, эзэлхүүн гэх мэт. Цаашлаад ийм уншилтыг гараар эсвэл автоматаар хүссэн утга руу хөрвүүлдэг.
Температурыг тодорхойлохын тулд физик судлах шаардлагагүй болж байна. Манай гаригийн хүн амын ихэнх нь энэ зарчмаар амьдардаг. Хэрэв зурагт асаалттай байгаа бол хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн түр зуурын үйл явцыг ойлгох, цахилгаан гүйдэл хаанаас гарч ирдэг, хиймэл дагуулын антен дээр дохио хэрхэн ирж байгааг судлах шаардлагагүй болно. Салбар бүрт системийг засах, дибаг хийх чадвартай мэргэжилтнүүд байдагт хүмүүс дассан. Энгийн хүн тархиа ачаалахыг хүсдэггүй, учир нь балгаж байхдаа "хайрцаг" дээр савангийн дуурь эсвэл хөлбөмбөг үзэх нь илүү дээр вэхүйтэн шар айраг.
Би мэдмээр байна
Гэхдээ ихэвчлэн оюутнууд өөрсдийн сониуч зангаасаа болоод эсвэл зайлшгүй шаардлагаар физикийн хичээлийг хийж, температур гэж юу болохыг тодорхойлохоос өөр аргагүйд хүрсэн хүмүүс байдаг. Үүний үр дүнд тэд эрэл хайгуулдаа термодинамикийн зэрлэг байгальд унаж, түүний тэг, эхний ба хоёр дахь хуулиудыг судалдаг. Нэмж дурдахад сониуч оюун ухаан нь Карногийн мөчлөг, энтропийг ойлгох ёстой. Аяллынхаа төгсгөлд тэрээр температурыг ажлын бодисын төрлөөс хамаардаггүй урвуу дулааны системийн параметр гэж тодорхойлсон нь энэ ойлголтын мэдрэмжинд тодорхой байдлыг нэмэхгүй гэдгийг тэр хүлээн зөвшөөрөх нь гарцаагүй. Үүний зэрэгцээ харагдах хэсэг нь олон улсын нэгжийн систем (SI) хүлээн зөвшөөрөгдсөн зарим градус байх болно.
Температур нь кинетик энерги
Илүү "биет" аргыг молекул-кинетик онол гэж нэрлэдэг. Энэ нь дулааныг энергийн нэг хэлбэр гэж үздэг гэсэн санааг бий болгодог. Жишээлбэл, молекул, атомын кинетик энерги нь асар олон тооны санамсаргүй байдлаар хөдөлж буй тоосонцор дээр дундажлагдсан параметр нь биеийн температур гэж нэрлэгддэг хэмжүүр болж хувирдаг. Тиймээс халсан системийн тоосонцор хүйтнээс хурдан хөдөлдөг.
Харилцаж буй нэр томьёо нь бөөмийн дундаж кинетик энергитэй нягт холбоотой тул температурын нэгж болгон жоуль хэрэглэх нь зүй ёсны хэрэг болно. Гэсэн хэдий ч энэ нь тохиолддоггүй бөгөөд энэ нь элементийн дулааны хөдөлгөөний энергитэй холбоотой юмбөөмс нь жоультай харьцуулахад маш бага байдаг. Тиймээс түүний хэрэглээ тохиромжгүй байдаг. Дулааны хөдөлгөөнийг тусгай хөрвүүлэх коэффициентийн тусламжтайгаар жоульаас гаргаж авсан нэгжээр хэмждэг.
Температурын нэгж
Өнөөдөр энэ параметрийг харуулахын тулд гурван үндсэн нэгжийг ашиглаж байна. Манай орны хувьд температурыг ихэвчлэн Цельсийн градусаар хэмждэг. Энэ хэмжилтийн нэгж нь усны хөлдөх цэг дээр суурилдаг - үнэмлэхүй утга. Тэр бол эхлэлийн цэг. Өөрөөр хэлбэл, мөс үүсч эхлэх усны температур тэг байна. Энэ тохиолдолд ус нь үлгэр жишээ арга хэмжээ болдог. Энэхүү конвенцийг тав тухтай байлгах үүднээс баталсан. Хоёр дахь үнэмлэхүй утга нь уурын температур, өөрөөр хэлбэл ус шингэн төлөвөөс хийн төлөвт шилжих мөч юм.
Дараагийн нэгж бол Келвин. Энэ системийн лавлах цэг нь үнэмлэхүй тэг цэг гэж тооцогддог. Тэгэхээр Кельвин нэг градус Цельсийн нэг градустай тэнцүү байна. Энэ ялгаа нь зөвхөн тооллогын эхлэл юм. Келвин дэх тэг нь хасах 273.16 хэмтэй тэнцэнэ. 1954 онд Жин хэмжүүрийн ерөнхий бага хурлаар температурын нэгжийн "Кельвиний зэрэг" гэсэн нэр томъёог "келвин" гэж солихоор шийдвэрлэсэн.
Гурав дахь нийтлэг хэмжигдэхүүн бол Фаренгейт юм. 1960 он хүртэл тэд англи хэлээр ярьдаг бүх оронд өргөн хэрэглэгддэг байсан. Гэсэн хэдий ч өнөөдөр АНУ-ын өдөр тутмын амьдралд энэ нэгжийг ашигладаг. Систем нь дээр дурдсанаас үндсэндээ ялгаатай. Эхлэх цэг болгон авсан1: 1: 1 харьцаатай давс, аммиак, усны холимог хөлдөх цэг. Тэгэхээр Фаренгейтийн хэмжүүрээр усны хөлдөх цэг нэмэх 32 градус, буцлах цэг нь нэмэх 212 градус байна. Энэ системд нэг градус нь эдгээр температурын зөрүүний 1/180-тай тэнцүү байна. Тэгэхээр Фаренгейтийн 0-ээс +100 хэмийн муж нь -18-аас +38 Цельсийн мужтай тохирч байна.
Үнэмлэхүй тэг температур
Энэ параметр ямар утгатай болохыг ойлгоцгооё. Үнэмлэхүй тэг нь хамгийн тохиромжтой хийн даралт тогтмол эзэлхүүнээр алга болох хязгаарлах температур юм. Энэ бол байгаль дээрх хамгийн бага үнэ цэнэ юм. Михайло Ломоносовын таамаглаж байсанчлан "энэ бол хүйтний хамгийн их буюу сүүлчийн зэрэг юм." Авогадрогийн химийн хууль эндээс гардаг: ижил температур, даралттай ижил хэмжээний хий ижил тооны молекулыг агуулна. Үүнээс юу гарах вэ? Хийн даралт эсвэл эзэлхүүн нь алга болох хамгийн бага температур байдаг. Энэ үнэмлэхүй утга нь тэг Кельвин буюу Цельсийн 273 хэмтэй тохирч байна.
Нарны аймгийн тухай сонирхолтой баримтууд
Нарны гадаргуу дээрх температур 5700 Кельвин, харин цөмийн төвд 15 сая Кельвин хүрдэг. Нарны аймгийн гаригууд бие биенээсээ халаалтын түвшний хувьд эрс ялгаатай. Тиймээс манай дэлхийн цөмийн температур нарны гадаргуутай ойролцоо байна. Бархасбадь гаригийг хамгийн халуун гариг гэж үздэг. Цөмийн төв дэх температур нь нарны гадаргуугаас тав дахин их байдаг. Мөн энд параметрийн хамгийн бага утга байнасарны гадаргуу дээр бүртгэгдсэн - энэ нь ердөө 30 келвин байв. Энэ утга нь Плутоны гадаргуугаас ч доогуур байна.
Дэлхийн баримт
1. Хүний бүртгэгдсэн хамгийн өндөр температур нь 4 тэрбум Цельсийн хэм байв. Энэ үзүүлэлт нь нарны цөмийн температураас 250 дахин их юм. Энэ дээд амжилтыг Нью-Йоркийн Брукхавен байгалийн лаборатори 4 километр орчим урттай ионы мөргөлдөөнд тогтоожээ.
2. Манай гараг дээрх температур үргэлж тохиромжтой, тохь тухтай байдаггүй. Жишээлбэл, Якутын Верхноянск хотод өвлийн улиралд агаарын хэм хасах 45 хэм хүртэл буурдаг. Харин Этиопын Даллол хотод байдал эсрэгээрээ байна. Тэнд жилийн дундаж температур нэмэх 34 градус байна.
3. Өмнөд Африкийн алтны уурхайнуудад хүмүүсийн ажиллах хамгийн эрс тэс нөхцөл байдаг. Уурхайчид гурван километрийн гүнд Цельсийн нэмэх 65 хэмийн температурт ажилладаг.
