સમીકરણમાંથી (2.4)

તે અનુસરે છે કે આદર્શ ગેસનું દબાણ તેની ઘનતા (ગેસની ઘનતા એકમ વોલ્યુમ દીઠ પરમાણુઓની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે) અને અણુઓની અનુવાદ ગતિની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાના પ્રમાણમાં હોય છે. સતત અને તેથી ગેસના સતત વોલ્યુમ V પર (જ્યાં જહાજમાં પરમાણુઓની સંખ્યા છે), ગેસનું દબાણ માત્ર પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા પર આધારિત છે.

દરમિયાન, તે અનુભવથી જાણીતું છે કે સતત વોલ્યુમ પર ગેસનું દબાણ ફક્ત એક જ રીતે બદલી શકાય છે: તેને ગરમ કરીને અથવા ઠંડુ કરીને; જ્યારે ગેસ ગરમ થાય છે, ત્યારે તેનું દબાણ વધે છે, અને જ્યારે તે ઠંડુ થાય છે, ત્યારે તે ઘટે છે. ગરમ અને ઠંડુ ગેસ, કોઈપણ શરીરની જેમ, તેના તાપમાન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે - એક વિશિષ્ટ મૂલ્ય જેનો ઉપયોગ વિજ્ઞાન, તકનીકી અને રોજિંદા જીવનમાં લાંબા સમયથી કરવામાં આવે છે. તેથી, તાપમાન અને અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા વચ્ચે સંબંધ હોવો જોઈએ.

આપણે આ જોડાણ શોધીએ તે પહેલાં, ચાલો જોઈએ કે ભૌતિક જથ્થા તરીકે તાપમાન શું છે.

રોજિંદા જીવનમાં, આપણા માટે તાપમાન એ મૂલ્ય છે જે "ગરમ" ને "ઠંડા" થી અલગ પાડે છે. અને તાપમાન વિશેના પ્રથમ વિચારો ગરમી અને ઠંડીની સંવેદનાઓમાંથી ઉદ્ભવ્યા. ભૌતિક જથ્થા તરીકે તાપમાનના મુખ્ય લક્ષણને શોધવા માટે આપણે આ પરિચિત સંવેદનાઓનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ.

ચાલો ત્રણ વાસણો લઈએ. તેમાંથી એકમાં ગરમ ​​પાણી, બીજામાં ઠંડુ પાણી અને ત્રીજામાં ગરમ ​​અને ઠંડા પાણીનું મિશ્રણ નાખો. ચાલો એક હાથ, ઉદાહરણ તરીકે જમણો હાથ, ગરમ પાણીવાળા વાસણમાં અને ડાબા હાથને ઠંડા પાણીવાળા વાસણમાં મૂકીએ. આ જહાજોમાં થોડો સમય અમારા હાથ પકડી રાખ્યા પછી, અમે તેમને ત્રીજા જહાજમાં સ્થાનાંતરિત કરીશું. આ વાસણમાંના પાણી વિશે આપણી સંવેદનાઓ આપણને શું કહેશે? જમણો હાથ પાણી જેવો લાગશે

તે ઠંડુ છે, અને ડાબી બાજુ કહે છે કે તે ગરમ છે. પરંતુ જો તમે ત્રીજા વાસણમાં બંને હાથ લાંબા સમય સુધી પકડી રાખશો તો આ "વિસંગતતા" અદૃશ્ય થઈ જશે. થોડા સમય પછી, બંને હાથ ત્રીજા જહાજમાં પાણીના તાપમાનને અનુરૂપ, બરાબર સમાન સંવેદનાઓનો અનુભવ કરવાનું શરૂ કરશે.

આખો મુદ્દો એ છે કે હાથ, જે ગરમ અને ઠંડા પાણીવાળા વાસણોમાં પ્રથમ હતા, તેઓનું તાપમાન અલગ હતું, એકબીજાથી અલગ હતું અને ત્રીજા વાસણના તાપમાનથી અલગ હતું. અને દરેક હાથનું તાપમાન પાણીના તાપમાન જેટલું થવામાં થોડો સમય લે છે જેમાં તેઓ ડૂબેલા હોય છે. પછી હાથનું તાપમાન સરખું થઈ જશે. સંવેદનાઓ સમાન હશે. તે જરૂરી છે, જેમ તેઓ કહે છે, શરીરની સિસ્ટમમાં "જમણા હાથ - ડાબા હાથ - પાણી" માં થર્મલ સંતુલન સ્થાપિત કરવું જરૂરી છે.

આ સરળ પ્રયોગ બતાવે છે કે તાપમાન એ થર્મલ સંતુલનની સ્થિતિને દર્શાવતો જથ્થો છે: થર્મલ સંતુલનની સ્થિતિમાં શરીર સમાન તાપમાન ધરાવે છે. તેનાથી વિપરીત, સમાન તાપમાન ધરાવતા શરીરો એકબીજા સાથે થર્મલ સંતુલનમાં હોય છે. અને જો બે શરીર કોઈ ત્રીજા શરીર સાથે થર્મલ સંતુલનમાં હોય, તો બંને સંસ્થાઓ એકબીજા સાથે થર્મલ સંતુલનમાં હોય છે. આ મહત્વપૂર્ણ વિધાન કુદરતના મૂળભૂત નિયમોમાંનું એક છે. અને તાપમાન માપવાની ખૂબ જ શક્યતા તેના પર આધારિત છે. વર્ણવેલ પ્રયોગમાં, ઉદાહરણ તરીકે, અમે બંને હાથના થર્મલ સંતુલન વિશે વાત કરી રહ્યા હતા, તેમાંથી દરેક પાણી સાથે થર્મલ સંતુલનમાં હતા.

જો શરીર અથવા સંસ્થાઓની સિસ્ટમ થર્મલ સંતુલનની સ્થિતિમાં ન હોય અને જો સિસ્ટમ અલગ હોય (અન્ય સંસ્થાઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી નથી), તો પછી થોડા સમય પછી થર્મલ સંતુલનની સ્થિતિ પોતે જ સ્થાપિત થાય છે. થર્મલ સંતુલનની સ્થિતિ એ એવી સ્થિતિ છે જેમાં કોઈપણ અલગ સિસ્ટમ પસાર થાય છે. એકવાર આ સ્થિતિમાં પહોંચી ગયા પછી, તે બદલાતું નથી અને સિસ્ટમમાં કોઈ મેક્રોસ્કોપિક ફેરફારો થતા નથી. થર્મલ સંતુલનની સ્થિતિના સંકેતોમાંનું એક શરીરના તમામ ભાગો અથવા સિસ્ટમના તમામ ભાગોના તાપમાનની સમાનતા છે. તે જાણીતું છે કે થર્મલ સંતુલન સ્થાપિત કરવાની પ્રક્રિયામાં, એટલે કે, જ્યારે બે શરીરનું તાપમાન સમાન થાય છે, ત્યારે ગરમી એક શરીરમાંથી બીજામાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. પરિણામે, પ્રાયોગિક દૃષ્ટિકોણથી, શરીરનું તાપમાન એ એક માત્રા છે જે નિર્ધારિત કરે છે કે શું તે બીજા શરીરને અલગ તાપમાન સાથે ગરમી સ્થાનાંતરિત કરશે અથવા તેમાંથી ગરમી મેળવશે.

ભૌતિક જથ્થાઓમાં તાપમાન કંઈક અંશે વિશિષ્ટ સ્થાન ધરાવે છે. આ આશ્ચર્યજનક નથી જો આપણે ધ્યાનમાં લઈએ કે જ્યારે વિજ્ઞાનમાં આ જથ્થો દેખાયો ત્યારે તે બરાબર જાણી શકાયું ન હતું કે પદાર્થમાં કઈ આંતરિક પ્રક્રિયાઓ ગરમી અને ઠંડીની સંવેદનાનું કારણ બને છે.

ભૌતિક જથ્થા તરીકે તાપમાનની વિશિષ્ટતા મુખ્યત્વે એ હકીકતમાં રહેલી છે કે, અન્ય ઘણા જથ્થાઓથી વિપરીત,

ઉમેરણ નથી. આનો અર્થ એ છે કે જો તમે માનસિક રીતે શરીરને ભાગોમાં વિભાજીત કરો છો, તો પછી આખા શરીરનું તાપમાન તેના ભાગોના તાપમાનના સરવાળા જેટલું નથી. આ રીતે, તાપમાન અલગ પડે છે, ઉદાહરણ તરીકે, લંબાઈ, વોલ્યુમ, સમૂહ જેવા જથ્થાઓ, જેનાં મૂલ્યો સમગ્ર શરીર માટે તેના ભાગો માટે અનુરૂપ જથ્થાના મૂલ્યોથી બનેલા છે.

પરિણામે, શરીરનું તાપમાન સીધું માપી શકાતું નથી, કારણ કે લંબાઈ અથવા સમૂહ માપવામાં આવે છે, એટલે કે, પ્રમાણભૂત સાથે સરખામણી કરીને. જો એક સળિયા વિશે એવું કહી શકાય કે તેની લંબાઈ બીજા સળિયાની લંબાઈ કરતાં ઘણી ગણી વધારે છે, તો પછી એક તાપમાન બીજામાં કેટલી વાર સમાયેલું છે તે પ્રશ્નનો કોઈ અર્થ નથી.

તાપમાન માપવા માટે, લાંબા સમયથી તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે કે જ્યારે શરીરનું તાપમાન બદલાય છે, ત્યારે તેના ગુણધર્મો પણ બદલાય છે. પરિણામે, આ ગુણધર્મોને દર્શાવતા જથ્થામાં ફેરફાર થાય છે. તેથી, એક ઉપકરણ બનાવવા માટે જે તાપમાન માપે છે, એટલે કે, થર્મોમીટર, પદાર્થ (થર્મોમેટ્રિક પદાર્થ) અને પદાર્થની મિલકત (થર્મોમેટ્રિક જથ્થો) ને દર્શાવતી ચોક્કસ માત્રા પસંદ કરવામાં આવે છે. બંનેની પસંદગી સંપૂર્ણપણે મનસ્વી છે. ઘરગથ્થુ થર્મોમીટર્સમાં, ઉદાહરણ તરીકે, થર્મોમેટ્રિક પદાર્થ પારો છે, અને થર્મોમેટ્રિક જથ્થો પારાના સ્તંભની લંબાઈ છે.

તાપમાનના મૂલ્યને ચોક્કસ સંખ્યાત્મક મૂલ્યો સોંપવામાં સક્ષમ થવા માટે, તાપમાન પર થર્મોમેટ્રિક મૂલ્યની એક અથવા બીજી અવલંબનનો ઉલ્લેખ કરવો પણ જરૂરી છે. આ પરાધીનતાની પસંદગી પણ મનસ્વી છે: છેવટે, જ્યાં સુધી થર્મોમીટર ન હોય ત્યાં સુધી, પ્રાયોગિક રીતે આ અવલંબન સ્થાપિત કરવું અશક્ય છે! પારાના થર્મોમીટરના કિસ્સામાં, ઉદાહરણ તરીકે, તાપમાન પર પારાના સ્તંભ (પારાનું પ્રમાણ) ની લંબાઈની રેખીય અવલંબન પસંદ કરવામાં આવે છે.

તે તાપમાનનું એકમ સ્થાપિત કરવાનું બાકી છે - એક ડિગ્રી (જોકે સૈદ્ધાંતિક રીતે તે સમાન એકમોમાં વ્યક્ત કરી શકાય છે જેમાં થર્મોમેટ્રિક જથ્થો માપવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, પારાના થર્મોમીટરનો ઉપયોગ કરીને - સેન્ટિમીટરમાં!). ડિગ્રી મૂલ્ય પણ મનસ્વી રીતે પસંદ કરવામાં આવે છે (જેમ કે થર્મોમેટ્રિક પદાર્થ છે, થર્મોમેટ્રિક મૂલ્ય અને તાપમાન સાથે થર્મોમેટ્રિક મૂલ્યને જોડતા કાર્યનો પ્રકાર). ડિગ્રીનું કદ નીચે પ્રમાણે સેટ કરેલ છે. તેઓ ફરીથી મનસ્વી રીતે, બે તાપમાન પસંદ કરે છે (તેમને સંદર્ભ બિંદુઓ કહેવામાં આવે છે) - સામાન્ય રીતે આ વાતાવરણીય દબાણ પર ઓગળતા બરફ અને ઉકળતા પાણીના તાપમાન હોય છે - અને આ તાપમાનના અંતરાલને ચોક્કસ (પણ મનસ્વી) સંખ્યામાં સમાન ભાગોમાં વહેંચે છે - ડિગ્રી, અને આ બે તાપમાનમાંથી એકને ચોક્કસ સંખ્યાત્મક મૂલ્ય અસાઇન કરવામાં આવે છે. આ બીજા તાપમાન અને કોઈપણ મધ્યવર્તી એકનું મૂલ્ય નક્કી કરે છે. આ રીતે તાપમાન સ્કેલ પ્રાપ્ત થાય છે. તે સ્પષ્ટ છે કે વર્ણવેલ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને અસંખ્ય વિવિધ થર્મોમીટર્સ અને તાપમાનના ભીંગડા મેળવવાનું શક્ય છે,

આધુનિક થર્મોમેટ્રી ગેસ થર્મોમીટરનો ઉપયોગ કરીને સ્થાપિત આદર્શ ગેસ સ્કેલ પર આધારિત છે. મૂળભૂત રીતે, ગેસ થર્મોમીટર એ આદર્શ ગેસથી ભરેલું બંધ જહાજ છે અને ગેસના દબાણને માપવા માટે પ્રેશર ગેજથી સજ્જ છે. આનો અર્થ એ છે કે આવા થર્મોમીટરમાં થર્મોમેટ્રિક પદાર્થ એક આદર્શ ગેસ છે, અને થર્મોમેટ્રિક જથ્થો એ સતત વોલ્યુમ પર ગેસનું દબાણ છે. તાપમાન પર દબાણની અવલંબન રેખીય હોવાનું માનવામાં આવે છે (ચોક્કસપણે સ્વીકારવામાં આવે છે!) આ ધારણા એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે ઉકળતા પાણી અને પીગળતા બરફના તાપમાને દબાણનો ગુણોત્તર આ તાપમાનના ગુણોત્તર સમાન છે:

અનુભવ પરથી વલણ નક્કી કરવું સરળ છે. સંખ્યાબંધ માપદંડોએ તે દર્શાવ્યું છે

આ, તેથી, તાપમાન ગુણોત્તરનું મૂલ્ય છે:

ડિગ્રીનું કદ તફાવતને સો ભાગોમાં વિભાજીત કરીને પસંદ કરવામાં આવે છે:

છેલ્લી બે સમાનતાઓ પરથી તે અનુસરે છે કે અમે પસંદ કરેલ સ્કેલ પર બરફનું ગલન તાપમાન 273.15 ડિગ્રી બરાબર છે, અને પાણીનું ઉત્કલન બિંદુ Tk 373.15 ડિગ્રી બરાબર છે. ગેસ થર્મોમીટરનો ઉપયોગ કરીને શરીરનું તાપમાન માપવા માટે, તમારે શરીરને ગેસ થર્મોમીટરના સંપર્કમાં લાવવાની જરૂર છે અને, સંતુલનની રાહ જોયા પછી, થર્મોમીટરમાં ગેસનું દબાણ માપો. પછી શરીરનું તાપમાન સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

પીગળતા બરફમાં મૂકવામાં આવેલા થર્મોમીટરમાં ગેસનું દબાણ ક્યાં છે.

વ્યવહારમાં, ગેસ થર્મોમીટરનો ઉપયોગ અત્યંત ભાગ્યે જ થાય છે. તેને વધુ જવાબદાર ભૂમિકા સોંપવામાં આવી છે - બધા વપરાયેલ થર્મોમીટર્સ તેના અનુસાર માપાંકિત કરવામાં આવે છે.

આપણા સ્કેલ પર શૂન્ય જેટલું તાપમાન દેખીતી રીતે તે તાપમાન છે કે જેના પર આદર્શ ગેસનું દબાણ શૂન્ય હશે. (આનો અર્થ એ નથી કે આદર્શ ગેસને ખરેખર એટલું ઠંડુ કરી શકાય છે કે તેનું દબાણ શૂન્ય થઈ જાય છે.) જો તાપમાનના સ્કેલના શૂન્ય પર થર્મોમેટ્રિક જથ્થો શૂન્ય થઈ જાય, તો આવા સ્કેલને સંપૂર્ણ સ્કેલ કહેવામાં આવે છે, અને તાપમાન માપવામાં આવે છે. આવા માપને સંપૂર્ણ તાપમાન કહેવામાં આવે છે. અહીં વર્ણવેલ ગેસ થર્મોમીટર સ્કેલ સંપૂર્ણ છે. તેને ઘણીવાર કેલ્વિન સ્કેલ પણ કહેવામાં આવે છે,

અને આ સ્કેલમાં તાપમાનનું એકમ ડિગ્રી કેલ્વિન અથવા ફક્ત કેલ્વિન (પ્રતીક: K) છે.

ટેક્નોલોજી અને રોજિંદા જીવનમાં, તાપમાન સ્કેલનો વારંવાર ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે વર્ણવેલ કરતા અલગ છે કે બરફના ગલનનું તાપમાન શૂન્ય (સમાન ડિગ્રીના કદ પર) નું મૂલ્ય સોંપવામાં આવે છે. આ સ્કેલને સેલ્સિયસ સ્કેલ કહેવામાં આવે છે. આ સ્કેલ પર માપવામાં આવેલ તાપમાન સ્પષ્ટ સંબંધ દ્વારા સંપૂર્ણ તાપમાન સાથે સંબંધિત છે:

આગળ આપણે કેલ્વિન સ્કેલનો ઉપયોગ કરીશું.

અહીં જે કહેવામાં આવ્યું છે તેના પરથી, તે અનુસરે છે કે તાપમાન શરીરના થર્મલ સંતુલનને દર્શાવે છે: સંતુલનની સ્થિતિમાં સંક્રમણ પર, શરીરનું તાપમાન સમતળ કરવામાં આવે છે, અને સંતુલનની સ્થિતિમાં, શરીરના તમામ ભાગોનું તાપમાન અથવા શરીરની સિસ્ટમ સમાન છે તાપમાન માપવા માટેની પ્રક્રિયા તેની સાથે જોડાયેલ છે. ખરેખર, પીગળતા બરફ અને ઉકળતા પાણીના તાપમાને થર્મોમેટ્રિક જથ્થાના મૂલ્યને માપવા માટે, થર્મોમીટરને પીગળતા બરફ અને ઉકળતા પાણી સાથે સંતુલનની સ્થિતિમાં લાવવું જોઈએ, અને કોઈપણ શરીરનું તાપમાન માપવા માટે, થર્મોમીટર અને શરીર વચ્ચે થર્મલ સંતુલન સ્થાપિત કરવાની સંભાવનાની ખાતરી કરવી જરૂરી છે. અને જ્યારે આવું સંતુલન પ્રાપ્ત થાય ત્યારે જ આપણે ધ્યાનમાં લઈ શકીએ છીએ કે શરીરનું તાપમાન થર્મોમીટર દ્વારા માપવામાં આવતા તાપમાન જેટલું છે.

તેથી, તાપમાન એ છે જે સિસ્ટમમાં સંતુલન સ્થાપિત કરવાની પ્રક્રિયામાં સમાન થાય છે. પરંતુ સંરેખણની ખૂબ જ ખ્યાલનો અર્થ એ છે કે કંઈક સિસ્ટમના એક ભાગમાંથી બીજા ભાગમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. આદર્શ ગેસના દબાણ માટે આપણે મેળવેલ સમીકરણ (2.4) આપણને આ "કંઈક" શું છે તે સમજવાની મંજૂરી આપશે.

ચાલો આદર્શ ગેસ સાથેના ઇન્સ્યુલેટેડ સિલિન્ડરની કલ્પના કરીએ જેમાં થર્મલ સંતુલન પહેલેથી જ સ્થાપિત થઈ ગયું હોય, જેથી ગેસના જથ્થાના તમામ ભાગોમાં તાપમાન સમાન હોય. ચાલો ધારીએ કે, સંતુલનને ખલેલ પહોંચાડ્યા વિના, સિલિન્ડરમાં એક જંગમ પિસ્ટન મૂકવામાં આવે છે, જે ગેસના જથ્થાને બે ભાગોમાં વિભાજિત કરે છે (ફિગ. 3, a). સંતુલન સ્થિતિમાં, પિસ્ટન આરામ પર રહેશે. આનો અર્થ એ છે કે સંતુલન સમયે, માત્ર તાપમાન જ નહીં, પરંતુ પિસ્ટનની બંને બાજુના દબાણ પણ સમાન હોય છે. સમીકરણ (2.4) મુજબ, જથ્થાઓ પણ સમાન છે

ચાલો હવે અમારા ગેસ સિલિન્ડરના ઇન્સ્યુલેશનને અસ્થાયી રૂપે તોડીએ અને તેના એક ભાગને ગરમ કરીએ, ઉદાહરણ તરીકે પિસ્ટનની ડાબી બાજુનો એક, જે પછી આપણે ફરીથી ઇન્સ્યુલેશન પુનઃસ્થાપિત કરીશું. હવે સિલિન્ડરમાં ગેસ સંતુલનમાં નથી - ડાબા કમ્પાર્ટમેન્ટમાં તાપમાન જમણી બાજુ કરતા વધારે છે (ફિગ. 3, બી). પરંતુ ગેસ અલગ છે, અને સંતુલનની સ્થિતિમાં સંક્રમણ પોતે જ શરૂ થશે. તે જ સમયે, આપણે જોશું કે પિસ્ટન ડાબેથી જમણે ખસેડવાનું શરૂ કરશે. આનો અર્થ એ થાય કે કામ થઈ ગયું છે અને તેથી, ડાબા કમ્પાર્ટમેન્ટમાં રહેલા ગેસમાંથી પિસ્ટન દ્વારા જમણી બાજુના ગેસમાં ઊર્જા ટ્રાન્સફર થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે થર્મલ સંતુલન સ્થાપિત કરવાની પ્રક્રિયામાં જે સ્થાનાંતરિત થાય છે તે ઊર્જા છે. થોડા સમય પછી, પિસ્ટનની હિલચાલ બંધ થઈ જશે. પરંતુ સ્પંદનોની શ્રેણી પછી પિસ્ટન બંધ થઈ જશે. અને તે તે જ જગ્યાએ અટકશે જ્યાં તે ડાબા સિલિન્ડર ડબ્બાને ગરમ કરવામાં આવે તે પહેલાં હતું. ગેસ સિલિન્ડરમાં ફરીથી સંતુલનની સ્થિતિ સ્થાપિત થઈ. પરંતુ હવે ગેસનું તાપમાન અને તેનું દબાણ, અલબત્ત, ગરમ થવા પહેલા કરતા વધારે છે.

પિસ્ટન એ જ જગ્યાએ અટકી ગયો હોવાથી, પરમાણુઓની સાંદ્રતા (એટલે ​​​​કે, એકમ વોલ્યુમ દીઠ પરમાણુઓની સંખ્યા) સમાન રહી. આનો અર્થ એ છે કે ગેસને ગરમ કરવાના પરિણામે, તેના પરમાણુઓની માત્ર સરેરાશ ગતિ ઊર્જા બદલાઈ છે. તાપમાન સમાનતા, તેથી, પિસ્ટનની બંને બાજુએ પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાનું સમાનીકરણ થાય છે. સંતુલનમાં સંક્રમણ દરમિયાન, ઊર્જા ગેસના એક ભાગમાંથી બીજા ભાગમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, પરંતુ તે સમગ્ર ગેસની ઊર્જા સમાન નથી, પરંતુ એક પરમાણુ દીઠ સરેરાશ ગતિ ઊર્જા છે. તે પરમાણુની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા છે જે તાપમાન તરીકે વર્તે છે.

આ બે જથ્થાઓ એ પણ સમાન છે કે સરેરાશ ગતિ ઊર્જા, જેમ કે તાપમાન, તે આખા ગેસ માટે અને તેના કોઈપણ ભાગ માટે સમાન છે (પર્યાપ્ત મોટી સંખ્યામાં પરમાણુઓ ધરાવે છે). સમગ્ર ગેસની ઊર્જા, અલબત્ત, એક ઉમેરણ જથ્થો છે - તેમાં તેના ભાગોની ઊર્જાનો સમાવેશ થાય છે.

આપણે એવું ન વિચારવું જોઈએ કે અમારો તર્ક ફક્ત ત્યારે જ લાગુ પડે છે જ્યારે સિલિન્ડરમાંનો ગેસ પિસ્ટન દ્વારા બે ભાગમાં વહેંચાયેલો હોય. અને પિસ્ટન વિના, પરમાણુઓ એકબીજા સાથે અથડામણ દરમિયાન ઊર્જાનું વિનિમય કરશે અને તે વધુ ગરમ ભાગમાંથી ઓછા ગરમ ભાગમાં સ્થાનાંતરિત થશે, જેના પરિણામે પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા સમાન થશે. પિસ્ટન માત્ર ઊર્જાના સ્થાનાંતરણને દૃશ્યમાન બનાવે છે, કારણ કે તેની હિલચાલ કામના પ્રદર્શન સાથે સંકળાયેલી છે.

ઉપરોક્ત સરળ, ખૂબ સખત ન હોવા છતાં, તર્ક બતાવે છે કે લાંબા સમય સુધી તાપમાન તરીકે ઓળખાતી માત્રા વાસ્તવમાં પરમાણુઓની અનુવાદ ગતિની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. હકીકત એ છે કે અમે આદર્શ ગેસના કેસ માટે આ પરિણામ મેળવ્યું છે તે બદલાતું નથી

જ્યારે આદર્શ ગેસ પર લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે એવું માનવું વધુ અનુકૂળ છે કે તાપમાન અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાના બે તૃતીયાંશ જેટલું છે, કારણ કે આ ગેસના દબાણ માટે ફોર્મ્યુલા (2.4) ના સ્વરૂપને સરળ બનાવશે. પત્ર દ્વારા આ રીતે નિર્ધારિત તાપમાનને સૂચિત કરીને, અમે લખી શકીએ છીએ:

પછી સમીકરણ (2.4) સરળ સ્વરૂપ લેશે:

તાપમાનની આ વ્યાખ્યા સાથે, તે દેખીતી રીતે ઉર્જા એકમોમાં માપવામાં આવવું જોઈએ (SI સિસ્ટમમાં - જ્યુલ્સમાં, CGS યુનિટ સિસ્ટમમાં - એર્ગ્સમાં). જો કે, વ્યવહારમાં તાપમાનના આવા એકમનો ઉપયોગ કરવો અસુવિધાજનક છે. ઉર્જાનો આટલો નાનો એકમ પણ તાપમાનના એકમ તરીકે કામ કરવા માટે ખૂબ મોટો છે. તેનો ઉપયોગ કરતી વખતે, સામાન્ય રીતે અનુભવાતા તાપમાનને નજીવી રીતે નાની સંખ્યામાં દર્શાવવામાં આવશે. ઉદાહરણ તરીકે, બરફનું ગલન તાપમાન હશે. વધુમાં, એર્ગ્સમાં દર્શાવવામાં આવેલ તાપમાનને માપવું ખૂબ મુશ્કેલ હશે.

આ કારણોસર, અને એ પણ કારણ કે તાપમાનના મૂલ્યનો ઉપયોગ પરમાણુ ગતિના ખ્યાલો વિકસાવવામાં આવ્યા હતા તે પહેલાં લાંબા સમય સુધી કરવામાં આવ્યો હતો, જે તાપમાનનો સાચો અર્થ સમજાવે છે, તે હજુ પણ જૂના એકમો - ડિગ્રીમાં માપવામાં આવે છે, આ એકમની સંમેલન હોવા છતાં.

પરંતુ જો તમે તાપમાનને ડિગ્રીમાં માપો છો, તો તમારે યોગ્ય ગુણાંક દાખલ કરવાની જરૂર છે જે ઊર્જા એકમો અને ડિગ્રીને રૂપાંતરિત કરે છે. તે સામાન્ય રીતે અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે પછી તાપમાન વચ્ચેનો સંબંધ, ડિગ્રીમાં માપવામાં આવે છે, અને સરેરાશ ગતિ ઊર્જા સમાનતા દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:

ચાલો યાદ કરીએ કે સૂત્ર (3.1) એક પરમાણુનો સંદર્ભ આપે છે, જેને આપણે બિંદુ સમાન ગણવા સંમત થયા છીએ. તેની ગતિ ઊર્જા અનુવાદની ગતિની ગતિ ઊર્જા છે, જેની ઝડપ ત્રણ ઘટકોમાં વિઘટિત થઈ શકે છે. પરમાણુ હલનચલનની અસ્તવ્યસ્ત પ્રકૃતિને લીધે, એવું માની શકાય છે કે ઊર્જા

પરમાણુઓ ઝડપના ત્રણેય ઘટકો પર સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે, જેથી તેમાંથી દરેક ઊર્જા માટે જવાબદાર હોય.

ઊર્જાના એકમ અને તાપમાનના એકમ વચ્ચેના સંબંધને વ્યક્ત કરતું પરિબળ - કેલ્વિન - બોલ્ટ્ઝમેનનું સ્થિરાંક કહેવાય છે. તે સ્પષ્ટ છે કે તેનું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કરવું આવશ્યક છે. આ અચલના વિશેષ મહત્વને લીધે, તે ઘણી પદ્ધતિઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવ્યું છે. અમે આજ સુધીના આ સ્થિરાંકનું સૌથી સચોટ મૂલ્ય રજૂ કરીએ છીએ. એસઆઈ એકમોમાં

એકમોની GHS સિસ્ટમમાં

સૂત્ર (3.1) પરથી તે અનુસરે છે કે શૂન્ય તાપમાન એ તાપમાન છે કે જેના પર પરમાણુઓની અવ્યવસ્થિત ગતિવિધિઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા શૂન્ય છે, એટલે કે, તાપમાન કે જેના પર પરમાણુઓની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ બંધ થાય છે. આ સંપૂર્ણ શૂન્ય છે, સંપૂર્ણ તાપમાનની શરૂઆત, જેનો ઉપર ઉલ્લેખ કરવામાં આવ્યો હતો.

તે સૂત્ર (3.1) પરથી પણ અનુસરે છે કે નકારાત્મક તાપમાન હોઈ શકતું નથી, કારણ કે ગતિ ઊર્જા અનિવાર્યપણે હકારાત્મક જથ્થો છે. જો કે, નીચે, પ્રકરણમાં. VI, તે બતાવવામાં આવશે કે અમુક સિસ્ટમો માટે નકારાત્મક તાપમાનની વિભાવનાને ઔપચારિક રીતે રજૂ કરવી શક્ય છે. જો કે, તેમના વિશે એવું કહી શકાય નહીં કે આ સંપૂર્ણ શૂન્યથી નીચેનું તાપમાન છે અને તે સિસ્ટમની સંતુલન સ્થિતિ સાથે સંબંધિત છે.

તાપમાન પરમાણુઓની ગતિની સરેરાશ ઉર્જા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવતું હોવાથી, તે, દબાણની જેમ, એક આંકડાકીય જથ્થો છે. તમે એક અથવા થોડા અણુઓના "તાપમાન" વિશે અથવા "ગરમ" અથવા "ઠંડા" અણુઓ વિશે વાત કરી શકતા નથી. તેનો કોઈ અર્થ નથી, ઉદાહરણ તરીકે, બાહ્ય અવકાશમાં ગેસના તાપમાન વિશે વાત કરવી, જ્યાં એકમ વોલ્યુમ દીઠ પરમાણુઓની સંખ્યા એટલી ઓછી છે કે તેઓ શબ્દના સામાન્ય અર્થમાં ગેસ બનાવતા નથી, અને તે અશક્ય છે. પરમાણુઓની ગતિની સરેરાશ ઊર્જા વિશે વાત કરવા માટે.

વાયુના કણોની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ સાથે સંકળાયેલી ઉર્જા બહુ ઓછી હોય છે. ફોર્મ્યુલા (3.1) અને બોલ્ટ્ઝમેન કોન્સ્ટન્ટના આપેલ મૂલ્ય પરથી, તે સ્પષ્ટ છે કે 1 K નું તાપમાન આજ સુધીના સૌથી નીચા તાપમાને (લગભગ 10 6 K) જેટલી ઊર્જાને અનુરૂપ છે, પરમાણુઓની સરેરાશ ઊર્જા આશરે 109 જ્યુલ્સ. સૌથી વધુ કૃત્રિમ રીતે મેળવેલ તાપમાન પણ - લગભગ 100 મિલિયન ડિગ્રી, જે પરમાણુ બોમ્બના વિસ્ફોટ દરમિયાન વિકસિત થાય છે - તે કણ ઊર્જાના નજીવા જ્યુલને અનુરૂપ છે.

ભૌતિકશાસ્ત્ર અને તકનીકમાં તાપમાન ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે તે હકીકતને કારણે, એકમોની એસઆઈ સિસ્ટમના મૂળભૂત જથ્થામાં લંબાઈ, દળ અને સમય સાથે તેનો સમાવેશ થાય છે, અને તાપમાન એકમ, કેલ્વિન, તેમાંથી એક છે. આ સિસ્ટમના મૂળભૂત એકમો (તાપમાનનું પરિમાણ અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે).

SI માં, તાપમાનનું એકમ (કેલ્વિન) ઉષ્ણતામાન અંતરાલ "પીગળતા બરફનું તાપમાન - ઉકળતા પાણીનું તાપમાન" ના આધારે સ્થાપિત થયેલ નથી, પરંતુ અંતરાલના આધારે "સંપૂર્ણ શૂન્ય - પાણીના ત્રણ બિંદુનું તાપમાન. " પાણીનું ટ્રિપલ બિંદુ એ તાપમાન છે કે જેના પર પાણી, પાણીની વરાળ અને બરફ સમતુલામાં હોય છે (જુઓ § 130). પાણીના ટ્રિપલ પોઈન્ટ તાપમાનને 273.16 K (ચોક્કસ) નું મૂલ્ય સોંપવામાં આવ્યું છે.

આમ, 1 કેલ્વિન એ નિરપેક્ષ શૂન્ય તાપમાનથી પાણીના ટ્રિપલ પોઈન્ટ તાપમાન સુધીના તાપમાનના અંતરાલના ભાગની બરાબર છે.

પાણીના ટ્રિપલ બિંદુનું તાપમાન 0.01 °C હોવાથી, સેલ્સિયસ અને કેલ્વિન ભીંગડામાં ડિગ્રી સમાન છે અને કોઈપણ તાપમાન ડિગ્રી સેલ્સિયસ અથવા કેલ્વિન્સમાં વ્યક્ત કરી શકાય છે.

લંબાઈ અને અંતર કન્વર્ટર માસ કન્વર્ટર જથ્થાબંધ ઉત્પાદનો અને ખાદ્ય ઉત્પાદનોના જથ્થાના માપનું પરિવર્તક એરિયા કન્વર્ટર રાંધણ વાનગીઓમાં વોલ્યુમ અને માપના એકમોનું કન્વર્ટર તાપમાન કન્વર્ટર દબાણનું કન્વર્ટર, યાંત્રિક તાણ, યંગ્સ મોડ્યુલસ કન્વર્ટર ઓફ એનર્જી અને વર્ક કન્વર્ટર ઓફ પાવર કન્વર્ટર સમયનું કન્વર્ટર લીનિયર સ્પીડ કન્વર્ટર ફ્લેટ એન્ગલ કન્વર્ટર થર્મલ કાર્યક્ષમતા અને ઇંધણ કાર્યક્ષમતા વિવિધ નંબર સિસ્ટમ્સમાં સંખ્યાઓનું કન્વર્ટર માહિતીના જથ્થાને માપવાના એકમોનું કન્વર્ટર ચલણ દર મહિલાઓના કપડાં અને જૂતાના કદ પુરુષોના કપડાં અને જૂતાના કદ કોણીય વેગ અને રોટેશન ફ્રિકવન્સી કન્વર્ટર કન્વર્ટર કોણીય પ્રવેગક કન્વર્ટર ઘનતા કન્વર્ટર ચોક્કસ વોલ્યુમ કન્વર્ટર જડતા કન્વર્ટરની ક્ષણ ફોર્સ કન્વર્ટર ટોર્ક કન્વર્ટરની ક્ષણ કમ્બશન કન્વર્ટરની ચોક્કસ ગરમી (દળ દ્વારા) ઊર્જા ઘનતા અને કમ્બશન કન્વર્ટરની ચોક્કસ ગરમી (વોલ્યુમ દ્વારા) તાપમાન તફાવત કન્વર્ટર થર્મલ વિસ્તરણ કન્વર્ટરનો ગુણાંક થર્મલ વાહકતા કન્વર્ટર ચોક્કસ ઉષ્મા ક્ષમતા કન્વર્ટર એનર્જી એક્સપોઝર અને થર્મલ રેડિયેશન પાવર કન્વર્ટર હીટ ફ્લક્સ ડેન્સિટી કન્વર્ટર હીટ ટ્રાન્સફર ગુણાંક કન્વર્ટર વોલ્યુમ ફ્લો રેટ કન્વર્ટર માસ ફ્લો રેટ કન્વર્ટર મોલર ફ્લો રેટ કન્વર્ટર માસ ફ્લો ડેન્સિટી કન્વર્ટર મોલર કોન્સન્ટ્રેશન કન્વર્ટર માસ કોન્સન્ટ્રેશન કન્વર્ટર (સોલ્યુશન) સોલ્યુશનમાં સ્નિગ્ધતા કન્વર્ટર કાઇનેમેટિક સ્નિગ્ધતા કન્વર્ટર સરફેસ ટેન્શન કન્વર્ટર વરાળ અભેદ્યતા કન્વર્ટર વરાળ અભેદ્યતા અને વરાળ ટ્રાન્સફર રેટ કન્વર્ટર સાઉન્ડ લેવલ કન્વર્ટર માઇક્રોફોન સેન્સિટિવિટી કન્વર્ટર સાઉન્ડ પ્રેશર લેવલ (એસપીએલ) કન્વર્ટર સાઉન્ડ પ્રેશર લેવલ કન્વર્ટર સિલેક્ટેબલ રેફરન્સ પ્રેશર લ્યુમિનેસ કન્વર્ટર લ્યુમિનેસ કન્વર્ટર કન્વર્ટર આવર્તન અને તરંગલંબાઇ કન્વર્ટર ડાયોપ્ટર પાવર અને ફોકલ લેન્થ ડાયોપ્ટર પાવર અને લેન્સ મેગ્નિફિકેશન (×) ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ કન્વર્ટર રેખીય ચાર્જ ઘનતા કન્વર્ટર સપાટી ચાર્જ ઘનતા કન્વર્ટર વોલ્યુમ ચાર્જ ઘનતા કન્વર્ટર ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન કન્વર્ટર રેખીય વર્તમાન ઘનતા કન્વર્ટર સપાટી વર્તમાન ઘનતા કન્વર્ટર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ કન્વર્ટર અને સંભવિત ઇલેક્ટ્રિસિટી કન્વર્ટર. વોલ્ટેજ કન્વર્ટર વિદ્યુત પ્રતિકાર કન્વર્ટર વિદ્યુત પ્રતિકાર કન્વર્ટર વિદ્યુત વાહકતા કન્વર્ટર વિદ્યુત વાહકતા કન્વર્ટર ઇલેક્ટ્રિક કેપેસીટન્સ ઇન્ડક્ટન્સ કન્વર્ટર અમેરિકન વાયર ગેજ કન્વર્ટર dBm (dBm અથવા dBm), dBV (dBV), વોટ્સ, વગેરેમાં સ્તરો. એકમો મેગ્નેટોમોટિવ ફોર્સ કન્વર્ટર મેગ્નેટિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ કન્વર્ટર મેગ્નેટિક ફ્લક્સ કન્વર્ટર મેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન કન્વર્ટર રેડિયેશન. આયોનાઇઝિંગ રેડિયેશન શોષિત ડોઝ રેટ કન્વર્ટર રેડિયોએક્ટિવિટી. કિરણોત્સર્ગી સડો કન્વર્ટર રેડિયેશન. એક્સપોઝર ડોઝ કન્વર્ટર રેડિયેશન. શોષિત ડોઝ કન્વર્ટર દશાંશ ઉપસર્ગ કન્વર્ટર ડેટા ટ્રાન્સફર ટાઇપોગ્રાફી અને ઇમેજ પ્રોસેસિંગ યુનિટ કન્વર્ટર ટિમ્બર વોલ્યુમ યુનિટ કન્વર્ટર મોલર માસની ગણતરી D. I. મેન્ડેલીવનું રાસાયણિક તત્વોનું સામયિક કોષ્ટક

પ્રારંભિક મૂલ્ય

રૂપાંતરિત મૂલ્ય

કેલ્વિન ડિગ્રી સેલ્સિયસ ડિગ્રી ફેરનહીટ ડિગ્રી રેન્કાઇન ડિગ્રી રેઉમર પ્લાન્ક તાપમાન

તાપમાન વિશે વધુ

સામાન્ય માહિતી

શું તમને એક ભાષામાંથી બીજી ભાષામાં માપનના એકમોનું ભાષાંતર કરવું મુશ્કેલ લાગે છે? સાથીદારો તમને મદદ કરવા તૈયાર છે. ટીસી ટર્મ્સમાં પ્રશ્ન પોસ્ટ કરોઅને થોડીવારમાં તમને જવાબ મળશે.

વિરોધાભાસ એ છે કે રોજિંદા જીવનમાં, ઉદ્યોગમાં અને પ્રયોજિત વિજ્ઞાનમાં પણ તાપમાન માપવા માટે, તમારે "તાપમાન" શું છે તે જાણવાની જરૂર નથી. તેના બદલે અસ્પષ્ટ વિચાર કે "તાપમાન ડિગ્રી છે ગરમીશરીરો." ખરેખર, તાપમાન માપવા માટેના મોટાભાગના વ્યવહારુ સાધનો વાસ્તવમાં પદાર્થોના અન્ય ગુણધર્મોને માપે છે જે ગરમીની આ ડિગ્રી સાથે બદલાય છે, જેમ કે દબાણ, વોલ્યુમ, વિદ્યુત પ્રતિકાર વગેરે. પછી તેમના રીડિંગ્સ આપોઆપ અથવા મેન્યુઅલી તાપમાન એકમોમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

જિજ્ઞાસુ લોકો અને વિદ્યાર્થીઓ કે જેઓ કાં તો તાપમાન શું છે તે સમજવાની ફરજ પાડવામાં આવે છે અથવા તે સામાન્ય રીતે તેના શૂન્ય, પ્રથમ અને બીજા નિયમો, કાર્નોટ ચક્ર અને એન્ટ્રોપી સાથે થર્મોડાયનેમિક્સના તત્વમાં આવે છે. તે સ્વીકારવું આવશ્યક છે કે આદર્શ ઉલટાવી શકાય તેવા હીટ એન્જિનના પરિમાણ તરીકે તાપમાનની વ્યાખ્યા, કાર્યકારી પદાર્થથી સ્વતંત્ર, સામાન્ય રીતે "તાપમાન" ની વિભાવનાની આપણી સમજમાં સ્પષ્ટતા ઉમેરતી નથી.

વધુ "મૂર્ત" એ મોલેક્યુલર કાઇનેટિક થિયરી તરીકે ઓળખાતો અભિગમ લાગે છે, જેમાંથી એવો વિચાર રચાય છે કે ગરમીને માત્ર ઊર્જાના એક સ્વરૂપ તરીકે ગણી શકાય, એટલે કે અણુઓ અને પરમાણુઓની ગતિ ઊર્જા. આ મૂલ્ય, અવ્યવસ્થિત રીતે ફરતા કણોની વિશાળ સંખ્યા પર સરેરાશ, શરીરનું તાપમાન જેને કહેવાય છે તેનું માપ હોવાનું બહાર આવ્યું છે. ગરમ શરીરના કણો ઠંડા શરીરના કણો કરતાં વધુ ઝડપથી ફરે છે.

તાપમાનનો ખ્યાલ કણોની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા સાથે ગાઢ રીતે સંકળાયેલો હોવાથી, તેના માપન એકમ તરીકે જૉલનો ઉપયોગ કરવો સ્વાભાવિક છે. જો કે, કણોની થર્મલ ગતિની ઉર્જા જૌલની તુલનામાં ખૂબ જ ઓછી છે, તેથી આ જથ્થાનો ઉપયોગ અસુવિધાજનક છે. થર્મલ ગતિ અન્ય એકમોમાં માપવામાં આવે છે, જે રૂપાંતરણ પરિબળ "k" નો ઉપયોગ કરીને જુલમાંથી મેળવવામાં આવે છે.

જો તાપમાન T ને કેલ્વિન્સ (K) માં માપવામાં આવે છે, તો આદર્શ વાયુના અણુઓની અનુવાદ ગતિની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા સાથે તેનો સંબંધ

એક = (3/2) kT, (1)

જ્યાં k- એક રૂપાંતર પરિબળ કે જે નક્કી કરે છે કે જૌલનો કયો ભાગ કેલ્વિનમાં સમાયેલ છે. તીવ્રતા kબોલ્ટ્ઝમેનનો કોન્સ્ટન્ટ કહેવાય છે.

તે ધ્યાનમાં લેતા દબાણને મોલેક્યુલર ગતિની સરેરાશ ઊર્જાના સંદર્ભમાં પણ વ્યક્ત કરી શકાય છે

p=(2/3)n E k (2)

જ્યાં n = N/V, V- ગેસ દ્વારા કબજે કરેલ વોલ્યુમ, એન- આ વોલ્યુમમાં પરમાણુઓની કુલ સંખ્યા

આદર્શ ગેસ માટે રાજ્યનું સમીકરણ હશે:

p = n kT

જો પરમાણુઓની કુલ સંખ્યા તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે એન = µN A, ક્યાં µ - ગેસના મોલ્સની સંખ્યા, એન એ- અવગાડ્રો નંબર, એટલે કે છછુંદર દીઠ કણોની સંખ્યા, તમે જાણીતા ક્લેપીરોન-મેન્ડેલીવ સમીકરણ સરળતાથી મેળવી શકો છો:

પીવી = µ RT, જ્યાં આર - દાળ ગેસ સ્થિર આર= એન એ.k

અથવા એક છછુંદર માટે પીવી = એન એ. kT(3)

આમ, તાપમાન એ રાજ્યના સમીકરણમાં કૃત્રિમ રીતે રજૂ કરાયેલ પરિમાણ છે. રાજ્યના સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને, થર્મોડાયનેમિક તાપમાન T નક્કી કરી શકાય છે જો અન્ય તમામ પરિમાણો અને સ્થિરાંકો જાણીતા હોય. તાપમાનની આ વ્યાખ્યા પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે T ના મૂલ્યો બોલ્ટ્ઝમેન સ્થિરાંક પર આધારિત હશે. શું આપણે આ પ્રમાણસરતા ગુણાંક માટે મનસ્વી મૂલ્ય પસંદ કરી શકીએ અને પછી તેના પર આધાર રાખી શકીએ? ના. છેવટે, આ રીતે આપણે પાણીના ટ્રિપલ બિંદુ માટે મનસ્વી મૂલ્ય મેળવી શકીએ છીએ, જ્યારે આપણે મૂલ્ય 273.16 K મેળવવું જોઈએ! પ્રશ્ન ઊભો થાય છે - શા માટે બરાબર 273.16 K?

આનાં કારણો કેવળ ઐતિહાસિક છે, ભૌતિક નથી.હકીકત એ છે કે પ્રથમ તાપમાનના ભીંગડામાં, પાણીના બે રાજ્યો માટે એક જ સમયે ચોક્કસ મૂલ્યો અપનાવવામાં આવ્યા હતા - નક્કરતા બિંદુ (0 ° સે) અને ઉત્કલન બિંદુ (100 ° સે). આ સગવડ માટે પસંદ કરાયેલ મનસ્વી મૂલ્યો હતા. ડિગ્રી સેલ્સિયસ એ ડિગ્રી કેલ્વિન સમાન છે તે ધ્યાનમાં લેતા અને આ બિંદુઓ પર માપાંકિત ગેસ થર્મોમીટર વડે થર્મોડાયનેમિક તાપમાનને માપવાથી, અમે એક્સ્ટ્રાપોલેશન દ્વારા સંપૂર્ણ શૂન્ય (0 °K) માટે મૂલ્ય મેળવ્યું - 273.15 °C. અલબત્ત, આ મૂલ્ય માત્ર ત્યારે જ સચોટ ગણી શકાય જો ગેસ થર્મોમીટર સાથેનું માપ એકદમ સચોટ હોય. આ ખોટું છે. તેથી, પાણીના ટ્રિપલ પોઈન્ટ માટે 273.16 K નું મૂલ્ય નક્કી કરીને અને વધુ અદ્યતન ગેસ થર્મોમીટર વડે પાણીના ઉત્કલન બિંદુને માપવાથી, તમે 100 ° C થી ઉકળતા માટે થોડું અલગ મૂલ્ય મેળવી શકો છો. ઉદાહરણ તરીકે, હવે સૌથી વાસ્તવિક મૂલ્ય 99.975 °C છે. અને આ ફક્ત એટલા માટે છે કારણ કે ગેસ થર્મોમીટર સાથેના પ્રારંભિક કાર્યએ સંપૂર્ણ શૂન્ય માટે ભૂલભરેલું મૂલ્ય આપ્યું હતું. આમ, અમે કાં તો સંપૂર્ણ શૂન્ય અથવા પાણીના ઘનકરણ અને ઉત્કલન બિંદુઓ વચ્ચે 100 °C ના અંતરાલને ઠીક કરીએ છીએ. જો આપણે અંતરાલને ઠીક કરીએ અને સંપૂર્ણ શૂન્ય સુધી એક્સ્ટ્રાપોલેટ કરવા માટે માપનું પુનરાવર્તન કરીએ, તો આપણને -273.22 °C મળે છે.

1954માં, CIPM એ કેલ્વિનની નવી વ્યાખ્યામાં સંક્રમણ અંગેનો ઠરાવ અપનાવ્યો, જેને 0 -100 °C ના અંતરાલ સાથે કોઈ લેવાદેવા ન હતી. તે વાસ્તવમાં 273.16 K (0.01 °C) નું મૂલ્ય પાણીના ટ્રિપલ બિંદુને સોંપે છે અને લગભગ 100 °C પર "પાણીના ઉત્કલન બિંદુને મુક્તપણે તરતા રહેવા દો". તાપમાનના એકમ માટે "ડિગ્રી કેલ્વિન" ને બદલે, ફક્ત "કેલ્વિન" રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું.

સૂત્ર (3) પરથી તે અનુસરે છે કે પાણીના ટ્રિપલ બિંદુ તરીકે સિસ્ટમની સ્થિર અને સારી રીતે પુનઃઉત્પાદન કરી શકાય તેવી સ્થિતિમાં 273.16 K થી T નું નિશ્ચિત મૂલ્ય સોંપીને, સ્થિર k નું મૂલ્ય પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરી શકાય છે. તાજેતરમાં સુધી, બોલ્ટ્ઝમેન સતત k ના સૌથી સચોટ પ્રાયોગિક મૂલ્યો અત્યંત દુર્લભ ગેસ પદ્ધતિ દ્વારા મેળવવામાં આવતા હતા.

પેરામીટરનો સમાવેશ કરતા કાયદાના ઉપયોગના આધારે બોલ્ટ્ઝમેન સ્થિરાંક મેળવવા માટેની અન્ય પદ્ધતિઓ છે. kT

આ સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેનનો કાયદો છે, જે મુજબ થર્મલ રેડિયેશન E(T) ની કુલ ઊર્જા ચોથું પાવર ફંક્શન છે. સીટી.
આદર્શ વાયુમાં અવાજની ગતિના વર્ગને 0 2 સાથે સંબંધિત સમીકરણ સાથે રેખીય અવલંબન સીટી.
વિદ્યુત પ્રતિકાર V 2 પર સરેરાશ ચોરસ અવાજ વોલ્ટેજ માટેનું સમીકરણ, તેના પર પણ રેખીય રીતે આધાર રાખે છે સીટી.

ઉપરોક્ત નિર્ધારણ પદ્ધતિઓના અમલીકરણ માટે સ્થાપનો સીટીનિરપેક્ષ થર્મોમેટ્રી અથવા પ્રાથમિક થર્મોમેટ્રી સાધનો કહેવાય છે.

આમ, જૌલ્સને બદલે કેલ્વિનમાં તાપમાનના મૂલ્યો નક્કી કરવા માટે ઘણા સંમેલનો છે. મુખ્ય વસ્તુ એ છે કે પ્રમાણસરતા ગુણાંક પોતે kતાપમાન અને ઉર્જા એકમો વચ્ચે સ્થિર નથી. તે હાલમાં પ્રાપ્ય થર્મોડાયનેમિક માપનની ચોકસાઈ પર આધાર રાખે છે. આ અભિગમ પ્રાથમિક થર્મોમીટર્સ માટે ખૂબ અનુકૂળ નથી, ખાસ કરીને જેઓ ટ્રિપલ પોઈન્ટથી દૂર તાપમાનની શ્રેણીમાં કાર્ય કરે છે. તેમનું વાંચન બોલ્ટ્ઝમેનના સ્થિરાંકના મૂલ્યમાં થતા ફેરફારો પર આધારિત હશે.

પ્રાયોગિક આંતરરાષ્ટ્રીય તાપમાનના ધોરણમાં દરેક ફેરફાર એ વિશ્વભરના મેટ્રોલોજિકલ કેન્દ્રો દ્વારા વૈજ્ઞાનિક સંશોધનનું પરિણામ છે. તાપમાન માપનની નવી આવૃત્તિની રજૂઆત તમામ તાપમાન માપવાના સાધનોના કેલિબ્રેશનને અસર કરે છે.

વાર્તા

"તાપમાન" શબ્દ તે દિવસોમાં ઉદભવ્યો જ્યારે લોકો માનતા હતા કે વધુ ગરમ શરીરમાં એક વિશેષ પદાર્થ - કેલરી - ઓછા ગરમ પદાર્થો કરતાં વધુ હોય છે. તેથી, તાપમાન શરીરના પદાર્થો અને કેલરીના મિશ્રણની શક્તિ તરીકે માનવામાં આવતું હતું. આ કારણોસર, આલ્કોહોલિક પીણાં અને તાપમાનની તાકાત માટે માપનના એકમોને સમાન કહેવામાં આવે છે - ડિગ્રી.

તાપમાન એ પરમાણુઓની ગતિ ઊર્જા હોવાથી, તે સ્પષ્ટ છે કે તેને ઉર્જા એકમો (એટલે ​​કે જ્યુલ્સમાં SI સિસ્ટમમાં) માપવું સૌથી સ્વાભાવિક છે. જો કે, તાપમાન માપન મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતની રચનાના ઘણા સમય પહેલા શરૂ થયું હતું, તેથી વ્યવહારુ ભીંગડા પરંપરાગત એકમોમાં તાપમાન માપે છે - ડિગ્રી.

કેલ્વિન સ્કેલ

થર્મોડાયનેમિક્સ કેલ્વિન સ્કેલનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં તાપમાન નિરપેક્ષ શૂન્યથી માપવામાં આવે છે (શરીરની લઘુત્તમ સૈદ્ધાંતિક રીતે શક્ય આંતરિક ઊર્જાને અનુરૂપ સ્થિતિ), અને એક કેલ્વિન નિરપેક્ષ શૂન્યથી ત્રિવિધ બિંદુ સુધીના અંતરના 1/273.16 બરાબર છે. પાણી (જે રાજ્યમાં બરફ, પાણી અને પાણીની જોડી સમતુલામાં છે). બોલ્ટ્ઝમેનના સ્થિરાંકનો ઉપયોગ કેલ્વિન્સને ઊર્જા એકમોમાં રૂપાંતર કરવા માટે થાય છે. વ્યુત્પન્ન એકમોનો પણ ઉપયોગ થાય છે: કિલોકેલ્વિન, મેગાકેલ્વિન, મિલીકેલ્વિન, વગેરે.

સેલ્સિયસ

રોજિંદા જીવનમાં, સેલ્સિયસ સ્કેલનો ઉપયોગ થાય છે, જેમાં 0 એ પાણીનું ઠંડું બિંદુ છે, અને 100° એ વાતાવરણીય દબાણ પર પાણીનું ઉત્કલન બિંદુ છે. પાણીના ઠંડું અને ઉત્કલન બિંદુઓ સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત ન હોવાથી, સેલ્સિયસ સ્કેલ હાલમાં કેલ્વિન સ્કેલનો ઉપયોગ કરીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે: એક ડિગ્રી સેલ્સિયસ કેલ્વિન બરાબર છે, સંપૂર્ણ શૂન્ય −273.15 °C માનવામાં આવે છે. સેલ્સિયસ સ્કેલ વ્યવહારીક રીતે ખૂબ અનુકૂળ છે કારણ કે આપણા ગ્રહ પર પાણી ખૂબ જ સામાન્ય છે અને આપણું જીવન તેના પર આધારિત છે. ઝીરો સેલ્સિયસ એ હવામાનશાસ્ત્ર માટે એક વિશેષ બિંદુ છે, કારણ કે વાતાવરણીય પાણીના ઠંડુંથી બધું નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે.

ફેરનહીટ

ઈંગ્લેન્ડ અને ખાસ કરીને યુએસએમાં, ફેરનહીટ સ્કેલનો ઉપયોગ થાય છે. આ સ્કેલ શહેરના સૌથી ઠંડા શિયાળાના તાપમાનથી અંતરાલને વિભાજિત કરે છે જ્યાં ફેરનહીટ માનવ શરીરના તાપમાનને 100 ડિગ્રીમાં રહે છે. શૂન્ય ડિગ્રી સેલ્સિયસ 32 ડિગ્રી ફેરનહીટ છે, અને એક ડિગ્રી ફેરનહીટ 5/9 ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે.

ફેરનહીટ સ્કેલની વર્તમાન વ્યાખ્યા નીચે મુજબ છે: તે એક તાપમાન સ્કેલ છે જેમાં 1 ડિગ્રી (1 °F) એ પાણીના ઉત્કલન બિંદુ અને વાતાવરણીય દબાણ પર બરફના ગલન તાપમાન વચ્ચેના તફાવતના 1/180મા સમાન છે, અને બરફનું ગલનબિંદુ +32 °F છે. ફેરનહીટ તાપમાન સેલ્સિયસ તાપમાન (t °C) સાથે t °C = 5/9 (t °F - 32) ના ગુણોત્તર દ્વારા સંબંધિત છે, એટલે કે, 1 °F ના તાપમાનમાં ફેરફાર 5/9 ° ના ફેરફારને અનુરૂપ છે. સી. 1724 માં જી. ફેરનહીટ દ્વારા પ્રસ્તાવિત.

રેઉમર સ્કેલ

1730 માં આર. એ. રેઉમુર દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો, જેમણે તેણે શોધેલા આલ્કોહોલ થર્મોમીટરનું વર્ણન કર્યું હતું.

એકમ રેઉમુર (°R) ડિગ્રી છે, 1 °R એ સંદર્ભ બિંદુઓ વચ્ચેના તાપમાનના અંતરાલના 1/80 બરાબર છે - બરફનું ગલન તાપમાન (0 °R) અને પાણીનું ઉત્કલન બિંદુ (80 °R)

1 °R = 1.25 °C.

હાલમાં, સ્કેલનો ઉપયોગ થતો નથી; તે લેખકના વતન ફ્રાન્સમાં સૌથી લાંબો સમય ટકી રહ્યો છે.

તાપમાન ભીંગડાની તુલના

¹ સામાન્ય માનવ શરીરનું તાપમાન 36.6 °C ±0.7 °C, અથવા 98.2 °F ±1.3 °F છે. 98.6 °F નું સામાન્ય રીતે અવતરિત મૂલ્ય એ 19મી સદીના જર્મન મૂલ્ય 37 °C ના ફેરનહીટમાં ચોક્કસ રૂપાંતર છે. આધુનિક ખ્યાલો અનુસાર આ મૂલ્ય સામાન્ય તાપમાનની શ્રેણીમાં ન હોવાથી, આપણે કહી શકીએ કે તેમાં વધુ પડતી (ખોટી) ચોકસાઈ છે. આ કોષ્ટકમાં કેટલાક મૂલ્યો ગોળાકાર કરવામાં આવ્યા છે.

ફેરનહીટ અને સેલ્સિયસ ભીંગડાની સરખામણી

(o એફ- ફેરનહીટ સ્કેલ, oC- સેલ્સિયસ સ્કેલ)

ડિગ્રી સેલ્સિયસને કેલ્વિનમાં કન્વર્ટ કરવા માટે, તમારે સૂત્રનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે T=t+T 0જ્યાં T એ કેલ્વિનમાં તાપમાન છે, t એ ડિગ્રી સેલ્સિયસમાં તાપમાન છે, T 0 =273.15 કેલ્વિન્સ. ડિગ્રી સેલ્સિયસનું કદ કેલ્વિન જેટલું છે.