Il existe plusieurs unités différentes pour mesurer la température.

Les plus connus sont les suivants :

Degré Celsius - utilisé dans le Système International d'Unités (SI) avec Kelvin.

Le degré Celsius doit son nom au scientifique suédois Anders Celsius, qui a proposé une nouvelle échelle pour mesurer la température en 1742.

La définition originale des degrés Celsius dépendait de la définition de la pression atmosphérique standard, car le point d'ébullition de l'eau et le point de fusion de la glace dépendent de la pression. Ce n’est pas très pratique pour normaliser l’unité de mesure. Par conséquent, après l’adoption du Kelvin K comme unité de base de température, la définition du degré Celsius a été révisée.

Selon la définition moderne, un degré Celsius est égal à un kelvin K, et le zéro de l'échelle Celsius est réglé de telle sorte que la température du point triple de l'eau soit de 0,01 °C. En conséquence, les échelles Celsius et Kelvin sont décalées de 273,15 :

En 1665, le physicien néerlandais Christiaan Huygens et le physicien anglais Robert Hooke proposèrent pour la première fois d'utiliser les points de fusion de la glace et de l'eau bouillante comme points de référence sur l'échelle de température.

En 1742, l'astronome, géologue et météorologue suédois Anders Celsius (1701-1744) développa une nouvelle échelle de température basée sur cette idée. Initialement, 0° (zéro) était le point d'ébullition de l'eau et 100° était le point de congélation de l'eau (point de fusion de la glace). Plus tard, après la mort de Celsius, ses contemporains et compatriotes, le botaniste Carl Linnaeus et l'astronome Morten Stremer, utilisèrent cette échelle inversée (ils commencèrent à prendre la température de fonte de la glace à 0° et celle d'ébullition de l'eau à 100°). C'est la forme sous laquelle l'échelle est utilisée à ce jour.

Selon certaines sources, Celsius lui-même aurait renversé sa balance sur les conseils de Stremer. Selon d'autres sources, la balance aurait été révélée par Carl Linnaeus en 1745. Et selon le troisième, la balance a été bouleversée par le successeur de Celsius, Morten Stremer, et au XVIIIe siècle, un tel thermomètre était largement distribué sous le nom de « thermomètre suédois », et en Suède même - sous le nom de Stremer, mais le Le célèbre chimiste suédois Jons Jacob Berzelius dans son ouvrage « Manuel de chimie » a nommé l'échelle « Celsius » et depuis lors, l'échelle centigrade a commencé à porter le nom d'Anders Celsius.

Degré Fahrenheit.

Nommé d'après le scientifique allemand Gabriel Fahrenheit, qui a proposé une échelle pour mesurer la température en 1724.

Sur l'échelle Fahrenheit, le point de fusion de la glace est de +32 °F et le point d'ébullition de l'eau est de +212 °F (à pression atmosphérique normale). De plus, un degré Fahrenheit équivaut à 1/180 de la différence entre ces températures. La plage de 0...+100 °F sur l'échelle Fahrenheit correspond approximativement à la plage de -18...+38 °C sur l'échelle Celsius. Le zéro sur cette échelle est déterminé par le point de congélation d'un mélange d'eau, de sel et d'ammoniac (1:1:1), et 96 °F est la température normale du corps humain.

Kelvin (avant 1968 degrés Kelvin) est une unité de température thermodynamique dans le Système international d'unités (SI), l'une des sept unités de base du SI. Proposé en 1848. 1 kelvin est égal à 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau. Le début de l'échelle (0 K) coïncide avec le zéro absolu.

Conversion en degrés Celsius : °C = K−273,15 (température du point triple de l'eau - 0,01 °C).

L'unité porte le nom du physicien anglais William Thomson, qui reçut le titre de Lord Kelvin of Larg of Ayrshire. À son tour, ce titre vient de la rivière Kelvin, qui traverse le territoire de l'université de Glasgow.

Diplôme Réaumur - une unité de mesure de la température dans laquelle les points de congélation et d'ébullition de l'eau sont respectivement de 0 et 80 degrés. Proposé en 1730 par R. A. Réaumur. L'échelle de Réaumur est pratiquement tombée en désuétude.

Diplôme de Roemer - une unité de température actuellement inutilisée.

L'échelle de température Römer a été créée en 1701 par l'astronome danois Ole Christensen Römer. C'est devenu le prototype de l'échelle Fahrenheit, qui a visité Roemer en 1708.

Zéro degré est le point de congélation de l'eau salée. Le deuxième point de référence est la température du corps humain (30 degrés selon les mesures de Roemer, soit 42 °C). Ensuite, le point de congélation de l’eau douce est de 7,5 degrés (échelle 1/8) et le point d’ébullition de l’eau est de 60 degrés. Ainsi, l’échelle Roemer est de 60 degrés. Ce choix semble s'expliquer par le fait que Roemer est avant tout un astronome, et que le nombre 60 est la pierre angulaire de l'astronomie depuis Babylone.

Diplôme de classement - une unité de température sur l'échelle de température absolue, du nom du physicien écossais William Rankin (1820-1872). Utilisé dans les pays anglophones pour les calculs thermodynamiques d'ingénierie.

L'échelle de Rankine commence au zéro absolu, le point de congélation de l'eau est de 491,67°Ra, le point d'ébullition de l'eau est de 671,67°Ra. Le nombre de degrés entre les points de congélation et d'ébullition de l'eau sur les échelles Fahrenheit et Rankine est le même et égal à 180.

La relation entre Kelvin et Rankine est 1 K = 1,8 °Ra, Fahrenheit est converti en Rankine en utilisant la formule °Ra = °F + 459,67.

Diplôme de Delisle - une unité de mesure de température actuellement inutilisée. Il a été inventé par l'astronome français Joseph Nicolas Delisle (1688-1768). L'échelle de Delisle est similaire à l'échelle de température de Réaumur. Utilisé en Russie jusqu'au XVIIIe siècle.

Pierre le Grand a invité l'astronome français Joseph Nicolas Delisle en Russie, créant ainsi l'Académie des sciences. En 1732, Delisle crée un thermomètre utilisant le mercure comme fluide de travail. Le point d’ébullition de l’eau a été choisi nul. Un changement de température était considéré comme égal à un degré, ce qui entraînait une diminution du volume de mercure d'un cent millième.

Ainsi, la température de fonte de la glace était de 2 400 degrés. Cependant, plus tard, une telle échelle fractionnaire semblait redondante et déjà au cours de l'hiver 1738, le collègue de Delisle à l'Académie de Saint-Pétersbourg, le médecin Josias Weitbrecht (1702-1747), réduisit le nombre d'étapes depuis le point d'ébullition jusqu'au point de congélation de l'eau. à 150.

L'« inversion » de cette échelle (ainsi que de la version originale de l'échelle Celsius) par rapport à celles actuellement acceptées s'explique généralement par des difficultés purement techniques liées à l'étalonnage des thermomètres.

L'échelle de Delisle est devenue très répandue en Russie et ses thermomètres ont été utilisés pendant environ 100 ans. Cette échelle a été utilisée par de nombreux académiciens russes, dont Mikhaïl Lomonosov, qui l'a cependant « inversée », en plaçant zéro au point de congélation et 150 degrés au point d'ébullition de l'eau.

Diplôme de Hooke - unité historique de température. L'échelle de Hooke est considérée comme la toute première échelle de température avec un zéro fixe.

Le prototype de la balance créée par Hooke était un thermomètre qui lui était parvenu en 1661 de Florence. Dans Micrographia de Hooke, publié un an plus tard, on trouve une description de l'échelle qu'il a développée. Hooke a défini un degré comme une variation du volume d'alcool de 1/500, c'est-à-dire qu'un degré de Hooke équivaut à environ 2,4 °C.

En 1663, les membres de la Royal Society ont convenu d'utiliser le thermomètre de Hooke comme étalon et de comparer les lectures d'autres thermomètres avec celui-ci. Le physicien néerlandais Christiaan Huygens a proposé en 1665, avec Hooke, d'utiliser les températures de fonte des glaces et d'ébullition de l'eau pour créer une échelle de température. Ce fut la première échelle avec un zéro fixe et des valeurs négatives.

Diplôme Dalton – unité historique de température. Elle n'a pas de valeur spécifique (en unités des échelles de température traditionnelles telles que Kelvin, Celsius ou Fahrenheit) car l'échelle de Dalton est logarithmique.

L'échelle de Dalton a été développée par John Dalton pour effectuer des mesures à des températures élevées, car les thermomètres conventionnels à échelle uniforme se trompaient en raison de l'expansion inégale du liquide thermométrique.

Le zéro sur l'échelle de Dalton correspond à zéro Celsius. Une particularité de l’échelle de Dalton est que son zéro absolu est − ∞°Da, c’est-à-dire qu’il s’agit d’une valeur inaccessible (ce qui est effectivement le cas, selon le théorème de Nernst).

Degré Newton - une unité de température non utilisée actuellement.

L'échelle de température newtonienne a été développée par Isaac Newton en 1701 pour mener des recherches thermophysiques et était probablement le prototype de l'échelle Celsius.

Newton a utilisé l'huile de lin comme fluide thermométrique. Newton a fixé le point de congélation de l’eau douce à zéro degré et a désigné la température du corps humain à 12 degrés. Ainsi, le point d’ébullition de l’eau est devenu 33 degrés.

Diplôme de Leyde est une unité historique de température utilisée au début du 20e siècle pour mesurer les températures cryogéniques inférieures à −183 °C.

Cette échelle vient de Leiden, où est implanté le laboratoire Kamerlingh Onnes depuis 1897. En 1957, H. van Dijk et M. Durau introduisent l'échelle L55.

Le point d’ébullition de l’hydrogène liquide standard (−253 °C), composé de 75 % d’orthohydrogène et de 25 % de parahydrogène, a été pris comme zéro degré. Le deuxième point de référence est le point d’ébullition de l’oxygène liquide (−193 °C).

Température de Planck , du nom du physicien allemand Max Planck, est une unité de température, notée T P , dans le système d'unités de Planck. C'est l'une des unités de Planck, qui représente la limite fondamentale de la mécanique quantique. La théorie physique moderne est incapable de décrire quoi que ce soit de plus chaud en raison de l’absence d’une théorie quantique développée de la gravité. Au-dessus de la température de Planck, l'énergie des particules devient si grande que les forces gravitationnelles entre elles deviennent comparables à d'autres interactions fondamentales. Il s'agit de la température de l'Univers au premier instant (temps de Planck) du Big Bang conformément aux concepts actuels de la cosmologie.

Convertisseur de longueur et de distance Convertisseur de masse Convertisseur de mesures de volume de produits en vrac et de produits alimentaires Convertisseur de surface Convertisseur de volume et d'unités de mesure dans les recettes culinaires Convertisseur de température Convertisseur de pression, contrainte mécanique, module d'Young Convertisseur d'énergie et de travail Convertisseur de puissance Convertisseur de force Convertisseur de temps Convertisseur de vitesse linéaire Convertisseur d'angle plat Efficacité thermique et efficacité énergétique Convertisseur de nombres dans divers systèmes numériques Convertisseur d'unités de mesure de quantité d'informations Taux de change Vêtements et pointures pour femmes Tailles de vêtements et chaussures pour hommes Convertisseur de vitesse angulaire et de fréquence de rotation Convertisseur d'accélération Convertisseur d'accélération angulaire Convertisseur de densité Convertisseur de volume spécifique Convertisseur de moment d'inertie Convertisseur de moment de force Convertisseur de couple Convertisseur de chaleur spécifique de combustion (en masse) Convertisseur de densité d'énergie et de chaleur spécifique de combustion (en volume) Convertisseur de différence de température Convertisseur de coefficient de dilatation thermique Convertisseur de résistance thermique Convertisseur de conductivité thermique Convertisseur de capacité thermique spécifique Convertisseur d'exposition énergétique et de puissance de rayonnement thermique Convertisseur de densité de flux thermique Convertisseur de coefficient de transfert de chaleur Convertisseur de débit volumique Convertisseur de débit massique Convertisseur de débit molaire Convertisseur de densité de débit massique Convertisseur de concentration molaire Convertisseur de concentration massique en solution Dynamique (absolu) Convertisseur de viscosité Convertisseur de viscosité cinématique Convertisseur de tension superficielle Convertisseur de perméabilité à la vapeur Convertisseur de perméabilité à la vapeur et de taux de transfert de vapeur Convertisseur de niveau sonore Convertisseur de sensibilité du microphone Convertisseur de niveau de pression acoustique (SPL) Convertisseur de niveau de pression acoustique avec pression de référence sélectionnable Convertisseur de luminance Convertisseur d'intensité lumineuse Convertisseur d'éclairement Convertisseur de résolution informatique Convertisseur de fréquence et de longueur d'onde Puissance dioptrique et distance focale Puissance dioptrique et grossissement de l'objectif (×) Convertisseur de charge électrique Convertisseur de densité de charge linéaire Convertisseur de densité de charge de surface Convertisseur de densité de charge volumique Convertisseur de courant électrique Convertisseur de densité de courant linéaire Convertisseur de densité de courant de surface Convertisseur d'intensité de champ électrique Potentiel électrostatique et convertisseur de tension Convertisseur de résistance électrique Convertisseur de résistivité électrique Convertisseur de conductivité électrique Convertisseur de conductivité électrique Capacité électrique Convertisseur d'inductance Convertisseur de calibre de fil américain Niveaux en dBm (dBm ou dBm), dBV (dBV), watts, etc. unités Convertisseur de force magnétomotrice Convertisseur d'intensité de champ magnétique Convertisseur de flux magnétique Convertisseur d'induction magnétique Rayonnement. Convertisseur de débit de dose absorbée par rayonnement ionisant Radioactivité. Convertisseur de désintégration radioactive Rayonnement. Convertisseur de dose d'exposition Rayonnement. Convertisseur de dose absorbée Convertisseur de préfixe décimal Transfert de données Convertisseur d'unités de typographie et de traitement d'images Convertisseur d'unités de volume de bois Calcul de la masse molaire Tableau périodique des éléments chimiques de D. I. Mendeleïev

Valeur initiale

Valeur convertie

degrés Kelvin degrés Celsius degrés Fahrenheit degrés Rankine température de Réaumur Planck

En savoir plus sur la température

informations générales

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Le paradoxe est que pour mesurer la température dans la vie quotidienne, dans l’industrie et même dans les sciences appliquées, il n’est pas nécessaire de savoir ce qu’est la « température ». L’idée plutôt vague selon laquelle « la température est le degré chauffage corps." En effet, la plupart des instruments pratiques de mesure de la température mesurent en réalité d'autres propriétés des substances qui varient avec ce degré d'échauffement, comme la pression, le volume, la résistance électrique, etc. Ensuite, leurs lectures sont automatiquement ou manuellement converties en unités de température.

Les curieux et les étudiants qui veulent ou sont obligés de comprendre ce qu'est la température tombent généralement dans l'élément de la thermodynamique avec ses lois zéro, première et deuxième, le cycle de Carnot et l'entropie. Il faut admettre que la définition de la température en tant que paramètre d'un moteur thermique réversible idéal, indépendant de la substance active, n'ajoute généralement pas de clarté à notre sens du concept de « température ».

Plus « tangible » semble être l’approche appelée théorie de la cinétique moléculaire, à partir de laquelle se forme l’idée que la chaleur peut être considérée simplement comme l’une des formes d’énergie, à savoir l’énergie cinétique des atomes et des molécules. Cette valeur, moyennée sur un grand nombre de particules se déplaçant de manière aléatoire, s'avère être une mesure de ce qu'on appelle la température corporelle. Les particules d’un corps chauffé se déplacent plus rapidement que celles d’un corps froid.

La notion de température étant étroitement liée à l’énergie cinétique moyenne des particules, il serait naturel d’utiliser le joule comme unité de mesure. Cependant, l'énergie du mouvement thermique des particules est très faible par rapport au joule, l'utilisation de cette quantité n'est donc pas pratique. Le mouvement thermique est mesuré dans d'autres unités, dérivées des joules via le facteur de conversion « k ».

Si la température T est mesurée en kelvins (K), alors sa relation avec l'énergie cinétique moyenne du mouvement de translation des atomes d'un gaz parfait a la forme

E k = (3/2) kT, (1)

Où k- un facteur de conversion qui détermine quelle partie d'un joule est contenue dans un kelvin. Ampleur k appelée constante de Boltzmann.

Considérant que la pression peut également être exprimée en termes d’énergie moyenne du mouvement moléculaire

p=(2/3)n Ek (2)

Où n = N/V, V- volume occupé par le gaz, N- nombre total de molécules dans ce volume

L’équation d’état d’un gaz parfait sera :

p = nkT

Si le nombre total de molécules est représenté par N = µN A, Où µ - nombre de moles de gaz, N / A- Nombre d'Avagadro, c'est-à-dire le nombre de particules par mole, on obtient facilement la célèbre équation de Clapeyron-Mendeleev :

PV = µ RT, où R. - constante molaire des gaz R.= N A .k

ou pour une taupe PV = N / A . kT(3)

Ainsi, la température est un paramètre artificiellement introduit dans l’équation d’état. À l'aide de l'équation d'état, la température thermodynamique T peut être déterminée si tous les autres paramètres et constantes sont connus. De cette définition de la température il ressort évidemment que les valeurs de T dépendront de la constante de Boltzmann. Peut-on choisir une valeur arbitraire pour ce coefficient de proportionnalité et ensuite s’y fier ? Non. Après tout, on peut ainsi obtenir une valeur arbitraire pour le point triple de l'eau, alors qu'on devrait obtenir une valeur de 273,16 K ! La question se pose : pourquoi exactement 273,16 K ?

Les raisons en sont purement historiques et non physiques. Le fait est que dans les premières échelles de température, des valeurs exactes ont été adoptées pour deux états de l'eau à la fois - le point de solidification (0°C) et le point d'ébullition (100°C). Il s'agissait de valeurs arbitraires choisies par commodité. En considérant qu'un degré Celsius est égal à un degré Kelvin et en mesurant la température thermodynamique avec un thermomètre à gaz calibré en ces points, nous avons obtenu par extrapolation une valeur du zéro absolu (0 °K) - 273,15 °C. Bien entendu, cette valeur ne peut être considérée comme exacte que si les mesures effectuées avec un thermomètre à gaz étaient absolument exactes. C'est faux. Par conséquent, en fixant la valeur de 273,16 K pour le point triple de l'eau, et en mesurant le point d'ébullition de l'eau avec un thermomètre à gaz plus avancé, vous pouvez obtenir une valeur légèrement différente pour une ébullition à partir de 100°C. Par exemple, la valeur la plus réaliste est désormais de 99,975 °C. Et ce uniquement parce que les premiers travaux avec un thermomètre à gaz ont donné une valeur erronée du zéro absolu. Ainsi, on fixe soit le zéro absolu, soit un intervalle de 100°C entre les points de solidification et d'ébullition de l'eau. Si nous fixons l’intervalle et répétons les mesures pour extrapoler jusqu’au zéro absolu, nous obtenons -273,22 °C.

En 1954, le CIPM a adopté une résolution sur le passage à une nouvelle définition de Kelvin, qui n'avait rien à voir avec l'intervalle 0 -100 °C. Il attribuait en fait la valeur de 273,16 K (0,01 °C) au point triple de l'eau et « laissait le point d'ébullition de l'eau flotter librement » à environ 100 °C. Au lieu de « degré Kelvin » pour l'unité de température, simplement « kelvin » a été introduit.

De la formule (3), il résulte qu'en attribuant une valeur fixe de 273,16 K à T dans un état aussi stable et bien reproductible du système que le point triple de l'eau, la valeur de la constante k peut être déterminée expérimentalement. Jusqu'à récemment, les valeurs expérimentales les plus précises de la constante de Boltzmann k étaient obtenues par la méthode des gaz extrêmement raréfiés.

Il existe d'autres méthodes pour obtenir la constante de Boltzmann, basées sur l'utilisation de lois incluant le paramètre kT.

Il s'agit de la loi de Stefan-Boltzmann, selon laquelle l'énergie totale du rayonnement thermique E(T) est une quatrième fonction puissance de CT.
Équation reliant le carré de la vitesse du son dans un gaz parfait à 0 2 dépendance linéaire avec CT.
Équation pour la tension de bruit quadratique moyenne sur la résistance électrique V 2, également linéairement dépendante de CT.

Installations pour la mise en œuvre des méthodes de détermination ci-dessus CT sont appelés instruments de thermométrie absolue ou de thermométrie primaire.

Ainsi, il existe de nombreuses conventions pour déterminer les valeurs de température en kelvins plutôt qu'en joules. L'essentiel est que le coefficient de proportionnalité lui-même k entre les unités de température et d’énergie n’est pas constante. Cela dépend de la précision des mesures thermodynamiques actuellement réalisables. Cette approche n'est pas très pratique pour les thermomètres primaires, notamment ceux fonctionnant dans une plage de température éloignée du point triple. Leurs lectures dépendront des changements dans la valeur de la constante de Boltzmann.

Chaque changement dans l’échelle internationale pratique des températures est le résultat de recherches scientifiques menées par des centres métrologiques du monde entier. L'introduction d'une nouvelle édition de l'échelle de température affecte l'étalonnage de tous les instruments de mesure de la température.

Chaque personne est confrontée quotidiennement au concept de température. Le terme est fermement entré dans notre vie quotidienne : nous réchauffons des aliments au four à micro-ondes ou cuisons des aliments au four, nous nous intéressons au temps qu'il fait dehors ou découvrons si l'eau de la rivière est froide - tout cela est étroitement lié à ce concept . Qu'est-ce que la température, que signifie ce paramètre physique, comment est-il mesuré ? Nous répondrons à ces questions et à d’autres dans l’article.

Quantité physique

Regardons ce qu'est la température du point de vue d'un système isolé en équilibre thermodynamique. Le terme vient du latin et signifie « bon mélange », « état normal », « proportionnalité ». Cette quantité caractérise l'état d'équilibre thermodynamique de tout système macroscopique. Dans le cas où il est hors d'équilibre, il y a au fil du temps une transition d'énergie des objets plus chauffés vers des objets moins chauffés. Le résultat est une égalisation (changement) de température dans tout le système. C'est le premier postulat (loi zéro) de la thermodynamique.

La température détermine la distribution des particules constitutives du système par niveaux d'énergie et vitesses, le degré d'ionisation des substances, les propriétés du rayonnement électromagnétique d'équilibre des corps et la densité volumétrique totale du rayonnement. Étant donné que pour un système en équilibre thermodynamique, les paramètres répertoriés sont égaux, ils sont généralement appelés température du système.

Plasma

En plus des corps d'équilibre, il existe des systèmes dans lesquels l'état est caractérisé par plusieurs valeurs de température qui ne sont pas égales les unes aux autres. Un bon exemple est le plasma. Il est constitué d’électrons (particules chargées légères) et d’ions (particules chargées lourdes). Lorsqu’ils entrent en collision, un transfert rapide d’énergie se produit d’un électron à l’autre et d’un ion à l’autre. Mais entre éléments hétérogènes, il y a une lente transition. Le plasma peut être dans un état dans lequel les électrons et les ions sont individuellement proches de l’équilibre. Dans ce cas, il est possible de supposer des températures distinctes pour chaque type de particule. Cependant, ces paramètres seront différents les uns des autres.

Aimants

Dans les corps dans lesquels les particules ont un moment magnétique, le transfert d'énergie se produit généralement lentement : des degrés de liberté translationnels aux degrés de liberté magnétiques, qui sont associés à la possibilité de changer les directions du moment. Il s'avère qu'il existe des états dans lesquels le corps est caractérisé par une température qui ne coïncide pas avec le paramètre cinétique. Cela correspond au mouvement vers l’avant des particules élémentaires. La température magnétique détermine une partie de l’énergie interne. Cela peut être à la fois positif et négatif. Au cours du processus d’égalisation, l’énergie sera transférée des particules ayant une température plus élevée aux particules ayant une température plus basse si elles sont toutes deux positives ou négatives. Dans la situation inverse, ce processus se déroulera dans la direction opposée - la température négative sera « supérieure » à la température positive.

Pourquoi est-ce nécessaire ?

Le paradoxe est que l'homme moyen, pour effectuer le processus de mesure aussi bien dans la vie quotidienne que dans l'industrie, n'a même pas besoin de savoir ce qu'est la température. Il lui suffira de comprendre qu'il s'agit du degré d'échauffement d'un objet ou d'un environnement, d'autant plus que ces termes nous sont familiers depuis l'enfance. En effet, la plupart des instruments pratiques conçus pour mesurer ce paramètre mesurent en réalité d’autres propriétés des substances qui changent en fonction du niveau de chauffage ou de refroidissement. Par exemple, la pression, la résistance électrique, le volume, etc. De plus, ces lectures sont recalculées manuellement ou automatiquement à la valeur requise.

Il s'avère que pour déterminer la température, il n'est pas nécessaire d'étudier la physique. La majeure partie de la population de notre planète vit selon ce principe. Si le téléviseur fonctionne, il n'est pas nécessaire de comprendre les processus transitoires des dispositifs à semi-conducteurs, d'étudier la prise ou la manière dont le signal est reçu. Les gens sont habitués au fait que dans chaque domaine, il existe des spécialistes capables de réparer ou de déboguer le système. La personne moyenne ne veut pas se fatiguer le cerveau, car il est bien préférable de regarder un feuilleton ou un football sur la « boîte » en sirotant une bière fraîche.

Et je veux savoir

Mais il y a des gens, le plus souvent des étudiants, qui, soit par curiosité, soit par nécessité, sont obligés d'étudier la physique et de déterminer quelle est réellement la température. En conséquence, dans leur recherche, ils se retrouvent dans la jungle de la thermodynamique et étudient ses lois zéro, première et deuxième. De plus, un esprit curieux devra comprendre l’entropie. Et à la fin de son parcours, il admettra probablement que définir la température comme paramètre d'un système thermique réversible, qui ne dépend pas du type de substance de travail, n'ajoutera pas de clarté au sens de ce concept. Et tout de même, la partie visible sera quelques degrés acceptés par le système international d'unités (SI).

La température comme énergie cinétique

Une approche plus « tangible » est appelée théorie de la cinétique moléculaire. De là naît l’idée que la chaleur est considérée comme une forme d’énergie. Par exemple, l'énergie cinétique des molécules et des atomes, un paramètre moyenné sur un grand nombre de particules en mouvement chaotique, s'avère être une mesure de ce qu'on appelle communément la température d'un corps. Ainsi, les particules dans un système chauffé se déplacent plus rapidement que dans un système froid.

Le terme en question étant étroitement lié à l’énergie cinétique moyenne d’un groupe de particules, il serait tout à fait naturel d’utiliser le joule comme unité de mesure de température. Cependant, cela ne se produit pas, ce qui s'explique par le fait que l'énergie de mouvement thermique des particules élémentaires est très faible par rapport au joule. Son utilisation n’est donc pas pratique. Le mouvement thermique est mesuré en unités dérivées des joules à l'aide d'un facteur de conversion spécial.

Unités de température

Aujourd'hui, trois unités principales sont utilisées pour afficher ce paramètre. Dans notre pays, la température est généralement déterminée en degrés Celsius. Cette unité de mesure est basée sur le point de solidification de l'eau - la valeur absolue. C'est le point de départ. C'est-à-dire que la température de l'eau à laquelle la glace commence à se former est nulle. Dans ce cas, l’eau sert de critère exemplaire. Cette convention a été adoptée par commodité. La deuxième valeur absolue est la température de la vapeur, c'est-à-dire le moment où l'eau passe de l'état liquide à l'état gazeux.

L’unité suivante est le degré Kelvin. L'origine de ce système est considérée comme le point. Ainsi, un degré Kelvin est égal à un. La seule différence est l'origine. Nous constatons que zéro Kelvin sera égal à moins 273,16 degrés Celsius. En 1954, la Conférence générale des poids et mesures a décidé de remplacer le terme « kelvin » pour l'unité de température par « kelvin ».

La troisième unité de mesure communément acceptée est le degré Fahrenheit. Jusqu’en 1960, ils étaient largement utilisés dans tous les pays anglophones. Cependant, cette unité est encore utilisée dans la vie quotidienne aux États-Unis. Le système est fondamentalement différent de ceux décrits ci-dessus. Le point de départ est le point de congélation d'un mélange de sel, d'ammoniac et d'eau dans un rapport 1:1:1. Ainsi, sur l'échelle Fahrenheit, le point de congélation de l'eau est de plus 32 degrés et le point d'ébullition est de plus 212 degrés. Dans ce système, un degré équivaut à 1/180 de la différence entre ces températures. Ainsi, la plage de 0 à +100 degrés Fahrenheit correspond à la plage de -18 à +38 Celsius.

Température zéro absolu

Voyons ce que signifie ce paramètre. Le zéro absolu est la valeur de la température limite à laquelle la pression d'un gaz parfait devient nulle pour un volume fixe. C'est la valeur la plus basse dans la nature. Comme l’avait prédit Mikhaïlo Lomonossov, « c’est le plus grand ou le dernier degré de froid ». Il s'ensuit que des volumes égaux de gaz, soumis à la même température et pression, contiennent le même nombre de molécules. Qu’est-ce qui en découle ? Il existe une température minimale d'un gaz à laquelle sa pression ou son volume devient nul. Cette valeur absolue correspond à zéro Kelvin, soit 273 degrés Celsius.

Quelques faits intéressants sur le système solaire

La température à la surface du Soleil atteint 5 700 Kelvin et au centre du noyau, 15 millions de Kelvin. Les planètes du système solaire diffèrent grandement les unes des autres en termes de niveaux de chauffage. Ainsi, la température au cœur de notre Terre est approximativement la même qu’à la surface du Soleil. Jupiter est considérée comme la planète la plus chaude. La température au centre de son noyau est cinq fois plus élevée qu’à la surface du Soleil. Mais la valeur la plus basse du paramètre a été enregistrée à la surface de la Lune - elle n'était que de 30 Kelvin. Cette valeur est encore plus faible qu'à la surface de Pluton.

Faits sur la Terre

1. La température la plus élevée enregistrée par l’homme était de 4 milliards de degrés Celsius. Cette valeur est 250 fois supérieure à la température du noyau solaire. Le record a été établi par le Brookhaven Natural Laboratory de New York dans un collisionneur d'ions d'environ 4 kilomètres de long.

2. La température sur notre planète n’est pas non plus toujours idéale et confortable. Par exemple, dans la ville de Verkhnoyansk en Yakoutie, la température en hiver descend jusqu'à moins 45 degrés Celsius. Mais dans la ville éthiopienne de Dallol, la situation est inverse. Là, la température annuelle moyenne est de plus 34 degrés.

3. Les conditions de travail les plus extrêmes sont enregistrées dans les mines d’or d’Afrique du Sud. Les mineurs travaillent à une profondeur de trois kilomètres à une température de plus 65 degrés Celsius.

Définition thermodynamique

Histoire de l'approche thermodynamique

Le mot « température » est apparu à l'époque où les gens croyaient que les corps plus chauffés contenaient une plus grande quantité d'une substance spéciale - calorique, que les corps moins chauffés. Par conséquent, la température était perçue comme la force d’un mélange de matière corporelle et de calories. Pour cette raison, les unités de mesure du titre des boissons alcoolisées et de la température sont appelées les mêmes degrés.

Détermination de la température en physique statistique

Les instruments de mesure de la température sont souvent calibrés sur des échelles relatives – Celsius ou Fahrenheit.

En pratique, la température est également mesurée

Le thermomètre pratique le plus précis est le thermomètre à résistance de platine. Les dernières méthodes de mesure de la température ont été développées, basées sur la mesure des paramètres du rayonnement laser.

Unités de température et échelle

Puisque la température est l'énergie cinétique des molécules, il est clair qu'il est plus naturel de la mesurer en unités d'énergie (c'est-à-dire dans le système SI en joules). Cependant, la mesure de la température a commencé bien avant la création de la théorie de la cinétique moléculaire, de sorte que les échelles pratiques mesurent la température en unités conventionnelles - les degrés.

Température absolue. Échelle de température Kelvin

Le concept de température absolue a été introduit par W. Thomson (Kelvin), c'est pourquoi l'échelle de température absolue est appelée échelle Kelvin ou échelle de température thermodynamique. L'unité de température absolue est le kelvin (K).

L'échelle de température absolue est ainsi appelée parce que la mesure de l'état fondamental de la limite inférieure de température est le zéro absolu, c'est-à-dire la température la plus basse possible à laquelle il est en principe impossible d'extraire de l'énergie thermique d'une substance.

Le zéro absolu est défini comme 0 K, ce qui est égal à −273,15 °C.

L'échelle de température Kelvin est une échelle qui commence au zéro absolu.

Le développement, basé sur l'échelle thermodynamique Kelvin, d'échelles pratiques internationales basées sur des points de référence - transitions de phase de substances pures déterminées par des méthodes de thermométrie primaires est d'une grande importance. La première échelle internationale de température a été adoptée en 1927 par ITS-27. Depuis 1927, l'échelle a été redéfinie à plusieurs reprises (MTSh-48, MPTS-68, MTSH-90) : les températures de référence et les méthodes d'interpolation ont changé, mais le principe reste le même - la base de l'échelle est un ensemble de transitions de phase de substances pures avec certaines valeurs de températures thermodynamiques et des instruments d'interpolation calibrés en ces points. L'échelle ITS-90 est actuellement en vigueur. Le document principal (Règlement sur l'échelle) établit la définition du Kelvin, les valeurs des températures de transition de phase (points de référence) et les méthodes d'interpolation.

Les échelles de température utilisées dans la vie quotidienne - Celsius et Fahrenheit (utilisées principalement aux États-Unis) - ne sont pas absolues et sont donc peu pratiques pour mener des expériences dans des conditions où la température descend en dessous du point de congélation de l'eau, c'est pourquoi la température doit être exprimée nombre négatif. Pour de tels cas, des échelles de température absolues ont été introduites.

L'une d'elles s'appelle l'échelle de Rankine et l'autre l'échelle thermodynamique absolue (échelle Kelvin) ; leurs températures sont mesurées respectivement en degrés Rankine (°Ra) et kelvins (K). Les deux échelles commencent à la température zéro absolue. Ils diffèrent en ce que le prix d'une division sur l'échelle Kelvin est égal au prix d'une division sur l'échelle Celsius, et le prix d'une division sur l'échelle Rankine est équivalent au prix d'une division des thermomètres sur l'échelle Fahrenheit. Le point de congélation de l'eau à pression atmosphérique standard correspond à 273,15 K, 0 °C, 32 °F.

L'échelle Kelvin est liée au point triple de l'eau (273,16 K) et la constante de Boltzmann en dépend. Cela crée des problèmes avec la précision de l’interprétation des mesures à haute température. Le BIPM envisage actuellement la possibilité de passer à une nouvelle définition de Kelvin et de fixer la constante de Boltzmann, au lieu de faire référence à la température du point triple. .

Celsius

En technologie, en médecine, en météorologie et dans la vie quotidienne, on utilise l'échelle Celsius dans laquelle la température du point triple de l'eau est de 0,008 °C et, par conséquent, le point de congélation de l'eau à une pression de 1 atm est de 0 °. C. Actuellement, l'échelle Celsius est déterminée par l'échelle Kelvin : le prix d'une division sur l'échelle Celsius est égal au prix d'une division sur l'échelle Kelvin, t(°C) = T(K) - 273,15. Ainsi, le point d'ébullition de l'eau, initialement choisi par Celsius comme point de référence de 100 °C, a perdu de son importance, et les estimations modernes placent le point d'ébullition de l'eau à pression atmosphérique normale à environ 99,975 °C. très pratique, puisque l'eau est très répandue sur notre planète et que notre vie repose sur elle. Zéro Celsius est un point particulier pour la météorologie car il est associé au gel de l'eau atmosphérique. L'échelle a été proposée par Anders Celsius en 1742.

Fahrenheit

En Angleterre et notamment aux USA, l'échelle Fahrenheit est utilisée. Zéro degré Celsius équivaut à 32 degrés Fahrenheit et 100 degrés Celsius équivaut à 212 degrés Fahrenheit.

La définition actuelle de l'échelle Fahrenheit est la suivante : c'est une échelle de température dans laquelle 1 degré (1 °F) est égal à 1/180ème de la différence entre le point d'ébullition de l'eau et la température de fonte de la glace à pression atmosphérique, et le point de fusion de la glace est de +32 °F. La température sur l'échelle Fahrenheit est liée à la température sur l'échelle Celsius (t °C) par le rapport t °C = 5/9 (t °F - 32), t °F = 9/5 t °C + 32. Proposé par G. Fahrenheit en 1724 année.

Échelle de Réaumur

Transitions à différentes échelles

Comparaison des échelles de température

¹ La température moyenne normale du corps humain est de 36,6 °C ±0,7 °C, ou 98,2 °F ±1,3 °F. La valeur communément citée de 98,6°F est une conversion exacte en Fahrenheit de la valeur allemande du 19ème siècle de 37°C. Cependant, cette valeur ne se situe pas dans la plage de température moyenne normale du corps humain, car la température des différentes parties du corps est différente.

Certaines valeurs de ce tableau sont arrondies.

Caractéristiques des transitions de phase

Pour décrire les points de transition de phase de diverses substances, les valeurs de température suivantes sont utilisées :

• Température de recuit
• Température de frittage
• Température de synthèse
• Température de l'air
• Température du sol
• Température homologue
• Température de Debye (Température caractéristique)

Voir aussi

Remarques

Littérature