Отримання знань

Температура та її фізичний зміст

 Температура від лат. temperatura – пропорційна суміш, нормальний стан

   З поняттям температура ми досить часто зустрічаємось у повсякденному житті. Ми говоримо «крижане», «палаюче», «гаряче», «холодне», характеризуючи різну температуру тіл, порівнюючи її з нашими відчуттями. Визначаючи, на скільки нагріті ті чи інші тіла, ми порівнюємо їх температури. Звідси можна зробити висновок, що температура – це міра нагрітості тіла.

   Однак наші відчуття є досить суб’єктивними (особистісними) і не можуть бути критерієм визначення температури. Для підтвердження цього пропонуємо простий дослід:     

   Візьміть три посудини з водою. В одну налийте холодної води, в іншу – теплу, а в третю воду кімнатної температури. Занурте ліву руку в теплу воду, а праву – в холодну, а через деякий час обидві руки помістіть в посудину з водою кімнатної температури. У вас виникне дивне відчуття: ту саму воду ліва рука (яку вийняли з теплої води) сприйме як холодну, а права (яку вийняли з холодної води) – як теплу.

   Що ж таке температура? Щоб це зрозуміти проведемо ще один дослід.

   Коли Ви готуєте гарячий напій (чай, каву тощо), то зазвичай цукор розмішується металевою ложкою. Кінець ложки, опущений в окріп має температуру нагрітої води, а інший кінець – холодний. Але через деякий час і  кінець ложки, який не опущений у воду, також нагріється. Нагрівання триватиме до тих пір, поки обидва кінці не досягнуть однакової температури.

   Спробуємо пояснити цей простий дослід на основі молекулярно – кінетичного вчення. Як ви знаєте, всі тіла складаються з частинок, які перебувають у неперервному і хаотичному русі. Рух молекул тим швидший чим більша енергія надається тілу у вигляді тепла. Отже, чим більше нагріте тіло, тим більша кінетична енергія молекул. Оскільки молекули взаємодіють між собою, то ця енергія передаватиметься від молекул з більшою енергією до молекул з меншою енергією (від більш нагрітих частин тіла до менш нагрітих). Передача енергії триватиме до тих пір поки всі молекули тіла  матимуть однакову енергію. Стан тіла, при якому всі молекули тіла мають  однакову енергію (всі частини тіла однаково нагріті) називається станом теплової рівноваги. Підсумовуючи вище сказане, можна зробити ряд висновків:

1. Енергія передається від більш нагрітих тіл до менш нагрітих, тобто від тіл з більшою температурою до тіл з меншою температурою.

2. Енергія передаватиметься до тих пір, поки температури (енергії молекул) тіл не зрівняються.

   Отже, температура характеризує кінетичну енергію теплового руху молекул тіла. Наведемо декілька означень температури, які є рівноправними: 

Означеня. Температура – це міра інтенсивності теплового руху 

Означення. Температура – це міра середньої кінетичної енергії хаотичного (теплового) руху частинок тіла з яких складається тіло (або система тіл). 

Означення. Температура – це фізична величини, яка характеризує стан теплової рівноваги системи 

   Температуру ми будемо позначати латинською літерою t і вимірюється в СІ у кельвінах  (позначають «К»). Одиниці температури є основними одиницями СІ. Однак у побуті зручно користуватись і іншими позасистемними одиницями. Наприклад в нашій країні і інших країнах СНД досить поширена така одиниця вимірювання температури як градус Цельсія. У деяких країнах Західної Європи температуру вимірюють у Реомюрах; у США та Великобританії одиницею вимірювання температури є Фаренгейт. Приладом для вимірювання температури є термометр.

   Термометри бувають рідинні (ртутні чи спиртові), металеві, електричні (їх називають ще термопарою) та оптичні (так звані пірометри, дія яких ґрунтується на законах теплового випромінювання).  

Рідинний термометр	Біметалевий термометр	Електричний  термометр (термопара)	Оптичний термометр (пірометр)