તાપમાનના માપદંડ કઈ શાળાના છે? સંપૂર્ણ તાપમાન સ્કેલ

આ લેખમાંની સામગ્રી તાપમાન જેવા મહત્વપૂર્ણ ખ્યાલનો ખ્યાલ આપે છે. ચાલો એક વ્યાખ્યા આપીએ, તાપમાનમાં ફેરફારના સિદ્ધાંત અને તાપમાનના ભીંગડા બાંધવા માટેની યોજનાને ધ્યાનમાં લઈએ.

તાપમાન શું છે

તાપમાનએક સ્કેલર ભૌતિક જથ્થો છે જે શરીરની મેક્રોસ્કોપિક સિસ્ટમની થર્મોડાયનેમિક સંતુલનની સ્થિતિનું વર્ણન કરે છે.

તાપમાનની વિભાવનાનો ઉપયોગ ભૌતિક જથ્થા તરીકે પણ થાય છે જે શરીરની ગરમીની ડિગ્રી નક્કી કરે છે, પરંતુ માત્ર આવા અર્થઘટન શબ્દના અર્થને સમજવા માટે પૂરતું નથી. તમામ ભૌતિક વિભાવનાઓ અમુક મૂળભૂત કાયદાઓ સાથે સંબંધિત છે અને તેનો અર્થ ફક્ત આ કાયદાઓ અનુસાર જ આપવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, તાપમાન શબ્દ થર્મલ સંતુલનની વિભાવના સાથે અને મેક્રોસ્કોપિક અપરિવર્તનશીલતાના કાયદા સાથે સંકળાયેલ છે.

સિસ્ટમ બનાવતા શરીરના થર્મોડાયનેમિક સંતુલનની ઘટના આ સંસ્થાઓના સમાન તાપમાનની હાજરી સૂચવે છે. તાપમાન માત્ર પરોક્ષ રીતે માપી શકાય છે, શરીરના આવા ભૌતિક ગુણધર્મોના તાપમાન પરની અવલંબન કે જે સીધી રીતે માપી શકાય છે.

વ્યાખ્યા 2

તાપમાન મૂલ્ય મેળવવા માટે વપરાતા પદાર્થો અથવા સંસ્થાઓ કહેવામાં આવે છે થર્મોમેટ્રિક.

ચાલો કહીએ કે થર્મલ સંપર્કમાં બે થર્મલી ઇન્સ્યુલેટેડ સંસ્થાઓ લાવવામાં આવે છે. એક શરીર ઊર્જાના પ્રવાહને બીજામાં સ્થાનાંતરિત કરશે: હીટ ટ્રાન્સફરની પ્રક્રિયા શરૂ થશે. આ કિસ્સામાં, ગરમી આપતું શરીર ગરમીના પ્રવાહને "પ્રાપ્ત" કરતા શરીર કરતાં અનુરૂપ રીતે ઊંચું તાપમાન ધરાવે છે. તે સ્પષ્ટ છે કે થોડા સમય પછી હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયા બંધ થઈ જશે અને થર્મલ સંતુલન થશે: એવું માનવામાં આવે છે કે શરીરના તાપમાન એકબીજાની તુલનામાં સમાન છે, તેમના મૂલ્યો પ્રારંભિક તાપમાન મૂલ્યો વચ્ચેના અંતરાલમાં ક્યાંક હશે. . આમ, તાપમાન થર્મલ સમતુલાના માર્કર તરીકે કામ કરે છે. તે તારણ આપે છે કે કોઈપણ મૂલ્ય t જે જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે:

1. t 1 > t 2 , જ્યારે પ્રથમ શરીરથી બીજામાં ગરમીનું સ્થાનાંતરણ થાય છે;
2. t 1 " = t 2 " = t , t 1 > t > t 2 , જ્યારે થર્મલ સંતુલન સ્થાપિત થાય છે, ત્યારે તેને તાપમાન તરીકે લઈ શકાય છે.

અમે એ પણ નોંધીએ છીએ કે શરીરનું થર્મલ સંતુલન ટ્રાન્ઝિટિવિટીના કાયદાને આધીન છે.

વ્યાખ્યા 3

સંક્રમણનો કાયદો: જ્યારે બે શરીર ત્રીજા સાથે સંતુલનમાં હોય છે, ત્યારે તેઓ એકબીજા સાથે થર્મલ સંતુલનમાં હોય છે.

તાપમાનની આ વ્યાખ્યાનું એક મહત્વનું લક્ષણ તેની અસ્પષ્ટતા છે. પ્રસ્થાપિત આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવા માટે વિવિધ જથ્થાઓ પસંદ કરીને (જે તાપમાન માપવાની રીતને અસર કરશે), વિવિધ તાપમાનના ભીંગડા મેળવવાનું શક્ય છે.

વ્યાખ્યા 4

તાપમાન સ્કેલતાપમાનના અંતરાલને ભાગોમાં વિભાજીત કરવાની એક પદ્ધતિ છે.

ચાલો એક ઉદાહરણ જોઈએ.

ઉદાહરણ 1

તાપમાન માપવા માટેનું જાણીતું ઉપકરણ થર્મોમીટર છે. વિચારણા માટે, ચાલો વિવિધ ઉપકરણોના થર્મોમીટર્સ લઈએ. પ્રથમ થર્મોમીટરની રુધિરકેશિકામાં પારાના સ્તંભ દ્વારા રજૂ થાય છે, અને અહીં તાપમાન મૂલ્ય આ સ્તંભની લંબાઈ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે ઉપર દર્શાવેલ શરતો 1 અને 2 ને પૂર્ણ કરે છે.

અને તાપમાન માપવાની એક વધુ રીત: થર્મોકોપલનો ઉપયોગ કરીને - ગેલ્વેનોમીટર સાથેનું વિદ્યુત સર્કિટ અને ભિન્ન ધાતુઓના બે જંકશન (આકૃતિ 1 ).

ચિત્ર 1

એક જંકશન નિશ્ચિત તાપમાનવાળા વાતાવરણમાં છે (અમારા ઉદાહરણમાં, આ પીગળતો બરફ છે), બીજો એવા વાતાવરણમાં છે જેનું તાપમાન નક્કી કરવું જરૂરી છે. અહીં, તાપમાનની નિશાની એ થર્મોકોલનું ઇએમએફ છે.

તાપમાન માપવાની આ પદ્ધતિઓ સમાન પરિણામો આપશે નહીં. અને એક તાપમાનથી બીજા તાપમાનમાં સંક્રમણ કરવા માટે, એક માપાંકન વળાંક બાંધવો જોઈએ જે પારાના સ્તંભની લંબાઈ પર થર્મોકોલના emf ની અવલંબન સ્થાપિત કરશે. આ કિસ્સામાં, પારાના થર્મોમીટરના સમાન સ્કેલને થર્મોકોપલ (અથવા તેનાથી વિપરીત) ના અસમાન સ્કેલમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. પારાના થર્મોમીટર અને થર્મોકોલના સમાન તાપમાન માપન ભીંગડા બે સંપૂર્ણપણે અલગ તાપમાનના ભીંગડા બનાવે છે જેના પર એક જ સ્થિતિમાં શરીરનું તાપમાન અલગ-અલગ હશે. થર્મોમીટર્સને ધ્યાનમાં લેવાનું પણ શક્ય છે જે ડિઝાઇનમાં સમાન હોય છે, પરંતુ વિવિધ "થર્મલ બોડીઝ" (ઉદાહરણ તરીકે, પારો અને આલ્કોહોલ) ધરાવે છે: અમે આ કિસ્સામાં સમાન તાપમાનના ભીંગડાને અવલોકન કરીશું નહીં. આલ્કોહોલ કૉલમની લંબાઈ વિરુદ્ધ પારાના સ્તંભની લંબાઈનો ગ્રાફ રેખીય રહેશે નહીં.

ઉપરોક્તમાંથી આપણે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે તાપમાનની વિભાવના, થર્મલ સંતુલનના નિયમોના આધારે, અસ્પષ્ટ છે. આ તાપમાન પ્રયોગમૂલક છે અને માપન પદ્ધતિ પર આધાર રાખે છે. એક મનસ્વી બિંદુ પ્રયોગમૂલક તાપમાન સ્કેલના "શૂન્ય" તરીકે લેવામાં આવે છે. પ્રયોગમૂલક તાપમાનની વ્યાખ્યા અનુસાર, માત્ર તાપમાનનો તફાવત અથવા તેના ફેરફારનો ભૌતિક અર્થ છે. કોઈપણ પ્રયોગમૂલક તાપમાન સ્કેલને થર્મોમેટ્રિક ગુણધર્મ અને થર્મોડાયનેમિક તાપમાન વચ્ચેના સંબંધની પ્રકૃતિને ધ્યાનમાં લેતા સુધારાનો ઉપયોગ કરીને થર્મોડાયનેમિક તાપમાન સ્કેલમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.

માપન માટે તાપમાન સ્કેલ બનાવવા માટે, બે નિશ્ચિત સંદર્ભ બિંદુઓ બે આંકડાકીય તાપમાન મૂલ્યોને સોંપવામાં આવે છે. આ પછી, સંદર્ભ બિંદુઓને સોંપેલ સંખ્યાત્મક મૂલ્યોમાં તફાવતને રેન્ડમ પસંદ કરેલા ભાગોની આવશ્યક સંખ્યામાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, પરિણામે તાપમાન માપનનું એકમ બને છે.

પ્રારંભિક બિંદુ અને માપનના એકમ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા પ્રારંભિક મૂલ્યો રાસાયણિક રીતે શુદ્ધ પદાર્થોના એકત્રીકરણની એક સ્થિતિમાંથી બીજી સ્થિતિમાં સંક્રમણનું તાપમાન છે, ઉદાહરણ તરીકે, બરફનું ગલન તાપમાન t 0 અને સામાન્ય રીતે પાણીનું ઉત્કલન બિંદુ t k. વાતાવરણીય દબાણ (Pa ≈ 10 5 Pa ) . વિવિધ પ્રકારના તાપમાન માપન સ્કેલમાં t 0 અને t k જથ્થાના અલગ અલગ અર્થ છે:

• સેલ્સિયસ સ્કેલ (સેન્ટીગ્રેડ સ્કેલ) અનુસાર: પાણીનું ઉત્કલન બિંદુ tk = 100 ° C, બરફનું ગલનબિંદુ t0 = 0 ° C. સેલ્સિયસ સ્કેલમાં, પાણીના ત્રિવિધ બિંદુનું તાપમાન 0.01 ° સે છે. 0.06 એટીએમનું દબાણ.

પાણીનું ટ્રિપલ બિંદુ- આવા તાપમાન અને દબાણ કે જેના પર પાણીની ત્રણેય એકંદર સ્થિતિ એક સાથે સંતુલનમાં અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે: પ્રવાહી, ઘન (બરફ) અને વરાળ.

• ફેરનહીટ સ્કેલ મુજબ: પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ tk = 212 °F; બરફનું ગલન તાપમાન t 0 = 32 ° સે.

ડિગ્રી સેલ્સિયસ અને ફેરનહીટમાં દર્શાવવામાં આવેલા તાપમાનમાં તફાવત નીચેના અભિવ્યક્તિ અનુસાર સમતળ કરવામાં આવે છે:

t°C 100 = t°F - 32,180 અથવા t°F = 1.8°C + 32.

આ સ્કેલ પર શૂન્યને 1: 1: 1 ગુણોત્તરમાં લેવામાં આવેલા પાણી, એમોનિયા અને મીઠાના મિશ્રણના ઠંડું બિંદુ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.

• કેલ્વિન સ્કેલ મુજબ: પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ t k = 373 K; બરફનું ગલન તાપમાન t 0 = 273 K. અહીં તાપમાન સંપૂર્ણ શૂન્ય (t = 273.15 ° C) થી માપવામાં આવે છે અને તેને થર્મોડાયનેમિક અથવા સંપૂર્ણ તાપમાન કહેવામાં આવે છે. T = 0 K - આ તાપમાન મૂલ્ય થર્મલ વધઘટની સંપૂર્ણ ગેરહાજરીને અનુરૂપ છે.

સેલ્સિયસ સ્કેલ અને કેલ્વિન સ્કેલ પર તાપમાનના મૂલ્યો નીચેની અભિવ્યક્તિ અનુસાર એકબીજા સાથે સંબંધિત છે:

T(K) = t°C + 273.15°C.

• Reaumur સ્કેલ મુજબ: પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ tk = 80 ° R; બરફનું ગલન તાપમાન t 0 = 0 ° R. રેઉમરના થર્મોમીટરમાં દારૂનો ઉપયોગ થતો હતો; આ ક્ષણે સ્કેલ લગભગ ઉપયોગમાં લેવાતું નથી.

ડીગ્રી સેલ્સિયસ અને ડીગ્રી રેયુમુરમાં દર્શાવવામાં આવેલ તાપમાન નીચે મુજબ સંબંધિત છે:

1°C = 0.8°R.

• રેન્કાઇન સ્કેલ મુજબ: પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ t k = 671.67 ° R a ; બરફનું ગલન તાપમાન t0 = 491.67 ° R a. સ્કેલની શરૂઆત સંપૂર્ણ શૂન્યને અનુરૂપ છે. રેન્કાઇન સ્કેલ પર ઠંડું અને ઉકળતા પાણીના સંદર્ભ બિંદુઓ વચ્ચેની ડિગ્રીની સંખ્યા ફેરનહીટ સ્કેલની સમાન છે અને તે 180 જેટલી છે.

કેલ્વિન અને રેન્કીન તાપમાન આના દ્વારા સંબંધિત છે:

°R a = °F + 459.67.

ડિગ્રી ફેરનહીટને સૂત્ર અનુસાર ડિગ્રી રેન્કાઇનમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે:

°R a = °F + 459.67.

સેલ્સિયસ સ્કેલ રોજિંદા જીવનમાં અને તકનીકી ઉપકરણોમાં સૌથી વધુ લાગુ પડે છે (સ્કેલ એકમ ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે, જે °C તરીકે સૂચવવામાં આવે છે).

ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, તેઓ થર્મોડાયનેમિક તાપમાનનો ઉપયોગ કરે છે, જે માત્ર અનુકૂળ નથી, પરંતુ તેનો ઊંડો ભૌતિક અર્થ પણ છે, કારણ કે તેને પરમાણુની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. થર્મોડાયનેમિક તાપમાનનું એકમ ડિગ્રી કેલ્વિન (1968 સુધી) અથવા હવે ફક્ત કેલ્વિન (K) છે, જે CI માં મૂળભૂત એકમોમાંનું એક છે તાપમાન T = 0 K, ઉપર જણાવ્યા મુજબ, સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાન કહેવાય છે.

સામાન્ય રીતે, આધુનિક થર્મોમેટ્રી આદર્શ ગેસ સ્કેલ પર આધારિત છે: દબાણને થર્મોમેટ્રિક મૂલ્ય તરીકે લેવામાં આવે છે. ગેસ થર્મોમીટરનો સ્કેલ સંપૂર્ણ છે (T = 0, p = 0). વ્યવહારિક સમસ્યાઓ હલ કરતી વખતે, આ તાપમાન સ્કેલનો ઉપયોગ કરવો મોટેભાગે જરૂરી છે.

ઉદાહરણ 2

તે સ્વીકારવામાં આવે છે કે વ્યક્તિ માટે આરામદાયક ઓરડામાં તાપમાન + 18 ° C થી + 22 ° C સુધીની રેન્જમાં છે. થર્મોડાયનેમિક સ્કેલ અનુસાર આરામ તાપમાન અંતરાલની સીમાઓની ગણતરી કરવી જરૂરી છે.

ઉકેલ

ચાલો આધાર તરીકે ગુણોત્તર T (K) = t ° C + 273.15 ° C લઈએ.

ચાલો થર્મોડાયનેમિક સ્કેલ પર આરામ તાપમાનની નીચલા અને ઉપલા મર્યાદાઓની ગણતરી કરીએ:

T = 18 + 273 ≈ 291 (K) ; T = 22 + 273 ≈ 295 (K) .

જવાબ:થર્મોડાયનેમિક સ્કેલ પર આરામ તાપમાન અંતરાલની સીમાઓ 291 K થી 295 K ની રેન્જમાં છે.

ઉદાહરણ 3

કયા તાપમાને સેલ્સિયસ સ્કેલ અને ફેરનહીટ સ્કેલ પર થર્મોમીટર રીડિંગ્સ સમાન હશે તે નિર્ધારિત કરવું જરૂરી છે.

ઉકેલ

આકૃતિ 2

ચાલો આધાર તરીકે ગુણોત્તર t ° F = 1.8 t ° C + 32 લઈએ.

સમસ્યાની શરતો અનુસાર, તાપમાન સમાન છે, પછી નીચેની અભિવ્યક્તિ ઘડવાનું શક્ય છે:

x = 1.8 x + 32.

ચાલો પરિણામી રેકોર્ડમાંથી x ચલ વ્યાખ્યાયિત કરીએ:

x = - 32 0, 8 = - 40 ° સે.

જવાબ:- 40 ° સે (અથવા - 40 ° ફે) ના તાપમાને, સેલ્સિયસ અને ફેરનહીટ ભીંગડા પર થર્મોમીટર રીડિંગ્સ સમાન હશે.

જો તમને ટેક્સ્ટમાં કોઈ ભૂલ દેખાય છે, તો કૃપા કરીને તેને હાઇલાઇટ કરો અને Ctrl+Enter દબાવો

તાપમાનને ભૌતિક જથ્થા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે જે શરીરની ગરમીની ડિગ્રી દર્શાવે છે, પરંતુ તાપમાનની વિભાવનાના અર્થ અને મહત્વને સમજવા માટે આ પૂરતું નથી. આ વાક્યમાં ફક્ત એક શબ્દને બીજા સાથે બદલવાનો છે અને વધુ સમજી શકાય તેવું નથી. સામાન્ય રીતે ભૌતિક ખ્યાલો કેટલાક મૂળભૂત કાયદાઓ સાથે સંકળાયેલા હોય છે અને માત્ર આ કાયદાઓના સંબંધમાં જ અર્થ પ્રાપ્ત કરે છે. તાપમાનની વિભાવના થર્મલ સંતુલનની વિભાવના સાથે સંકળાયેલી છે અને તેથી, મેક્રોસ્કોપિક અપરિવર્તનશીલતાના કાયદા સાથે.

તાપમાનમાં ફેરફાર

થર્મોડાયનેમિક સંતુલનની સ્થિતિમાં, સિસ્ટમની રચના કરતી તમામ સંસ્થાઓનું તાપમાન સમાન હોય છે. તાપમાન માત્ર પરોક્ષ રીતે માપી શકાય છે, શરીરના આવા ભૌતિક ગુણધર્મોના તાપમાનની અવલંબન પર આધારિત છે જે સીધી રીતે માપી શકાય છે. આ માટે વપરાતા પદાર્થો (શરીર) ને થર્મોમેટ્રિક કહેવામાં આવે છે.

બે થર્મલી ઇન્સ્યુલેટેડ બોડીને થર્મલ સંપર્કમાં લાવવા દો. ઉર્જાનો પ્રવાહ એક શરીરમાંથી બીજા શરીરમાં ધસી જશે, અને હીટ ટ્રાન્સફરની પ્રક્રિયા થશે. આ કિસ્સામાં, એવું માનવામાં આવે છે કે જે શરીર ગરમી આપે છે તે શરીરના તાપમાન કરતાં વધુ તાપમાન ધરાવે છે જ્યાં ગરમીનો પ્રવાહ ધસી આવે છે. સ્વાભાવિક રીતે, થોડા સમય પછી ઊર્જાનો પ્રવાહ બંધ થઈ જાય છે અને થર્મલ સંતુલન થાય છે. એવું માનવામાં આવે છે કે પ્રારંભિક તાપમાન મૂલ્યો વચ્ચેના અંતરાલમાં શરીરનું તાપમાન બરાબર થાય છે અને ક્યાંક સ્થિર થાય છે. તેથી, તે તારણ આપે છે કે તાપમાન થર્મલ સંતુલનનું ચોક્કસ માર્કર છે. તે તારણ આપે છે કે કોઈપણ મૂલ્ય t જે જરૂરિયાતોને સંતોષે છે:

1. $t_1>t_2$, જો ગરમીનો પ્રવાહ પ્રથમ શરીરથી બીજા ભાગમાં જાય છે;
2. $t"_1=t"_2=t,\ t_1 > t > t_2$, જ્યારે થર્મલ સંતુલન સ્થાપિત થાય ત્યારે તાપમાન તરીકે લઈ શકાય છે.

એવું માનવામાં આવે છે કે શરીરનું થર્મલ સંતુલન સંક્રમણના નિયમનું પાલન કરે છે: જો બે શરીર ત્રીજા સાથે સંતુલનમાં હોય, તો તેઓ એકબીજા સાથે થર્મલ સંતુલનમાં હોય છે.

તાપમાનની ઉપરોક્ત વ્યાખ્યાની સૌથી મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા તેની અસ્પષ્ટતા છે. અમે અલગ-અલગ રીતે જરૂરિયાતોને સંતોષતા હોય તેવા જથ્થાને પસંદ કરી શકીએ છીએ (જે અમે તાપમાનને માપીએ છીએ તે રીતે પ્રતિબિંબિત થશે) અને અલગ-અલગ તાપમાનના ભીંગડા સાથે સમાપ્ત થઈએ છીએ. તાપમાનના ભીંગડા એ તાપમાનના અંતરાલોને ભાગોમાં વિભાજીત કરવાની રીતો છે.

ચાલો ઉદાહરણો આપીએ. જેમ તમે જાણો છો, તાપમાન માપવા માટેનું ઉપકરણ એ થર્મોમીટર છે. ચાલો વિવિધ ઉપકરણોના બે પ્રકારના થર્મોમીટર્સનો વિચાર કરીએ. એકમાં, શરીરના તાપમાનની ભૂમિકા થર્મોમીટરની રુધિરકેશિકામાં પારાના સ્તંભની લંબાઈ દ્વારા ભજવવામાં આવે છે, જ્યારે થર્મોમીટર શરીર સાથે થર્મલ સંતુલનમાં હોય કે જેના તાપમાનને આપણે માપી રહ્યા છીએ. પારાના સ્તંભની લંબાઈ શરતો 1 અને 2ને સંતોષે છે, જે ઉપર આપવામાં આવી છે અને તાપમાન પર લાગુ થાય છે.

તાપમાન માપવાની બીજી રીત છે: થર્મોકોલનો ઉપયોગ કરીને. થર્મોકોપલ એ ગેલ્વેનોમીટર અને ભિન્ન ધાતુઓના બે જંકશન સાથેનું વિદ્યુત સર્કિટ છે (ફિગ. 1). એક જંકશન નિશ્ચિત તાપમાનવાળા માધ્યમમાં મૂકવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે પીગળતો બરફ, બીજો એક એવા માધ્યમમાં જેનું તાપમાન નક્કી કરવું આવશ્યક છે. આ કિસ્સામાં, તાપમાન સૂચકને થર્મોકોપલના ઇએમએફ તરીકે ગણવામાં આવે છે. તાપમાન માપવાની આ બે પદ્ધતિઓ સમાન પરિણામો આપશે નહીં. અને એક તાપમાનથી બીજા તાપમાનમાં જવા માટે, એક માપાંકન વળાંક બનાવવો જરૂરી છે જે પારાના સ્તંભની લંબાઈ પર થર્મોકોલના ઇએમએફની અવલંબન સ્થાપિત કરે છે. પછી પારાના થર્મોમીટરના સમાન સ્કેલને થર્મોકોપલ (અથવા તેનાથી વિપરીત) ના અસમાન સ્કેલમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. પારાના થર્મોમીટર અને થર્મોકોપલના એકસમાન ભીંગડા બે સંપૂર્ણપણે અલગ તાપમાનના ભીંગડા બનાવે છે, જેના પર એક જ સ્થિતિમાં શરીરનું તાપમાન અલગ-અલગ હશે. તમે સમાન ડિઝાઇનના થર્મોમીટર્સ લઈ શકો છો, પરંતુ વિવિધ "થર્મલ બોડીઝ" સાથે (ઉદાહરણ તરીકે, પારો અને આલ્કોહોલ). તેમના તાપમાનના સ્કેલ પણ મેળ ખાશે નહીં. આલ્કોહોલ કૉલમની લંબાઈ વિરુદ્ધ પારાના સ્તંભની લંબાઈનો ગ્રાફ રેખીય રહેશે નહીં.

તે અનુસરે છે કે તાપમાનની વિભાવના, થર્મલ સંતુલનના નિયમો પર આધારિત, અનન્ય નથી. આ તાપમાનને પ્રયોગમૂલક કહેવામાં આવે છે, તે તાપમાન માપવાની પદ્ધતિ પર આધારિત છે. પ્રયોગમૂલક તાપમાન સ્કેલનું શૂન્ય હંમેશા મનસ્વી રીતે સેટ કરવામાં આવે છે. પ્રયોગમૂલક તાપમાનની વ્યાખ્યા અનુસાર, માત્ર તાપમાનનો તફાવત, એટલે કે, તેના ફેરફાર, ભૌતિક અર્થ ધરાવે છે. કોઈપણ પ્રયોગમૂલક તાપમાન સ્કેલ થર્મોમેટ્રિક ગુણધર્મ અને થર્મોડાયનેમિક તાપમાન વચ્ચેના સંબંધની પ્રકૃતિને ધ્યાનમાં લેતા સુધારાઓ રજૂ કરીને થર્મોડાયનેમિક તાપમાન સ્કેલમાં ઘટાડો થાય છે.

તાપમાન ભીંગડા

તાપમાન સ્કેલ બનાવવા માટે, સંખ્યાત્મક તાપમાન મૂલ્યો બે નિશ્ચિત સંદર્ભ બિંદુઓને સોંપવામાં આવે છે. પછી તાપમાન માપનનું એકમ મેળવીને સંદર્ભ બિંદુઓ વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતને રેન્ડમલી પસંદ કરેલ સંખ્યામાં ભાગોમાં વિભાજીત કરો. પ્રારંભિક મૂલ્યો કે જે મૂળ અને તેના એકમ - ડિગ્રીને સ્થાપિત કરવા માટે તાપમાન સ્કેલનું નિર્માણ કરતી વખતે સેવા આપે છે, રાસાયણિક શુદ્ધ પદાર્થોના એકત્રીકરણની એક સ્થિતિમાંથી બીજામાં સંક્રમણના તાપમાનનો ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, બરફનું ગલન તાપમાન $t_0 $ અને સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર પાણીનું ઉત્કલન બિંદુ $t_k$ ($\અંદાજે 10^5Pa).$ $t_0\ અને\t_k$ જથ્થાના જુદા જુદા અર્થો છે:

• સેલ્સિયસ સ્કેલ પર (સેન્ટીગ્રેડ સ્કેલ): પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ $t_k=100^0C$, બરફનો ગલનબિંદુ $t_0=0^0C$. સેલ્સિયસ સ્કેલ એ એક સ્કેલ છે જેમાં પાણીના ત્રિવિધ બિંદુનું તાપમાન 0.06 atmના દબાણ પર 0.010C છે. (પાણીનું ટ્રિપલ પોઈન્ટ એ ચોક્કસ તાપમાન અને દબાણ છે કે જેના પર પાણી, તેની વરાળ અને બરફ એક સાથે સંતુલનમાં રહી શકે છે.);
• ફેરનહીટ સ્કેલ પર, પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ $t_k=212^0F;$ $t_0$=3$2^0F$ -- બરફનો ગલનબિંદુ;

ડિગ્રી સેલ્સિયસ અને ફેરનહીટમાં દર્શાવવામાં આવેલા તાપમાન વચ્ચેનો સંબંધ છે:

\[\frac(t^0C)(100)=\frac(t^0F-32)(180)\ or\ t^0F=1.8t^0C+32\ \left(1\જમણે);\ ]

આ સ્કેલ પર શૂન્ય 1:1:1 રેશિયોમાં પાણી, મીઠું અને એમોનિયાના મિશ્રણના ઠંડું બિંદુ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

• કેલ્વિન સ્કેલ પર: તાપમાન સંપૂર્ણ શૂન્ય (t=-273.50C) થી માપવામાં આવે છે અને તેને થર્મોડાયનેમિક અથવા સંપૂર્ણ તાપમાન કહેવામાં આવે છે. T=0K એ થર્મલ વધઘટની સંપૂર્ણ ગેરહાજરીને અનુરૂપ સ્થિતિ છે. આ સ્કેલ પર પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ $t_k=373K$ છે, બરફનો ગલનબિંદુ $t_0=273K$ છે. કેલ્વિન તાપમાન અને સેલ્સિયસ તાપમાન વચ્ચેનો સંબંધ:
\
• રેયુમર સ્કેલ મુજબ, પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ $t_k=80^0R$ છે, બરફનો ગલનબિંદુ $t_0=0^0R$ છે. આ સ્કેલ વ્યવહારીક રીતે ઉપયોગની બહાર છે. ડીગ્રી સેલ્સિયસ અને ડીગ્રી રેયુમુરમાં દર્શાવવામાં આવેલ તાપમાન વચ્ચેનો સંબંધ:
\

રેયુમરના થર્મોમીટરમાં દારૂનો ઉપયોગ થતો હતો.

• રેન્કાઈન સ્કેલ મુજબ, પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ $t_k=671.67^(0\ )Ra$ છે, બરફનું ગલનબિંદુ $t_0=(491.67)^0Ra.$ છે. સ્કેલ સંપૂર્ણ શૂન્યથી શરૂ થાય છે. ફેરનહીટ અને રેન્કાઈન સ્કેલ પર પાણીના ઠંડું અને ઉત્કલન બિંદુઓ વચ્ચેના ડિગ્રીની સંખ્યા સમાન અને 180 જેટલી છે.

કેલ્વિન અને ડિગ્રી રેન્કાઈન વચ્ચેનો સંબંધ: 1K=1.$8^(0\ )Ra$, ડિગ્રી ફેરનહીટ ફોર્મ્યુલાનો ઉપયોગ કરીને ડિગ્રી રેન્કાઈનમાં રૂપાંતરિત થાય છે:

\[^0Ra=^0F+459.67\left(4\જમણે);\]

ટેક્નોલોજી અને રોજિંદા જીવનમાં, તાપમાનનો ઉપયોગ સેલ્સિયસ સ્કેલ પર થાય છે. આ સ્કેલના એકમને ડિગ્રી સેલ્સિયસ ($^0C) કહેવામાં આવે છે. \ $ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, તેઓ થર્મોડાયનેમિક તાપમાનનો ઉપયોગ કરે છે, જે માત્ર વધુ અનુકૂળ નથી, પરંતુ તેનો ઊંડો ભૌતિક અર્થ પણ છે, કારણ કે તે સરેરાશ ગતિ ઊર્જા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. પરમાણુનું. થર્મોડાયનેમિક તાપમાનનું એકમ, ડિગ્રી કેલ્વિન (1968 સુધી), અથવા હવે ફક્ત કેલ્વિન (K), એ SI માં મૂળભૂત એકમોમાંથી એક છે. તાપમાન T=0K ને સંપૂર્ણ શૂન્ય તાપમાન કહેવાય છે. આધુનિક થર્મોમેટ્રી આદર્શ ગેસ સ્કેલ પર આધારિત છે, જ્યાં દબાણનો ઉપયોગ થર્મોમેટ્રિક જથ્થા તરીકે થાય છે. ગેસ થર્મોમીટર સ્કેલ સંપૂર્ણ છે (T=0, p=0). સમસ્યાઓ હલ કરતી વખતે, તમારે મોટેભાગે આ તાપમાન સ્કેલનો ઉપયોગ કરવો પડશે.

તાપમાન અને તાપમાન ભીંગડા

તાપમાન - પદાર્થની ગરમીની ડિગ્રી. આ ખ્યાલ વિવિધ સંસ્થાઓ (પદાર્થો) ની ગરમીના વિવિધ ડિગ્રી પર એકબીજાને ગરમી સ્થાનાંતરિત કરવાની અને સમાન તાપમાને થર્મલ સંતુલનની સ્થિતિમાં રહેવાની ક્ષમતા પર આધારિત છે. તદુપરાંત, ગરમી હંમેશા ઊંચા તાપમાનવાળા શરીરમાંથી નીચા તાપમાનવાળા શરીરમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. તાપમાનને પદાર્થની થર્મલ સ્થિતિના પરિમાણ તરીકે પણ વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે, જે તેના પરમાણુઓની હિલચાલની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે. અહીંથી તે સ્પષ્ટ છે કે "તાપમાન" નો ખ્યાલ એક પરમાણુ માટે અયોગ્ય છે, કારણ કે કોઈપણ ચોક્કસ તાપમાને એક પરમાણુની ઊર્જા સરેરાશ મૂલ્ય દ્વારા દર્શાવી શકાતી નથી. આ જોગવાઈથી તે અનુસરે છે કે "તાપમાન" ની વિભાવના આંકડાકીય છે.

નામના ઉપકરણો દ્વારા તાપમાન માપવામાં આવે છે થર્મોમીટર જેનો આધાર વિવિધ ભૌતિક સિદ્ધાંતો પર આધારિત હોઈ શકે છે. આવા ઉપકરણો વડે તાપમાન માપવાની ક્ષમતા વિવિધ ડિગ્રી હીટિંગ ધરાવતા શરીરો વચ્ચે થર્મલ વિનિમયની ઘટના અને જ્યારે ગરમ (ઠંડુ) થાય ત્યારે તેમના ભૌતિક (થર્મોમેટ્રિક) ગુણધર્મોમાં ફેરફાર પર આધારિત છે.

તાપમાનને માપવા માટે, એક અથવા બીજાને પસંદ કરવું જરૂરી છે તાપમાન સ્કેલ. તાપમાનના ભીંગડા પદાર્થના અમુક ભૌતિક ગુણધર્મોના આધારે બનાવવામાં આવે છે, જે બાહ્ય પરિબળો પર આધારિત ન હોવા જોઈએ અને સચોટ અને સગવડતાપૂર્વક માપવા જોઈએ. વાસ્તવમાં, થર્મોમેટ્રિક સંસ્થાઓ અથવા પદાર્થો માટે એક પણ થર્મોમેટ્રિક ગુણધર્મ નથી કે જે માપેલા તાપમાનની સમગ્ર શ્રેણીમાં નિર્દિષ્ટ શરતોને સંપૂર્ણપણે સંતોષે. તેથી, રેખીય સંબંધની મનસ્વી ધારણાના આધારે, તાપમાનના ભીંગડાને વિવિધ તાપમાન શ્રેણીઓ માટે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.

થર્મોમેટ્રિક શરીર અને તાપમાનની મિલકત વચ્ચે. આવા ભીંગડા કહેવામાં આવે છે શરતી અને તેમના દ્વારા માપવામાં આવેલ તાપમાન -શરતી.

4 પરંપરાગત તાપમાન સ્કેલમાં સૌથી સામાન્ય ભીંગડાઓમાંનો એક સમાવેશ થાય છે - સેલ્સિયસ સ્કેલ. આ સ્કેલ મુજબ, સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર બરફના ગલનબિંદુ અને પાણીના ઉત્કલન બિંદુને શરતી માપન શ્રેણીની સીમાઓ તરીકે લેવામાં આવે છે, અને આ સ્કેલના સોમા ભાગને સામાન્ય રીતે એક ડિગ્રી સેલ્સિયસ કહેવામાં આવે છે. (\ સાથે),

| જો કે, લિક્વિડ થર્મોમીટરનો ઉપયોગ કર્યા વિના આવા તાપમાનના સ્કેલનું નિર્માણ કરવાથી ઉપયોગમાં લેવાતા થર્મોમેટ્રિક પ્રવાહીના ગુણધર્મો સાથે સંકળાયેલી ઘણી મુશ્કેલીઓ થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રવાહી વિસ્તરણના સિદ્ધાંત પર કામ કરતા પારો અને આલ્કોહોલ થર્મોમીટરના રીડિંગ્સ તેમના વોલ્યુમેટ્રિક વિસ્તરણના વિવિધ ગુણાંકને કારણે સમાન તાપમાનને માપતી વખતે અલગ હશે.

| તેથી, પરંપરાગત તાપમાનના ધોરણમાં સુધારો કરવા માટે, એવા વાયુઓનો ઉપયોગ કરીને ગેસ થર્મોમીટરનો ઉપયોગ કરવાની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી જેના ગુણધર્મો આદર્શ ગેસ (હાઇડ્રોજન, હિલીયમ, નાઇટ્રોજન, વગેરે) ના ગુણધર્મોથી સહેજ અલગ હશે.

ગેસ થર્મોમીટરનો ઉપયોગ કરીને, તાપમાન માપન બંધ થર્મલ સિસ્ટમમાં ગેસના વોલ્યુમ અથવા દબાણમાં ફેરફાર પર આધારિત હોઈ શકે છે.

વ્યવહારમાં, સતત વોલ્યુમ પર દબાણ માપવા પર આધારિત પદ્ધતિ વધુ વ્યાપક બની છે, કારણ કે વધુ સચોટ અને અમલમાં સરળ છે.

એકીકૃત તાપમાન સ્કેલ બનાવવા માટે કે જે વિશાળ તાપમાન શ્રેણી માટે વિવિધ પદાર્થોના થર્મોમેટ્રિક ગુણધર્મો સાથે સંબંધિત નથી, કેલ્વિને થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમના આધારે તાપમાન માપનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો. આ સ્કેલ કહેવાય છે થર્મોડાયનેમિક તાપમાન સ્કેલ.

તે નીચેની જોગવાઈઓ પર આધારિત છે: