Ар бир адам күн сайын температура деген түшүнүккө туш болот. Бул термин биздин күнүмдүк жашообузга бекем кирди: тамакты микротолкундуу мешке ысытабыз же мешке тамак бышырып алабыз, биз сырттагы аба ырайына кызыгабыз же дарыядагы суу муздак экенин билебиз - мунун баары ушул түшүнүк менен тыгыз байланышта. Ал эми температура деген эмне, бул физикалык параметр эмнени билдирет, кандай жол менен өлчөнөт? Ушул жана башка суроолорго макалада жооп беребиз.
Физикалык чоңдук
Термодинамикалык тең салмактуулуктагы изоляцияланган системанын көз карашынан алганда, температура кандай экенин карап көрөлү. Термин латын тилинен келип, "туура аралаштыруу", "нормалдуу абал", "пропорционалдык" дегенди билдирет. Бул чоңдук ар кандай макроскопиялык системанын термодинамикалык тең салмактуулук абалын мүнөздөйт. Изоляцияланган система тең салмактуулуктан чыккан учурда, убакыттын өтүшү менен энергиянын көп ысытылган объекттерден азыраак ысытылгандарына өтүүсү болот. Натыйжада система боюнча температуранын теңдеши (өзгөрүүсү) болуп саналат. Бул термодинамиканын биринчи постулаты (нөл принциби).
Температура аныктайтсистеманын составдык бөлүкчөлөрүнүн энергетикалык деңгээлдер жана ылдамдыктар боюнча бөлүштүрүлүшү, заттардын иондошуу даражасы, денелердин тең салмактуу электромагниттик нурлануусунун касиеттери, нурлануунун жалпы көлөмдүк тыгыздыгы. Термодинамикалык тең салмактуулукта турган система үчүн саналып өткөн параметрлер бирдей болгондуктан, алар адатта системанын температурасы деп аталат.
Плазма
Тең салмактуу денелерден тышкары, абал бири-бирине барабар болбогон бир нече температуралык маанилер менен мүнөздөлгөн системалар бар. Плазма жакшы мисал. Ал электрондордон (жеңил заряддуу бөлүкчөлөр) жана иондордон (оор заряддуу бөлүкчөлөр) турат. Алар кагылышканда энергия тездик менен электрондон электронго жана иондон ионго өтөт. Бирок гетерогендик элементтердин ортосунда жай өтүү бар. Плазма электрондор менен иондор өзүнчө тең салмактуулукка жакын болгон абалда болушу мүмкүн. Бул учурда бөлүкчөлөрдүн ар бир түрү үчүн өзүнчө температуралар алынышы мүмкүн. Бирок, бул параметрлер бири-биринен айырмаланат.
Магниттер
Бөлүкчөлөрү магниттик моментке ээ болгон денелерде энергиянын алмашуусу адатта жай жүрөт: котормочулуктан магниттик эркиндик даражасына чейин, алар моменттин багыттарын өзгөртүү мүмкүнчүлүгү менен байланышкан. Дене кинетикалык параметр менен дал келбеген температура менен мүнөздөлгөн мамлекеттер бар экен. Ал элементардык бөлүкчөлөрдүн которуу кыймылына туура келет. Магниттик температура ички энергиянын бир бөлүгүн аныктайт. Бул оң же болушу мүмкүнтерс. Тегиздөө процессинде энергия чоңураак бөлүкчөлөрдөн температуранын төмөнүрөөк бөлүкчөлөрүнө, эгерде алар оң же терс болсо, өткөрүлөт. Болбосо, бул процесс карама-каршы багытта жүрөт - терс температура оң температурага караганда "жогорураак" болот.
Бул эмне үчүн керек?
Парадокс мына ушунда: орточо адам күнүмдүк турмушта да, өнөр жайда да өлчөө процессин жүргүзүү үчүн температура эмне экенин билүүнүн да кереги жок. Бул нерсенин же айлана-чөйрөнүн жылытуу даражасы экенин түшүнүү үчүн жетиштүү болот, айрыкча, биз бул терминдер менен бала кезибизден бери тааныш болгонбуз. Чынында эле, бул параметрди өлчөө үчүн иштелип чыккан практикалык түзүлүштөрдүн көбү иш жүзүндө жылытуу же муздатуу деңгээли менен өзгөргөн заттардын башка касиеттерин өлчөйт. Мисалы, басым, электрдик каршылык, көлөм ж.б. Мындан тышкары, мындай көрсөткүчтөр кол менен же автоматтык түрдө керектүү мааниге которулат.
Температураны аныктоо үчүн физиканы окуунун кереги жок экен. Биздин планетанын калкынын көбү ушул принцип менен жашайт. Эгерде телевизор күйүп турса, анда жарым өткөргүч түзүлүштөрдүн өтмө процесстерин түшүнүүнүн, розеткадагы электр энергиясы кайдан келип жатканын же спутник антеннасына сигнал кантип келерин изилдөөнүн кереги жок. Ар бир тармакта системаны оңдоп же ката кетире турган адистер бар экенине эл көнүп калган. Карапайым адам мээсин тырыштырып салгысы келбейт, анткени кайдан ууртап жатып сериал же футболду "кутудан" көргөн жакшымуздак сыра.
билгим келет
Бирок адамдар, көбүнчө студенттер, өздөрүнүн кызыгуусунан улам же зарылчылыктан улам физиканы окуп, чындап эле температура кандай экенин аныктоого аргасыз болушат. Натыйжада алар ездерунун изденуулерунде термодинамика-нын жапайы жерлерине тушуп, анын нольдук, биринчи жана экинчи закондорун изилдешет. Мындан тышкары, изденүүчү акыл Карно циклдерин жана энтропияны түшүнүшү керек болот. Ал эми сапарынын аягында ал температураны реверсивдүү жылуулук системасынын параметри катары аныктоо, жумушчу заттын түрүнө көз каранды эмес, бул түшүнүктүн сезимине айкындык кошо албасын сөзсүз мойнуна алат. Ошону менен бирге көрүнүүчү бөлүгү эл аралык бирдик системасы (SI) тарабынан кабыл алынган кээ бир даражалар болот.
Температура кинетикалык энергия катары
Көбүрөөк "материалдык" ыкма молекулярдык-кинетикалык теория деп аталат. Ал жылуулук энергиянын түрлөрүнүн бири катары каралат деген ойду түзөт. Мисалы, молекулалардын жана атомдордун кинетикалык энергиясы, кокус кыймылдаган бөлүкчөлөрдүн эбегейсиз саны боюнча орточо алынган параметр, адатта дененин температурасы деп аталган нерсенин өлчөмү болуп чыгат. Ошентип, ысытылган системанын бөлүкчөлөрү муздак системага караганда ылдамыраак кыймылдайт.
Каралып жаткан термин бөлүкчөлөр тобунун орточо кинетикалык энергиясы менен тыгыз байланышта болгондуктан, температуранын бирдиги катары жоульду колдонуу табигый көрүнүш. Бирок, мындай болбойт, бул элементардык жылуулук кыймылынын энергиясы менен түшүндүрүлөтбөлүкчөлөр джоульга салыштырмалуу абдан кичинекей. Ошондуктан аны колдонуу ыңгайсыз. Жылуулук кыймылы атайын өзгөртүү коэффициентинин жардамы менен джоульден алынган бирдиктер менен өлчөнөт.
Температура бирдиктери
Бүгүн бул параметрди көрсөтүү үчүн үч негизги бирдик колдонулат. Биздин өлкөдө температура көбүнчө Цельсий градусу менен өлчөнөт. Бул өлчөө бирдиги суунун тоңуу чекитине негизделген - абсолюттук маани. Ал баштапкы чекит болуп саналат. Башкача айтканда, муз пайда боло баштаган суунун температурасы нөлгө барабар. Бул учурда суу үлгүлүү чара катары кызмат кылат. Бул конвенция ыңгайлуулук үчүн кабыл алынган. Экинчи абсолюттук маани - буу температурасы, башкача айтканда, суунун суюк абалдан газ абалына өткөн учуру.
Кийинки бирдик - Келвин. Бул системанын таяныч чекити абсолюттук нөлдүн чекити болуп эсептелет. Ошентип, бир градус Кельвин бир градус Цельсийге барабар. Айырмачылык артка санауунун башталышы гана. Келвиндеги нөл минус 273,16 градус Цельсийге барабар болот. 1954-жылы Салмактар жана өлчөөлөр боюнча Башкы конференцияда температуранын бирдиги үчүн "Кельвин даражасы" терминин "келвин" менен алмаштыруу чечими кабыл алынган.
Үчүнчү жалпы өлчөө бирдиги - Фаренгейт. 1960-жылга чейин алар англис тилдүү бардык өлкөлөрдө кеңири колдонулуп келген. Бирок, бүгүнкү күндө Америка Кошмо Штаттарынын күнүмдүк жашоодо бул бирдигин колдонушат. Система жогоруда айтылгандардан түп-тамырынан айырмаланат. Баштапкы чекит катары алынган1:1:1 катышында туз, аммиак жана суу аралашмасынын тоңуу температурасы. Ошентип, Фаренгейт шкаласы боюнча суунун тоңуу температурасы плюс 32 градус, ал эми кайноо температурасы плюс 212 градус. Бул системада бир градус бул температуралар ортосундагы айырманын 1/180ине барабар. Ошентип, Фаренгейттин 0дөн +100 градуска чейинки диапазону -18ден +38 Цельсийге чейинки диапазонго туура келет.
Абсолюттук нөл температура
Бул параметр эмнени билдирерин түшүнөлү. Абсолюттук нөл - идеалдуу газдын басымы белгиленген көлөмдө жок боло турган чектүү температура. Бул табияттагы эң төмөнкү баалуулук. Михайло Ломоносов алдын ала айткандай, «бул сууктун эң чоң же акыркы даражасы». Авогадронун химиялык мыйзамы ушундан келип чыгат: бирдей температурада жана басымда бирдей көлөмдөгү газдар бирдей сандагы молекулаларды камтыйт. Мындан эмне чыгат? Газдын минималдуу температурасы бар, анда анын басымы же көлөмү жоголот. Бул абсолюттук маани нөл Кельвинге, же Цельсий боюнча 273 градуска туура келет.
Күн системасы жөнүндө кээ бир кызыктуу фактылар
Күндүн бетиндеги температура 5700 Кельвинге, ал эми ядронун борборунда 15 миллион Кельвинге жетет. Күн системасынын планеталары жылытуу деңгээли боюнча бири-биринен абдан айырмаланат. Ошентип, биздин Жердин өзөгүнүн температурасы Күндүн бетиндеги температура менен бирдей. Юпитер эң ысык планета деп эсептелет. Анын ядросунун борборундагы температура Күндүн бетиндегиге караганда беш эсе жогору. Жана бул жерде параметрдин эң төмөнкү маанисиайдын бетинде жазылган - ал болгону 30 келвин болгон. Бул маани Плутондун бетиндегиден да төмөн.
Жер фактылары
1. Адам катталган эң жогорку температура Цельсий боюнча 4 миллиард градус болгон. Бул көрсөткүч Күндүн өзөгүнүн температурасынан 250 эсе жогору. Рекордду Нью-Йорктун Брукхейвен табигый лабораториясы 4 километрге жакын ион коллайдеринде орнотту.
2. Биздин планетадагы температура да ар дайым идеалдуу жана ыңгайлуу боло бербейт. Мисалы, Якутиянын Верхноянск шаарында кышында абанын температурасы минус 45 градуска чейин төмөндөйт. Бирок Эфиопиянын Даллол шаарында абал тескерисинче. Ал жерде жылдык орточо температура плюс 34 градус.
3. Адамдар иштеген эң экстремалдуу шарттар Түштүк Африкадагы алтын кендеринде катталган. Кенчилер үч километр тереңдикте 65 градус Цельсийдеги температурада иштешет.
