Turinys:

Įvadas

Temperatūra ir termometrai – atsiradimo istorija

Temperatūros svarstyklės ir jų rūšys

1. Farenheito

   Reaumur skalė

   Celsijaus

   Kelvino skalė

Absoliutaus nulio temperatūros

Temperatūros sąlygų įtaka gyvybei Žemėje

Išvados

Termometrai ir temperatūra. Kilmės istorija.

Kas yra temperatūra

Prieš pradėdami kalbėti apie temperatūros jutiklius, turėtumėte suprasti, kas jie yra.temperatūra fizikos požiūriu . Kodėl žmogaus kūnas jaučia temperatūros pokyčius, kodėl sakome, kad šiandien šilta arba tiesiog karšta, o kitą dieną vėsu, o gal net šalta.

Terminas temperatūra kilęs iš lotyniško žodžio temperatura, kuris reiškia normalią būseną arba tinkamą poslinkį. Kaip fizikinis dydis, temperatūra apibūdina vidinę medžiagos energiją, molekulių judrumo laipsnį ir dalelių kinetinę energiją termodinaminės pusiausvyros būsenoje.

Kaip pavyzdį apsvarstykite orą, kurio molekulės ir atomai juda chaotiškai. Padidėjus šių dalelių judėjimo greičiui, tuomet sakoma, kad oro temperatūra yra aukšta, oras šiltas ar net karštas. Pavyzdžiui, šaltą dieną oro dalelių judėjimo greitis yra mažas, o tai jaučiasi kaip maloni vėsa ar net „šuo šaltis“. Atkreipkite dėmesį, kad oro dalelių greitis niekaip nepriklauso nuo vėjo greičio! Tai visiškai kitoks greitis.

Štai kas liečia orą, molekulės jame gali laisvai judėti, bet kokia padėtis skystuose ir kietuose kūnuose? Juose taip pat egzistuoja terminis molekulių judėjimas, nors ir mažesniu mastu nei ore. Tačiau jo pokytis yra gana pastebimas, o tai lemia skysčių ir kietųjų medžiagų temperatūrą.

Molekulės ir toliau juda net tirpstant ledui, taip pat esant neigiamai temperatūrai. Pavyzdžiui, vandenilio molekulės greitis nulinėje temperatūroje yra 1950 m/sek. Kas sekundę tūkstantis milijardų molekulinių susidūrimų įvyksta 16 cm^3 oro. Kylant temperatūrai, didėja molekulių mobilumas, atitinkamai didėja susidūrimų skaičius.

Tačiau reikia pažymėti, kadtemperatūros Iršiltas esmė ne tas pats. Paprastas pavyzdys: įprastoje dujinėje viryklėje virtuvėje yra dideli ir maži degikliai, kurie kūrena tas pačias dujas. Dujų degimo temperatūra yra vienoda, todėl ir pačių degiklių temperatūra yra tokia pati. Tačiau toks pat vandens tūris, pavyzdžiui, virdulys ar kibiras, ant didelio degiklio užvirs greičiau nei ant mažo. Taip nutinka todėl, kad didesnis degiklis gamina daugiau šilumos, sudegina daugiau dujų per laiko vienetą arba turi daugiau galios.

Pirmieji termometrai

Prieš išradę tokį įprastą ir paprastą mūsų kasdieniniam gyvenimui skirtą matavimo prietaisą kaip termometrą, žmonės apie savo šiluminę būseną galėjo spręsti tik pagal tiesioginius pojūčius: šilta ar vėsu, karšta ar šalta.

Žodis „temperatūra“ atsirado seniai – molekulinės kinetinės teorijos dar nebuvo. Buvo tikima, kad kūnuose yra tam tikros medžiagos, vadinamos „kalorijomis“, o šiltuose kūnuose jos yra daugiau nei šaltuose. Temperatūra, taigi, charakterizavo kalorijų ir pačios kūno medžiagos mišinį, ir kuo aukštesnė temperatūra, tuo šis mišinys stipresnis. Iš čia gaunamas alkoholinių gėrimų stiprumo matavimas laipsniais.

Termodinamikos istorija prasidėjo, kai Galilėjus Galilėjus 1592 m. sukūrė pirmąjį temperatūros pokyčių stebėjimo prietaisą, pavadinęs jį termoskopu. Termoskopas buvo mažas stiklinis rutulys su lituotu stikliniu vamzdeliu. Kamuolys buvo įkaitintas, o vamzdžio galas buvo panardintas į vandenį. Kai rutulys atvėso, slėgis jame sumažėjo, o vanduo vamzdyje, veikiamas atmosferos slėgio, pakilo iki tam tikro aukščio. Atšilus orams vandens lygis vamzdeliuose nukrito. Prietaiso trūkumas buvo tas, kad juo buvo galima spręsti tik santykinį kūno šildymo ar vėsinimo laipsnį, nes jis dar neturėjo skalės.

Vėliau Florencijos mokslininkai patobulino Galileo termoskopą, pridėdami karoliukų skalę ir išpumpuodami orą iš baliono.

Tada pasirodė vandens pripildyti termometrai – bet skystis užšalo ir termometrai sprogo. Todėl vietoj vandens jie pradėjo naudoti vyno alkoholį, o „Galileo“ studentė Evangelista Torricelli sugalvojo užpildyti termometrą gyvsidabriu ir alkoholiu ir užsandarinti, kad atmosferos slėgis nepaveiktų rodmenų. Prietaisas buvo apverstas aukštyn kojomis, išimtas indas su vandeniu, į vamzdelį supiltas spiritas. Prietaiso veikimas buvo pagrįstas alkoholio išsiplėtimu kaitinant – dabar rodmenys nepriklausė nuo atmosferos slėgio. Tai buvo vienas pirmųjų skysčių termometrų.

Tuo metu prietaisų rodmenys dar neatitiko vienas kito, nes kalibruojant svarstykles nebuvo atsižvelgta į jokią konkrečią sistemą. 1694 m. Carlo Renaldini pasiūlė ledo lydymosi temperatūrą ir vandens virimo temperatūrą laikyti dviem kraštutiniais taškais.

Temperatūros svarstyklės

Žmonija išmoko matuoti temperatūrą maždaug prieš 400 metų. Tačiau pirmieji prietaisai, primenantys šiandieninius termometrus, atsirado tik XVIII a. Pirmojo termometro išradėjas buvo mokslininkas Gabrielis Farenheitas. Iš viso pasaulyje buvo išrastos kelios skirtingos temperatūros skalės, vienos iš jų buvo populiaresnės ir naudojamos iki šiol, kitos pamažu iškrito iš naudojimo.

Temperatūros skalės yra temperatūros verčių sistemos, kurias galima palyginti viena su kita. Kadangi temperatūra nėra dydis, kurį galima tiesiogiai išmatuoti, jos vertė siejama su medžiagos (pavyzdžiui, vandens) temperatūros būsenos pasikeitimu. Visose temperatūros skalėse, kaip taisyklė, registruojami du taškai, atitinkantys pasirinktos termometrinės medžiagos perėjimo į skirtingas fazes temperatūras. Tai yra vadinamieji atskaitos taškai. Atskaitos taškų pavyzdžiai yra vandens virimo temperatūra, aukso kietėjimo temperatūra ir tt Vienas iš taškų laikomas pradine. Intervalas tarp jų yra padalintas į tam tikrą skaičių vienodų segmentų, kurie yra pavieniai. Temperatūros matavimo vienetas yra visuotinai priimtas kaip vienas laipsnis. temperatūros skalės prietaisas

Populiariausios ir plačiausiai naudojamos temperatūros skalės pasaulyje yra Celsijaus ir Farenheito skalės.

Pažvelkime į turimas svarstykles eilės tvarka ir pabandykime jas palyginti naudojimo patogumo ir praktinio naudingumo požiūriu. Yra keturios garsiausios svarstyklės:

Farenheito

Reaumur skalė

Celsijaus,

Kelvino skalė

Farenheito

Daugelyje žinynų, įskaitant rusų Vikipediją, Danielis Gabrielis Farenheitas minimas kaip vokiečių fizikas. Tačiau, kaip rašoma Encyclopedia Britannica, jis buvo olandų fizikas, gimęs Lenkijoje, Gdanske 1686 m. gegužės 24 d. Farenheitas pats pagamino mokslinius instrumentus ir 1709 m. išrado alkoholio termometrą, o 1714 m. – gyvsidabrio termometrą.

1724 m. Farenheitas tapo Londono karališkosios draugijos nariu ir pristatė jai savo temperatūros skalę. Skalė buvo sudaryta remiantis trimis atskaitos taškais. Pradinėje versijoje (kuri vėliau buvo pakeista) nuliniu tašku laikė sūrymo tirpalo (ledo, vandens ir amonio chlorido santykiu 1:1:1) temperatūrą. Šio tirpalo temperatūra stabilizavosi ties 0 °F (-17,78 °C). Antrasis 32°F taškas buvo ledo lydymosi temperatūra, t.y. ledo ir vandens mišinio temperatūra santykiu 1:1 (0 °C). Trečias taškas yra normali žmogaus kūno temperatūra, kurią jis priskyrė 96 °F.

Kodėl buvo pasirinkti tokie keisti, neapvalūs skaičiai? Pasak vienos istorijos, Farenheitas iš pradžių pasirinko žemiausią temperatūrą, išmatuotą jo gimtajame mieste Gdanske 1708–1709 m. žiemą, kaip savo skalės nulį. Vėliau, kai reikėjo, kad ši temperatūra būtų gerai atkuriama, jis panaudojo druskos tirpalą atgaminti jį. Vienas iš gautos temperatūros netikslumo paaiškinimų yra tas, kad Farenheitas nesugebėjo paruošti gero sūrymo tirpalo, kad gautų tikslią eutektinės pusiausvyros amonio chlorido sudėtį (tai yra, jis galėjo ištirpinti kelias druskas, o ne visiškai).

Kita įdomi istorija susijusi su Farenheito laišku savo draugui Hermannui Boerhaave'ui. Pasak laiško, jo skalė buvo sukurta remiantis astronomo Olofo Römerio, su kuriuo Fahrenheitas anksčiau bendravo, darbais. Roemerio skalėje druskos tirpalas užšąla prie nulio laipsnių, vanduo – 7,5 laipsnio, žmogaus kūno temperatūra laikoma 22,5 laipsnio, o vanduo užverda 60 laipsnių (yra nuomonė, kad tai analogiška 60 sekundžių per valandą). Farenheitas kiekvieną skaičių padaugino iš keturių, kad pašalintų trupmeninę dalį. Tuo pačiu metu ledo lydymosi temperatūra pasirodė esanti 30 laipsnių, o žmogaus temperatūra - 90 laipsnių. Jis nuėjo toliau ir perkėlė svarstykles taip, kad ledo taškas būtų 32 laipsniai, o žmogaus kūno temperatūra – 96 laipsniai. Taigi tapo įmanoma nutraukti intervalą tarp šių dviejų taškų, kuris siekė 64 laipsnius, tiesiog pakartotinai dalijant intervalą per pusę. (64 yra nuo 2 iki šeštojo laipsnio).

Kai kalibruotais termometrais išmatavau vandens virimo temperatūrą, Farenheito vertė buvo apie 212 °F. Vėliau mokslininkai nusprendė šiek tiek iš naujo apibrėžti skalę, priskirdami tikslią vertę dviem gerai atkuriamiems atskaitos taškams: ledo lydymosi temperatūrai esant 32 °F ir vandens virimo temperatūrai esant 212 °F. Tuo pačiu metu normali žmogaus temperatūra šioje skalėje po naujų, tikslesnių matavimų pasirodė esanti apie 98 °F, o ne 96 °F.

Reaumur skalė

Prancūzų gamtininkas René Antoine'as Ferchault de Reaumur gimė 1683 m. vasario 28 d. La Rošelyje notaro šeimoje. Mokėsi jėzuitų mokykloje Puatjė. Nuo 1699 m. Bourget universitete studijavo teisę ir matematiką. 1703 m. jis tęsė matematikos ir fizikos studijas Paryžiuje. Po to, kai 1708 m. René paskelbė pirmuosius tris matematikos darbus, jis buvo priimtas į Paryžiaus mokslų akademijos narius.

Reaumuro moksliniai darbai gana įvairūs. Studijavo matematiką, chemijos technologijas, botaniką, fiziką ir zoologiją. Tačiau paskutiniuose dviejuose dalykuose jam sekėsi labiau, todėl pagrindiniai jo darbai buvo skirti būtent šioms temoms.

1730 metais Reaumuras aprašė savo išrastą alkoholio termometrą, kurio skalę lėmė vandens virimo ir užšalimo taškai. 1 laipsnis Réaumur yra lygus 1/80 temperatūros intervalo tarp ledo lydymosi temperatūros (0 °R) ir vandens virimo temperatūros (80 °R).

Prilitavęs ploną vamzdelį prie apvalios kolbos, Reaumur įpylė į ją alkoholio, kiek įmanoma išvalytą nuo vandens ir ištirpusių dujų. Savo atsiminimuose jis pažymi, kad jo skystyje buvo ne daugiau kaip 5 procentai vandens.

Vamzdis nebuvo sandarus – Reaumur jį tik užkimšo terpentino glaistu.

Tiesą sakant, Reaumur turėjo tik vieną atskaitos tašką: ledo lydymosi temperatūrą. Ir jis nustatė laipsnio reikšmę ne dalydamas tam tikrą temperatūros diapazoną iš niekur kilusio skaičiaus 80 Tiesą sakant, jis nusprendė vienu laipsniu laikyti temperatūros pokytį, kai alkoholio tūris padidėja arba sumažėja 1/1000. . Taigi Reaumuro termometrą galima laikyti iš esmės dideliu piknometru, o tiksliau – primityviu šio fizikinio ir cheminio prietaiso prototipu.

Pradedant 1734 m., Reaumuras paskelbė ataskaitas apie oro temperatūros matavimus naudojant prietaisą, kurį jis pasiūlė, penkerius metus įvairiose srityse, nuo centrinių Prancūzijos regionų iki Indijos Pondicherry uosto, tačiau vėliau termometro atsisakė.

Šiais laikais „Reaumur“ svarstyklės nebenaudojamos.

Celsijaus

Andersas Celsius (1701 m. lapkričio 27 d. – 1744 m. balandžio 25 d.) – švedų astronomas, geologas ir meteorologas (tuo metu geologija ir meteorologija buvo laikomos astronomijos dalimi). Upsalos universiteto astronomijos profesorius (1730-1744).

Kartu su prancūzų astronomu Pierre'u Louis Moreau de Maupertuis dalyvavo ekspedicijoje, skirtoje išmatuoti 1 laipsnio dienovidinio atkarpą Laplandijoje (tuometinėje Švedijos dalyje). Panaši ekspedicija buvo surengta iki pusiaujo, dabartiniame Ekvadore. Rezultatų palyginimas patvirtino Niutono prielaidą, kad Žemė yra elipsoidas, suplotas ties ašigaliais.

1742 m. jis pasiūlė Celsijaus skalę, kurioje vandens trigubo taško temperatūra (ši temperatūra praktiškai sutampa su ledo lydymosi temperatūra esant normaliam slėgiui) buvo laikoma 100, o vandens virimo temperatūra - 0. (Iš pradžių , Celsijaus ledo lydymosi temperatūrą laikė 100°, o 0° yra vandens virimo temperatūra. Ir tik Celsijaus mirties metais jo amžininkas Carlas Linnaeusas „pasuko“ šią skalę. Taigi, ledo lydymosi temperatūra Celsijaus skalėje buvo laikoma nuliu, o vandens virimo temperatūra standartiniame atmosferos slėgyje - 100 °. Ši skalė yra tiesinė 0–100° diapazone ir tęsiasi tiesiškai žemesnėje nei 0° ir virš 100° srityje.

Celsijaus skalė pasirodė racionalesnė nei Farenheito skalė ir Reaumuro skalė ir dabar naudojama visur.

Kelvino skalė

Kelvinas Williamas (1824-1907) - puikus anglų fizikas, vienas iš termodinamikos ir molekulinės-kinetinės dujų teorijos įkūrėjų.

Kelvinas įvedė absoliučią temperatūros skalę 1848 m. ir pateikė vieną iš antrojo termodinamikos dėsnio formuluočių kaip neįmanoma visiškai paversti šilumos į darbą. Jis apskaičiavo molekulių dydį, remdamasis skysčio paviršiaus energijos matavimu.

Anglų mokslininkas W. Kelvinas pristatė absoliučią temperatūros skalę. Nulinė temperatūra Kelvino skalėje atitinka absoliutų nulį, o temperatūros vienetas šioje skalėje lygus laipsniui pagal Celsijaus skalę, taigi absoliuti temperatūra T yra susietas su temperatūra Celsijaus skalėje pagal formulę:

Absoliučios temperatūros SI vienetas vadinamas kelvinu (sutrumpintai K). Todėl vienas laipsnis Celsijaus skalėje yra lygus vienam laipsniui pagal Kelvino skalę: 1 °C = 1 K.

Temperatūros vertes, kurias mums suteikia Farenheito ir Celsijaus skalės, galima lengvai konvertuoti viena į kitą. Konvertuodami „galvoje“ Farenheito reikšmes į Celsijaus laipsnius, turite sumažinti pradinį skaičių 32 vienetais ir padauginti iš 5/9. Atvirkščiai (nuo Celsijaus iki Farenheito skalės) – pradinę vertę padauginkite iš 9/5 ir pridėkite 32. Palyginimui: absoliutaus nulio temperatūra Celsijaus laipsniais yra 273,15 °, Farenheito – 459,67 °.

Temperatūros matavimas

Temperatūros matavimas pagrįstas tam tikro fizikinio dydžio (pavyzdžiui, tūrio) priklausomybe nuo temperatūros. Ši priklausomybė naudojama termometro – prietaiso, naudojamo temperatūrai matuoti – temperatūros skalėje.

Absoliuti nulinė temperatūra

Bet kokiam matavimui reikalingas atskaitos taškas. Temperatūra nėra išimtis. Farenheito skalėje šis nulinis ženklas yra sniego, sumaišyto su valgomąja druska, temperatūra pagal Celsijaus skalę, tai yra vandens užšalimo temperatūra. Tačiau yra specialus temperatūros atskaitos taškas – absoliutus nulis.

Daugelį metų mokslininkai siekia absoliučios nulinės temperatūros. Kaip žinoma, temperatūra, lygi absoliučiam nuliui, apibūdina daugelio dalelių sistemos pagrindinę būseną - mažiausią įmanomą energiją turinčią būseną, kurioje atomai ir molekulės atlieka vadinamuosius „nulinius“ virpesius. Taigi gilus atšalimas, artimas absoliučiam nuliui (manoma, kad pats absoliutus nulis praktiškai nepasiekiamas) atveria neribotas galimybes tirti materijos savybes.

Absoliutus nulis teoriškai yra žemiausia įmanoma temperatūra. Netoli šios temperatūros medžiagos energija tampa minimali. Jis taip pat dažnai vadinamas „nuliu pagal Kelvino skalę“. Absoliutus nulis yra maždaug -273 °C arba -460 °F. Visos medžiagos – dujos, skysčiai, kietosios medžiagos – susideda iš molekulių, o temperatūra lemia šių molekulių judėjimo greitį. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis molekulių greitis ir joms reikia didesnio tūrio judėti (t.y. medžiagos plečiasi). Kuo žemesnė temperatūra, tuo lėčiau jos juda, o temperatūrai krentant molekulių energija ilgainiui sumažėja tiek, kad jos visai nustoja judėti. Kitaip tariant, bet kokia medžiaga, užšalusi, tampa kieta. Nors fizikai jau pasiekė temperatūrą, kuri nuo absoliutaus nulio skiriasi tik milijonine laipsnio dalimi, pats absoliutus nulis nepasiekiamas. Mokslo ir technologijų šaka, tirianti neįprastą medžiagų ar medžiagų elgseną arti absoliutaus nulio, vadinama kriogenine technologija.

Absoliutaus nulio siekimas iš esmės susiduria su tomis pačiomis problemomis kaip . Norint pasiekti šviesos greitį, reikia be galo daug energijos, o norint pasiekti absoliutų nulį, reikia išgauti begalinį šilumos kiekį. Abu šie procesai neįmanomi.

Nepaisant to, kad dar nepasiekėme tikrosios absoliutaus nulio būsenos, esame labai arti jos (nors „labai“ šiuo atveju yra labai laisva sąvoka; kaip vaikiškas eilėraštis: du, trys, keturi, keturi ir a. pusė, keturi ant stygos, keturi per plauką, penki). Šalčiausia kada nors Žemėje užfiksuota temperatūra buvo užfiksuota Antarktidoje 1983 m. – -89,15 laipsnio Celsijaus (184 K).

Kodėl mums reikia absoliutaus nulio temperatūros?

Absoliuti nulinė temperatūra yra teorinė sąvoka, jos praktiškai neįmanoma pasiekti net mokslinėse laboratorijose su pačia moderniausia įranga. Tačiau mokslininkams pavyksta atšaldyti medžiagą iki labai žemos temperatūros, kuri yra artima absoliučiam nuliui.

Esant tokiai temperatūrai, medžiagos įgyja nuostabių savybių, kurių negali turėti įprastomis aplinkybėmis. Gyvsidabris, kuris vadinamas „gyvuoju sidabru“, nes yra artimos skystai būsenai, tokioje temperatūroje tampa kietas – tiek, kad juo galima įkalti vinis. Kai kurie metalai tampa trapūs, kaip stiklas. Guma tampa tokia pat kieta ir trapi. Jei plaktuku smogsite į guminį daiktą, kurio temperatūra artima absoliučiam nuliui, jis sudužtų kaip stiklas.

Šis savybių pokytis taip pat susijęs su šilumos prigimtimi. Kuo aukštesnė fizinio kūno temperatūra, tuo intensyviau ir chaotiškiau juda molekulės. Temperatūrai mažėjant judėjimas tampa ne toks intensyvus, o struktūra tampa tvarkingesnė.

Labai svarbu, ypač moksliniu požiūriu, kad medžiagos elgtųsi beprotiškai esant itin žemai temperatūrai.

Taigi dujos tampa skysčiu, o skystis tampa kietu. Galutinis tvarkos lygis yra kristalų struktūra. Itin žemoje temperatūroje jį įgyja net medžiagos, kurios paprastai išlieka amorfinės, pavyzdžiui, guma.

Įdomių reiškinių pasitaiko ir su metalais. Kristalinės gardelės atomai vibruoja mažesne amplitude, mažėja elektronų sklaida, todėl krenta elektrinė varža. Metalas įgauna superlaidumą, kurio praktinis pritaikymas atrodo labai viliojantis, nors ir sunkiai pasiekiamas.

Esant labai žemai temperatūrai, daugelis medžiagų tampa superskysčiais, o tai reiškia, kad jos gali visiškai neturėti klampumo, susikaupti itin plonais sluoksniais ir netgi nepaisyti gravitacijos, kad pasiektų minimalų energijos kiekį. Be to, esant žemai temperatūrai, daugelis medžiagų tampa superlaidžiomis, o tai reiškia, kad nėra elektros varžos. Superlaidininkai gali reaguoti į išorinius magnetinius laukus taip, kad juos visiškai panaikintų metalo viduje. Dėl to galite derinti šaltą temperatūrą ir magnetą ir gauti kažką panašaus į levitaciją.

Kodėl yra absoliutus nulis, bet nėra absoliutaus maksimumo?

Pažiūrėkime į kitą kraštutinumą. Jei temperatūra yra tik energijos matas, galime tiesiog įsivaizduoti, kad atomai vis labiau artėja prie šviesos greičio. Tai negali tęstis amžinai, ar ne?

Trumpas atsakymas yra: mes nežinome. Gali būti, kad tiesiogine prasme yra toks dalykas kaip begalinė temperatūra, bet jei yra absoliuti riba, jauna visata pateikia gana įdomių užuominų, kas tai yra. Aukščiausia kada nors žinoma temperatūra (bent jau mūsų visatoje) tikriausiai buvo žinoma Plancko laikais. Praėjus 10-43 sekundėms po Didžiojo sprogimo, gravitacija atsiskyrė nuo kvantinės mechanikos ir fizikos tapo tokia, kokia yra dabar. Temperatūra tuo metu buvo maždaug 10^32 K. Tai septilijoną kartų karščiau nei mūsų Saulės viduje.

Vėlgi, nesame tikri, ar tai aukščiausia temperatūra, kokia tik gali būti. Kadangi Plancko laikais net neturime didelio visatos modelio, net nesame tikri, kad visata išvirto iki tokios būsenos. Bet kokiu atveju mes daug kartų arčiau absoliutaus nulio nei absoliutaus karščio.

Kaip gyvybė Žemėje priklauso nuo temperatūros ir klimato sąlygų

Jau senovėje mūsų protėviai žinojo apie gerovės ir visų gyvybės procesų priklausomybę nuo oro ir kitų gamtos reiškinių. Pirmieji rašytiniai įrodymaiO gamtos ir klimato reiškinių įtaka sveikataižmonės buvo žinomi nuo seniausių laikų. Prieš 4000 metų Indijoje buvo kalbama apie augalus, gydomųjų savybių įgyjančius nuo saulės spindulių, perkūnijos ir lietaus. Tibeto medicina ligas vis dar sieja su tam tikromis meteorologinių veiksnių kombinacijomis. Senovės graikų medicinos mokslininkas Hipokratas (460–377 m. pr. Kr.) savo „Aforizmuose“ visų pirma rašė, kad žmonių kūnai elgiasi skirtingai, atsižvelgiant į metų laiką: vieni išsidėstę arčiau vasaros, kiti – žiemos, o ligos progresuoja. skirtingai (gerai ar blogai) skirtingu metų laiku, skirtingose ​​šalyse ir gyvenimo sąlygomis.

Mokslinės krypties medicinoje apie klimato veiksnių įtaką žmogaus sveikatai pagrindai atsirado XVII a. Rusijoje klimato, sezonų ir oro įtakos žmogui tyrimai pradėti nuo Rusijos mokslų akademijos įkūrimo Sankt Peterburge (1725 m.). Žymūs šalies mokslininkai I. M. vaidino svarbų vaidmenį kuriant šio mokslo teorinius pagrindus. Sechenovas, I.P. Pavlovas ir kiti. XXI amžiaus pradžioje buvo įrodyta, kad Vakarų Nilo karštinės protrūkis Volgogrado ir Astrachanės regionuose buvo susijęs su neįprastai šilta žiema. 2010 metų karštis lėmė precedento neturintį šios ligos padaugėjimą – 480 atvejų Volgogrado, Rostovo, Voronežo ir Astrachanės regionuose. Taip pat pamažu erkinis encefalitas plinta į šiaurę, ką įrodė prof. N.K. Tokarevičius (Pastero vardu pavadintas Sankt Peterburgo Mikrobiologijos ir epidemiologijos institutas) Archangelsko srityje, o šis reiškinys taip pat siejamas su klimato kaita.

Klimatas turi tiesioginį ir netiesioginį poveikį žmonėms

Tiesioginė įtaka yra labai įvairi ir atsiranda dėl tiesioginio klimato veiksnių poveikio žmogaus organizmui ir, svarbiausia, jo šilumos mainų su aplinka sąlygoms: odos aprūpinimui krauju, kvėpavimo, širdies ir kraujagyslių bei prakaitavimo sistemoms. .

Žmogaus organizmą, kaip taisyklė, veikia ne vienas atskiras veiksnys, o jų derinys, o pagrindinis poveikis yra ne įprasti klimato sąlygų svyravimai, o daugiausia staigūs jų pokyčiai. Bet kuriam gyvam organizmui yra nustatyti tam tikri įvairaus dažnio gyvybinės veiklos ritmai.

Kai kurioms žmogaus kūno funkcijoms būdingi kintantys metų laikai. Tai taikoma kūno temperatūrai, medžiagų apykaitai, kraujotakos sistemai, kraujo ląstelių ir audinių sudėčiai. Taigi vasarą kraujas iš vidaus organų persiskirsto į odą, todėl vasarą kraujospūdis būna mažesnis nei žiemą.

Klimato veiksniai, veikiantys žmogų

Dauguma fizinių išorinės aplinkos veiksnių, su kuriais sąveikaudamas vystėsi žmogaus kūnas, yra elektromagnetinio pobūdžio. Gerai žinoma, kad oras prie srauniojo vandens gaivina ir suteikia žvalumo: jame daug neigiamų jonų. Dėl tos pačios priežasties žmonėms po perkūnijos oras yra švarus ir gaivus. Priešingai, ankštose patalpose, kuriose gausu įvairių elektromagnetinių prietaisų, oras yra prisotintas teigiamų jonų. Netgi gana trumpas buvimas tokioje patalpoje sukelia vangumą, mieguistumą, galvos svaigimą ir galvos skausmą. Panašus vaizdas stebimas vėjuotu oru, dulkėtomis ir drėgnomis dienomis. Aplinkos medicinos srities specialistai mano, kad neigiami jonai teigiamai veikia žmogaus sveikatą, o teigiami – neigiamą.

Ultravioletinė spinduliuotė

Tarp klimato veiksnių didelę biologinę reikšmę turi trumpųjų bangų saulės spektro dalis – ultravioletinė spinduliuotė (UVR) (bangos ilgis 295–400 nm).

Ultravioletinė spinduliuotė yra būtina normalios žmogaus gyvenimo sąlyga. Naikina ant odos esančius mikroorganizmus, apsaugo nuo rachito, normalizuoja mineralų apykaitą, didina organizmo atsparumą infekcinėms ir kitoms ligoms. Specialiais stebėjimais nustatyta, kad vaikai, kurie gavo pakankamai ultravioletinės spinduliuotės, dešimt kartų mažiau jautrūs peršalimui nei vaikai, kurie negavo pakankamai ultravioletinių spindulių. Trūkstant ultravioletinių spindulių, sutrinka fosforo-kalcio apykaita, didėja organizmo jautrumas infekcinėms ligoms ir peršalimo ligoms, atsiranda centrinės nervų sistemos funkcinių sutrikimų, paūmėja kai kurios lėtinės ligos, mažėja bendras fiziologinis aktyvumas ir dėl to žmogaus darbingumas. . Vaikai yra ypač jautrūs „lengvam badui“, kuriems dėl to išsivysto vitamino D trūkumas (rachitas).

Temperatūra

Šiluminės sąlygos yra svarbiausia gyvų organizmų egzistavimo sąlyga, nes tam tikromis sąlygomis galimi visi jose vykstantys fiziologiniai procesai.

Saulės spinduliuotė visais atvejais, kai ji patenka ant kūno ir yra absorbuojama, virsta išoriniu šilumos šaltiniu, esančiu už kūno ribų. Saulės spinduliuotės poveikio stiprumas ir pobūdis priklauso nuo geografinės padėties ir yra svarbūs veiksniai, lemiantys regiono klimatą. Klimatas lemia augalų ir gyvūnų rūšių buvimą ir gausą tam tikroje vietovėje. Temperatūrų diapazonas, egzistuojantis Visatoje, yra lygus tūkstančiams laipsnių.

Palyginimui, ribos, kuriose gali egzistuoti gyvybė, yra labai siauros – apie 300°C, nuo -200°C iki +100°C. Tiesą sakant, dauguma rūšių ir aktyvumo apsiriboja siauresniu temperatūrų diapazonu. Paprastai šios temperatūros, kurioms esant galima normali baltymų struktūra ir funkcionavimas: nuo 0 iki +50°C.

Temperatūra yra vienas iš svarbių abiotinių veiksnių, turinčių įtakos visoms visų gyvų organizmų fiziologinėms funkcijoms. Temperatūra žemės paviršiuje priklauso nuo geografinės platumos ir aukščio virš jūros lygio, taip pat nuo metų laiko. Lengvais drabužiais apsirengusiam žmogui patogi oro temperatūra bus + 19...20°C, be drabužių - + 28...31°C.

Keičiantis temperatūros parametrams, žmogaus organizmas sukuria specifines reakcijas, kad prisitaikytų prie kiekvieno veiksnio, tai yra prisitaiko.

Temperatūros faktoriui būdingi ryškūs sezoniniai ir dienos svyravimai. Daugelyje Žemės regionų šis veiksnio poveikis turi svarbią signalinę reikšmę reguliuojant organizmų veiklos laiką, užtikrinant jų kasdienį ir sezoninį gyvenimo būdą.

Apibūdinant temperatūros koeficientą labai svarbu atsižvelgti į jo kraštutinius rodiklius, jų veikimo trukmę ir pakartojamumą. Temperatūros pokyčiai buveinėse, kurie viršija organizmų toleranciją, lemia jų masinę mirtį. Temperatūros svarba slypi tame, kad ji keičia ląstelėse vykstančių fizikinių ir cheminių procesų greitį, turintį įtakos visai organizmų gyvenimo veiklai.

Kaip vyksta prisitaikymas prie temperatūros pokyčių?

Pagrindiniai odos šalčio ir karščio receptoriai užtikrina kūno termoreguliaciją. Esant skirtingam temperatūros poveikiui, signalai į centrinę nervų sistemą ateina ne iš atskirų receptorių, o iš ištisų odos plotų, vadinamųjų receptorių laukų, kurių matmenys yra kintantys ir priklausomi nuo kūno temperatūros bei aplinkos.

Kūno temperatūra didesniu ar mažesniu mastu veikia visą kūną (visus organus ir sistemas). Išorinės aplinkos temperatūros ir kūno temperatūros santykis lemia termoreguliacijos sistemos veiklos pobūdį.

Aplinkos temperatūra yra žemesnė už kūno temperatūrą. Dėl to šiluma nuolat keičiasi tarp aplinkos ir žmogaus kūno, nes ji išsiskiria iš kūno paviršiaus ir per kvėpavimo takus į supančią erdvę. Šis procesas paprastai vadinamas šilumos perdavimu. Šilumos susidarymas žmogaus organizme dėl oksidacinių procesų vadinamas šilumos generavimu. Ramybės ir normalios sveikatos būklės šilumos generavimo kiekis yra lygus šilumos perdavimo kiekiui. Esant karštam ar šaltam klimatui, esant fiziniam organizmo aktyvumui, susirgus, stresui ir kt. Šilumos susidarymo ir šilumos perdavimo lygis gali skirtis.

Kaip vyksta prisitaikymas prie žemos temperatūros?

Sąlygos, kuriomis žmogaus organizmas prisitaiko prie šalčio, gali būti įvairios (pavyzdžiui, dirbant nešildomose patalpose, šaldymo įrenginiuose, žiemą lauke). Tuo pačiu metu šalčio poveikis nėra pastovus, o kaitaliojasi su normaliu žmogaus kūno temperatūros režimu. Prisitaikymas tokiomis sąlygomis nėra aiškiai išreikštas. Pirmosiomis dienomis, reaguojant į žemą temperatūrą, šilumos atidavimas dar nėra pakankamai ribojamas. Po adaptacijos intensyvėja šilumos gamybos procesai, sumažėja šilumos perdavimas.

Priešingu atveju įvyksta prisitaikymas prie gyvenimo sąlygų šiaurinėse platumose, kur žmogų veikia ne tik žema temperatūra, bet ir šioms platumoms būdingas apšvietimo režimas bei saulės spinduliuotės lygis.

Kas vyksta žmogaus organizme aušinimo metu.

Dėl šalčio receptorių dirginimo pasikeičia refleksinės reakcijos, reguliuojančios šilumos išsaugojimą: susiaurėja odos kraujagyslės, o tai trečdaliu sumažina kūno šilumos perdavimą. Svarbu, kad šilumos gamybos ir šilumos perdavimo procesai būtų subalansuoti. Dėl šilumos perdavimo vyravimo šilumos susidarymo mažėja kūno temperatūra ir sutrinka organizmo funkcijos. Kai kūno temperatūra yra 35°C, pastebimi psichikos sutrikimai. Toliau mažėjant temperatūrai, sulėtėja kraujotaka ir medžiagų apykaita, o esant žemesnei nei 25°C temperatūrai sustoja kvėpavimas.

Vienas iš veiksnių, skatinančių energetinius procesus, yra lipidų apykaita. Pavyzdžiui, poliariniai tyrinėtojai, kurių medžiagų apykaita sulėtėja esant žemai oro temperatūrai, atsižvelgia į poreikį kompensuoti energijos sąnaudas. Jų mitybai būdinga didelė energinė vertė (kaloringumas). Šiaurinių regionų gyventojai turi intensyvesnę medžiagų apykaitą. Didžiąją jų dietos dalį sudaro baltymai ir riebalai. Todėl jų kraujyje padidėja riebalų rūgščių kiekis, šiek tiek sumažėja cukraus kiekis.

Žmonėms, prisitaikantiems prie drėgno, šalto klimato ir deguonies trūkumo šiaurėje, taip pat suaktyvėja dujų apykaita, padidėja cholesterolio kiekis kraujo serume ir skeleto kaulų mineralizacija, storesnis poodinių riebalų sluoksnis (kuris atlieka šilumos izoliatoriaus vaidmenį).

Tačiau ne visi žmonės vienodai geba prisitaikyti. Visų pirma, kai kuriems šiaurės žmonėms apsauginiai mechanizmai ir adaptyvus kūno restruktūrizavimas gali sukelti netinkamą adaptaciją - daugybę patologinių pokyčių, vadinamų „poline liga“. Vienas iš svarbiausių veiksnių, užtikrinančių žmogaus prisitaikymą prie Tolimųjų Šiaurės sąlygų, yra askorbo rūgšties (vitamino C) organizmo poreikis, kuris didina organizmo atsparumą įvairioms infekcijoms.

Prisitaikymas prie aukštų temperatūrų.

Tropinės sąlygos gali turėti žalingą poveikį žmogaus organizmui. Neigiamas poveikis gali atsirasti dėl atšiaurių aplinkos veiksnių, tokių kaip ultravioletinė spinduliuotė, didelis karštis, staigūs temperatūros pokyčiai ir atogrąžų audros. Žmonėms, jautriems oro sąlygoms, atogrąžų aplinkos poveikis padidina ūmių ligų, įskaitant koronarinę širdies ligą, astmos priepuolius ir inkstų akmenligę, riziką. Neigiamus padarinius gali sustiprinti staigūs klimato pokyčiai, pavyzdžiui, keliaujant lėktuvu.

Aukšta temperatūra gali paveikti žmogaus organizmą dirbtinėmis ir natūraliomis sąlygomis. Pirmuoju atveju turime omenyje darbą patalpose, kuriose yra aukšta temperatūra, pakaitomis su buvimu patogioje temperatūroje.

Aukšta aplinkos temperatūra sužadina šiluminius receptorius, kurių impulsai apima refleksines reakcijas, kuriomis siekiama padidinti šilumos perdavimą. Kartu plečiasi odos kraujagyslės, pagreitėja kraujo judėjimas kraujagyslėmis, periferinių audinių šilumos laidumas padidėja 5-6 kartus. Jei to nepakanka šilumos balansui palaikyti, pakyla odos temperatūra ir prasideda refleksinis prakaitavimas – efektyviausias šilumos perdavimo būdas (daugiausia prakaito liaukų rankų, veido, pažastų odoje). Vietinių pietų gyventojų vidutinis kūno svoris yra mažesnis nei šiaurės gyventojų, o poodiniai riebalai nėra labai išsivystę. Morfologinės ir fiziologinės savybės ypač ryškios populiacijose, gyvenančiose aukštos temperatūros ir drėgmės stokos sąlygomis (dykumose ir pusdykumėse, šalia jų esančiose teritorijose). Pavyzdžiui, Centrinės Afrikos, Pietų Indijos ir kitų karšto ir sauso klimato regionų vietiniai gyventojai turi ilgas, plonas galūnes ir mažą kūno svorį.

Dėl intensyvaus prakaitavimo žmogui būnant karštame klimate sumažėja vandens kiekis organizme. Norėdami kompensuoti vandens praradimą, turite padidinti suvartojimą. Vietos gyventojai yra labiau prisitaikę prie šių sąlygų nei žmonės, atvykę iš vidutinio klimato juostos. Aborigenams kasdien reikia du ar tris kartus mažiau vandens, taip pat baltymų ir riebalų, nes jie turi didelį energijos potencialą ir padidina troškulį. Kadangi dėl intensyvaus prakaitavimo kraujo plazmoje sumažėja askorbo rūgšties ir kitų vandenyje tirpių vitaminų, vietinių gyventojų mityboje vyrauja angliavandeniai, didinantys organizmo ištvermę, ir vitaminai, leidžiantys atlikti sunkų darbą. fizinis darbas ilgą laiką.

Kokie veiksniai lemia temperatūros suvokimą?

Vėjas jautriausiai sustiprina temperatūros pojūtį. Pučiant stipriam vėjui, šaltos dienos atrodo dar šaltesnės, o karštos – dar karštesnės. Drėgmė taip pat turi įtakos kūno temperatūros suvokimui. Esant didelei drėgmei, oro temperatūra atrodo žemesnė nei iš tikrųjų, o esant žemai – atvirkščiai.

Temperatūros suvokimas yra individualus. Vieniems patinka šaltos, šaltos žiemos, o kitiems – šiltos ir sausos. Tai priklauso nuo fiziologinių ir psichologinių žmogaus savybių, taip pat nuo emocinio klimato, kuriame praleido vaikystę, suvokimo.

Gamtinės ir klimato sąlygos bei sveikata

Žmogaus sveikata labai priklauso nuo oro sąlygų. Pavyzdžiui, žiemą žmonės dažniau serga peršalimo, plaučių ligomis, gripu, gerklės skausmu.

Su oro sąlygomis susijusios ligos pirmiausia yra perkaitimas ir hipotermija. Perkaitimas ir šilumos smūgis įvyksta vasarą karštu, nevėjuotu oru. Gripas, peršalimas, viršutinių kvėpavimo takų kataras, kaip taisyklė, pasireiškia metų rudens-žiemos laikotarpiu. Kai kurie fizikiniai veiksniai (atmosferos slėgis, drėgmė, oro judėjimai, deguonies koncentracija, Žemės magnetinio lauko sutrikimo laipsnis, atmosferos užterštumo lygis) turi ne tik tiesioginės įtakos žmogaus organizmui. Atskirai arba kartu jie gali pasunkinti esamų ligų eigą ir paruošti tam tikras sąlygas infekcinių ligų sukėlėjų dauginimuisi. Taigi šaltuoju metų laiku dėl ekstremalių orų kintamumo paūmėja širdies ir kraujagyslių ligos – hipertenzija, krūtinės angina, miokardo infarktas. Žarnyno infekcijos (vidurių šiltinė, dizenterija) kamuoja žmones karštuoju metų laiku. Vaikams iki vienerių metų didžiausias plaučių uždegimų skaičius fiksuojamas sausio – balandžio mėnesiais.

Žmonėms, turintiems nervų autonominės sistemos sutrikimų ar lėtinių ligų, sunku prisitaikyti prie besikeičiančių oro veiksnių. Kai kurie pacientai taip jautriai reaguoja į oro pokyčius, kad gali tarnauti kaip savotiški biologiniai barometrai, kelis kartus tiksliai nuspėjantys orą iš anksto. Rusijos Federacijos medicinos mokslų akademijos Sibiro skyriaus atlikti tyrimai parodė, kad 60–65% sergančiųjų širdies ir kraujagyslių ligomis yra jautrūs oro veiksnių svyravimams, ypač pavasarį ir rudenį, esant dideliems atmosferos slėgio, oro svyravimams. temperatūra ir Žemės geomagnetinio lauko pokyčiai. Įsiveržus oro frontams, sukeliantiems kontrastingus orų pokyčius, dažniau stebimos hipertenzijos krizės, pablogėja sergančiųjų smegenų ateroskleroze būklė, padaugėja širdies ir kraujagyslių ligų.

Urbanizacijos ir industrializacijos laikais žmonės didžiąją savo gyvenimo dalį praleidžia uždarose patalpose. Kuo ilgiau organizmas izoliuojamas nuo išorinių klimato veiksnių ir yra komfortiško ar nepatogios patalpų mikroklimato sąlygomis, tuo labiau mažėja jo adaptacinės reakcijos į nuolat besikeičiančius oro parametrus, įskaitant ir termoreguliacijos procesų susilpnėjimą. Dėl to sutrinka dinaminė pusiausvyra tarp žmogaus organizmo ir išorinės aplinkos, žmonėms, sergantiems širdies ir kraujagyslių patologija, atsiranda komplikacijų – krizės, miokardo infarktas, galvos smegenų insultai. Todėl būtina organizuoti modernią medicininę orų prognozę, kaip širdies ir kraujagyslių ligų prevencijos metodą.

Beveik kiekvienas žmogus, sulaukęs tam tikro amžiaus, patyręs kitą stresą ar pasveikęs nuo ligos, staiga pradeda jausti savo būklės ir nuotaikos priklausomybę nuo besikeičiančių aplinkos veiksnių. Tokiu atveju dažniausiai daroma išvada, kad oras turi įtakos sveikatai. Tuo pačiu metu kiti žmonės, turintys puikią sveikatą ir labai pasitikintys savo jėgomis ir galimybėmis, neįsivaizduoja, kaip tokie jų požiūriu nereikšmingi veiksniai kaip atmosferos slėgis, geomagnetiniai trikdžiai, gravitacinės anomalijos Saulės sistemoje gali paveikti žmogų. . Be to, į geofizinių veiksnių įtakos žmogui priešininkų grupę dažnai priklauso fizikai ir geofizikai.

Pagrindiniai skeptikų argumentai yra gana prieštaringi fiziniai Žemės elektromagnetinio lauko energetinės reikšmės skaičiavimai, taip pat jos gravitacinio lauko pokyčiai veikiant Saulės ir Saulės sistemos planetų gravitacinėms jėgoms. Teigiama, kad miestuose pramoniniai elektromagnetiniai laukai yra daug kartų galingesni, o gravitacinio lauko pokyčio reikšmė, kuri yra skaičius su aštuoniais nuliais po kablelio, neturi jokios fizinės reikšmės. Pavyzdžiui, geofizikai turi tokį alternatyvų požiūrį į saulės, geofizinių ir oro veiksnių įtaką žmonių sveikatai.

Klimato kaita kaip grėsmė pasaulio sveikatai

Tarpvyriausybinės klimato kaitos komisijos ataskaita patvirtino, kad yra daug įrodymų, rodančių pasaulinio klimato poveikį žmonių sveikatai. Klimato kintamumas ir kaita lemia mirtį ir ligas dėl stichinių nelaimių, tokių kaip karščio bangos, potvyniai ir sausros. Be to, daugelis sunkių ligų yra itin jautrios temperatūros pokyčiams ir kritulių modeliams. Šios ligos apima pernešėjų platinamas ligas, tokias kaip maliarija ir dengės karštligė, taip pat netinkama mityba ir viduriavimas, kurie yra kitos pagrindinės mirties priežastys. Klimato kaita taip pat prisideda prie didėjančios pasaulinės ligų naštos, kuri, kaip tikimasi, ateityje pablogės.

Klimato kaitos poveikis žmonių sveikatai nėra vienodas visame pasaulyje. Ypač pažeidžiami laikomi besivystančių šalių gyventojai, ypač mažų salų valstybės, sausringos ir didelio aukščio vietovės bei tankiai apgyvendintos pakrančių zonos.

Laimei, daugelio šių pavojų sveikatai galima išvengti taikant esamas sveikatos programas ir intervencijas. Suderinti veiksmai, skirti stiprinti pagrindinius sveikatos sistemų elementus ir skatinti sveiko vystymosi kelius, gali pagerinti gyventojų sveikatą dabar ir sumažinti pažeidžiamumą dėl klimato kaitos ateityje.

Išvados

Būdamas neatsiejama Žemės biosferos sudedamoji dalis, žmogus yra supančio pasaulio dalelė, labai priklausoma nuo išorinių procesų eigos. Ir todėl tik vidinių organizmo procesų dermė su išorinės aplinkos, gamtos ir erdvės ritmais gali būti tvirtas pagrindas stabiliam žmogaus organizmo funkcionavimui, tai yra jo sveikatos ir gerovės pagrindas. būtis.

Šiandien tapo aišku, kad būtent natūralūs procesai suteikia mūsų organizmui galimybę atlaikyti daugybę ekstremalių veiksnių. O žmogaus socialinė veikla tampa ne mažiau galingu streso elementu, jei jos ritmai nepaklūsta biosferos ir kosminiams svyravimams, o ypač kai žmogaus gyvenimo veiklą, jo biologinį laikrodį bandoma masiškai pajungti dirbtiniam socialiniam ritmui.

Klimato ir oro sąlygų pokyčiai nevienodai veikia skirtingų žmonių savijautą. Sveiko žmogaus, pasikeitus klimatui ar orams, fiziologiniai procesai organizme laiku prisitaiko prie pasikeitusių aplinkos sąlygų. Dėl to sustiprėja apsauginė reakcija, o sveiki žmonės praktiškai nejaučia neigiamos oro įtakos. Sergančiam žmogui susilpnėja adaptacinės reakcijos, todėl organizmas praranda gebėjimą greitai prisitaikyti. Gamtinių ir klimato sąlygų įtaka žmogaus savijautai taip pat siejama su amžiumi ir individualiu organizmo jautrumu.

Už ką naudojamas fizikoje kelios temperatūros matavimo skalės? Na, yra - „Celsijaus“ – užtektų, o paskui - „pagal Farenheitą“, „pagal Reaumurą“, „pagal Kelviną“ ir net „pagal Rankine“, „pagal Niutoną“... visi norėjo įsitraukti į istoriją ir mokslą.

Istorija

Žodis „temperatūra“ atsirado tais laikais, kai žmonės tikėjo, kad įkaitintuose kūnuose yra didesnis kiekis specialios medžiagos – kalorijų nei mažiau įkaitintuose. Todėl temperatūra buvo suvokiama kaip kūno medžiagos ir kalorijų mišinio stiprumas. Dėl šios priežasties alkoholinių gėrimų stiprumo ir temperatūros matavimo vienetai vadinami vienodai – laipsniais.

Kadangi temperatūra yra molekulių kinetinė energija, aišku, kad natūraliausia ją matuoti energijos vienetais (t.y. SI sistemoje džauliais). Tačiau temperatūros matavimas pradėtas dar gerokai anksčiau nei buvo sukurta molekulinė kinetinė teorija, todėl praktinės svarstyklės temperatūrą matuoja įprastiniais vienetais – laipsniais.

Kelvino skalė (K)

Jį 1848 metais pasiūlė anglų mokslininkas Viljamas Tomsonas(dar žinomas kaip Lordas Kelvinas) kaip tikslesnį temperatūros matavimo būdą. Šioje skalėje nulinis taškas arba absoliutus nulis reiškia žemiausią įmanomą temperatūrą, tai yra tam tikrą teorinę medžiagos būseną, kurioje jos molekulės visiškai nustoja judėti. ši reikšmė gauta teoriškai ištyrus dujų savybes esant nuliniam slėgiui. Celsijaus skalėje absoliutus nulis arba Kelvino nulis atitinka -273,15ºC. Todėl praktiškai 0ºC galima prilyginti 273K. Iki 1968 m. matavimo vienetas kelvinas (K) buvo vadinamas kelvino laipsniu (ºK). Naudojamas termodinamikoje.

Temperatūra matuojama nuo absoliutaus nulio (būsenos, atitinkančios mažiausią teoriškai galimą kūno vidinę energiją), o vienas kelvinas yra lygus 1/273,15 atstumo nuo absoliutaus nulio iki trigubo vandens taško (būsenos, kurioje ledas, vanduo ir vandens garai yra pusiausvyroje). Boltzmanno konstanta naudojama kelvinams paversti energijos vienetais. Taip pat naudojami išvestiniai vienetai: kilokelvinas, megakelvinas, milikelvinas ir kt.

Celsijaus skalė (ºC)

1742 m. švedų astronomas Andersas Celsius pasiūlė savo skalę, kurioje vandens ir ledo mišinio temperatūra buvo laikoma nuliu, o vandens virimo temperatūra buvo prilyginta 100º. Šimtoji intervalo tarp šių atskaitos taškų dalis laikoma laipsniu. Ši skalė yra racionalesnė už Farenheito ir Reaumur skales ir plačiai naudojama moksle bei kasdieniame gyvenime.

Kadangi vandens užšalimo ir virimo taškai nėra tiksliai apibrėžti, Celsijaus skalė šiuo metu apibrėžiama naudojant Kelvino skalę: Celsijaus laipsnis yra lygus kelvinui, absoliutus nulis laikomas –273,15 °C. Celsijaus skalė yra praktiškai labai patogi, nes vanduo mūsų planetoje yra labai paplitęs ir juo remiasi mūsų gyvybė. Nulis Celsijaus yra ypatingas meteorologijos taškas, nes atmosferos vandens užšalimas viską labai pakeičia.

Farenheito skalė (ºF)

Jį 1724 m. žiemą pasiūlė vokiečių mokslininkas Gabrielius Farenheitas. Šioje skalėje taškas, iki kurio vieną labai šaltą žiemos dieną (buvo Dancige ir Farenheite gyveno) mokslininko termometre nukrito gyvsidabris, buvo laikomas nuliu. Kitu atskaitos tašku jis pasirinko žmogaus kūno temperatūrą. Šis intervalas yra padalintas į 100 laipsnių. Pagal šią nelabai logišką sistemą vandens užšalimo temperatūra (tai yra nulis laipsnių Celsijaus) jūros lygyje pasirodė esanti +32º, o vandens virimo temperatūra +212º. Svarstyklės populiarios JK ir ypač JAV.

Farenheito laipsnis yra lygus 5/9 laipsnių Celsijaus.

Dabartinė Farenheito skalės apibrėžtis yra tokia: tai temperatūros skalė, kurioje 1 laipsnis (1 °F) yra lygus 1/180 skirtumo tarp vandens virimo temperatūros ir ledo lydymosi temperatūros esant atmosferos slėgiui, ir ledo lydymosi temperatūra yra +32 °F. Temperatūra pagal Farenheito skalę yra susijusi su temperatūra Celsijaus skalėje (t °C) santykiu t °C = 5/9 (t °F - 32), 1 °F = 5/9 °C.

Reaumur skalė (ºR)

Prancūzų mokslininkas 1731 m Renė Antuanas de Reaumuras pasiūlė temperatūros skalę, pagrįstą alkoholio vartojimu, kuri turi savybę plėstis (kartu su jo išrasto alkoholio termometro aprašymu). Vandens užšalimo taškas buvo laikomas apatiniu atskaitos tašku. Réaumur laipsnis buvo savavališkai apibrėžtas kaip viena tūkstantoji tūrio, kurį užėmė alkoholis termometro rezervuare ir vamzdelyje nuliniame taške. Įprastomis sąlygomis vandens virimo temperatūra šioje skalėje yra 80º. Reaumur svarstyklės dabar nebenaudojamos visur.

Matavimo vienetas yra Reaumur laipsnis (°R), 1°R yra lygus 1/80 temperatūros intervalo tarp atskaitos taškų – ledo lydymosi temperatūros (0°R) ir vandens virimo temperatūros (80°R).

1 °R = 1,25 °C.

Šiuo metu skalė nebenaudojama, ji ilgiausiai išliko Prancūzijoje, autoriaus tėvynėje.

Rankino skalė (ºRa)

Pasiūlė škotų inžinierius ir fizikas Williamas Rankinas (Williamas Johnas McQuornas Rankinas (Rankine)). Jo nulis sutampa su termodinaminės temperatūros nuliu, o pagal dydį 1ºRa yra lygus 5/9 K. Tai yra, principas toks pat kaip Kelvino skalėje, tik matmeniu Rankine skalė sutampa ne su Celsijaus skale, o su Farenheito skale. Ši temperatūros matavimo sistema nebuvo plačiai paplitusi.

Temperatūros skalių palyginimas

¹ Normali žmogaus kūno temperatūra yra 36,6 °C ±0,7 °C arba 98,2 °F ±1,3 °F. Dažniausiai nurodoma 98,6 °F vertė yra tiksli XIX amžiaus Vokietijos vertės 37 °C perskaičiavimas į Farenheitą. Kadangi pagal šiuolaikines koncepcijas ši vertė nepatenka į normalios temperatūros diapazoną, galime teigti, kad joje yra per didelis (neteisingas) tikslumas. Kai kurios vertės šioje lentelėje buvo suapvalintos.

Farenheito ir Celsijaus skalių palyginimas

(oF- Farenheito skalė, oC- Celsijaus skalė)

Temperatūros svarstyklės

Temperatūros skalė yra specifinis funkcinis skaitinis ryšys tarp temperatūros ir išmatuotų termometrinių savybių verčių. Šiuo atžvilgiu atrodo, kad įmanoma sukurti temperatūros skalę, pagrįstą bet kurios termometrinės savybės pasirinkimu. Tuo pačiu metu nėra nė vienos termometrinės savybės, kuri kinta tiesiškai

temperatūros pokyčiai ir nepriklauso nuo kitų veiksnių plačiame temperatūros matavimų diapazone. Pirmosios svarstyklės pasirodė XVIII a. Norint juos sukurti, buvo pasirinkti du atskaitos taškai t 1 Ir t 2, rodantis grynų medžiagų fazių pusiausvyros temperatūras. Temperatūros skirtumas t 1 – t 2 vadinamas pagrindiniu temperatūros diapazonu.

Farenheito (1715), Reaumur (1776) ir Celsijaus (1742) svarstyklės buvo pagrįstos prielaida, kad tarp temperatūros yra tiesinis ryšys. t ir termometrinė savybė, kuri buvo naudojama kaip skysčio tūrio išplėtimas V(14.27 formulė) /8/

t=a+bV,(14.27)

Kur A Ir b- pastovūs koeficientai.

Keitimas į (14.27) lygtį V = V 1 adresu t = t 1 Ir V = V 2 adresu t = t 2, po transformacijų gauname temperatūros skalės lygtį (14.28) /8/

Pagal Farenheito, Reaumur ir Celsijaus skales – ledo lydymosi temperatūra t 1 atitiko +32, 0 ir 0 °, o vandens virimo temperatūra t 2 - 212, 80 ir 100°. Pagrindinis intervalas t 2 – t 1šiose skalėse jis atitinkamai skirstomas į N= 180, 80 ir 100 lygių dalių ir 1/N kiekvieno intervalo dalis vadinama Farenheito laipsniu - t° F, Reaumur laipsnis – t° R ir Celsijaus laipsniai - t °С. Taigi pagal šį principą sukonstruotoms skalėms laipsnis nėra matavimo vienetas, o reiškia vienetinį intervalą – skalės skalę.

Norėdami konvertuoti temperatūrą iš vienos nurodytos skalės į kitą, naudokite ryšį (14.29)

t°С= 1,25° R=-(5/9)( - 32), (14.29)

Vėliau nustatyta, kad termometrų su skirtingomis termometrinėmis medžiagomis (pavyzdžiui, gyvsidabriu, alkoholiu ir kt.), naudojant tą pačią termometrinę savybę ir vienodą laipsnių skalę, rodmenys sutampa tik atskaitos taškuose, o kituose taškuose rodmenys skiriasi. Pastarasis ypač pastebimas matuojant temperatūras, kurių vertės yra toli nuo pagrindinio intervalo.

Ši aplinkybė paaiškinama tuo, kad ryšys tarp temperatūros ir termometrinės savybės iš tikrųjų yra netiesinis ir šis netiesiškumas yra skirtingas skirtingoms termometrinėms medžiagoms. Visų pirma, nagrinėjamu atveju netiesiškumas tarp temperatūros ir skysčio tūrio pokyčio paaiškinamas tuo, kad paties skysčio tūrinio plėtimosi temperatūros koeficientas kinta priklausomai nuo temperatūros ir šis pokytis yra skirtingas skirtingų lašelių skysčių atveju.

Remiantis aprašytu konstrukcijos principu, galima gauti bet kokį skaičių temperatūros skalių, kurios labai skiriasi viena nuo kitos. Tokios skalės vadinamos sutartinėmis, o šių svarstyklių skalės vadinamos sutartinėmis. Nuo termometrinių medžiagų savybių nepriklausomos temperatūros skalės sukūrimo problemą Kelvinas išsprendė 1848 m., o jo pasiūlyta skalė buvo pavadinta termodinamine. Skirtingai nuo įprastų temperatūros skalių, termodinaminė temperatūros skalė yra absoliuti.

Termodinaminė temperatūros skalė remiantis antrojo termodinamikos dėsnio panaudojimu. Pagal šį dėsnį šilumos variklio, veikiančio grįžtamuoju Carnot ciklu, efektyvumą lemia tik šildytuvo temperatūra. T N ir šaldytuvas T X ir nepriklauso nuo darbinės medžiagos savybių, todėl efektyvumas apskaičiuojamas pagal formulę (14.30) /8/

(14.30)

Kur Q N Ir Q X- atitinkamai šilumos kiekis, kurį darbinė medžiaga gauna iš šildytuvo ir atiduodama į šaldytuvą.

Kelvinas pasiūlė temperatūrai nustatyti lygybę (14.31) /8/

T N /T X = Q N / Q X , (14.31)

Todėl naudojant vieną objektą kaip šildytuvą, o kitą – kaip šaldytuvą ir tarp jų vykdant Carnot ciklą, galima nustatyti objektų temperatūrų santykį, matuojant šilumos, paimtos iš vieno objekto ir atiduodamos kitam, santykį. Gauta temperatūros skalė nepriklauso nuo darbinės (termometrinės) medžiagos savybių ir vadinama absoliučia temperatūros skale. Kad absoliuti temperatūra (o ne tik santykis) turėtų tam tikrą reikšmę, buvo pasiūlyta paimti termodinaminių temperatūrų skirtumą tarp vandens virimo taškų. T HF ir tirpstantį ledą T TL lygus 100°. Priėmus tokią skirtumo reikšmę, buvo siekiama išlaikyti termodinaminės temperatūros skalės skaitinės išraiškos tęstinumą nuo Celsijaus laipsnių Celsijaus temperatūros skalės. Taigi, atitinkamai reiškiant šilumos kiekį, gaunamą iš šildytuvo (verdančio vandens) ir atiduodama į šaldytuvą (lydantis ledas), Q HF Ir Q TL ir priimant T KV – T TL ==100, naudojant (14.31), gauname lygybę (14.32) ir (14.33)

(14.32)

(14.33)

Bet kokiai temperatūrai Tšildytuvas esant pastoviai temperatūrai T TLšaldytuvas ir šilumos kiekis Q TL, kurią jam suteikia Carnot mašinos darbinė medžiaga, turėsime lygybę (14.34) /8/

(14.34)

Išraiška (14.34) yra lygtis laipsnių termodinaminė temperatūros skalė ir parodo, kad temperatūros reikšmė Tšioje skalėje yra tiesiškai susijęs su šilumos kiekiu K, gaunamas iš šilumos variklio darbinės medžiagos, kai jis atlieka Karno ciklą, ir dėl to nepriklauso nuo termometrinės medžiagos savybių. Vienu termodinaminės temperatūros laipsniu laikomas skirtumas tarp kūno temperatūros ir ledo lydymosi temperatūros, kuriai esant grįžtamame Karno cikle atliktas darbas yra lygus 1/100 darbo, atlikto Karno cikle tarp virimo taško. vandens ir ledo lydymosi temperatūra (su sąlyga, kad abiejuose ciklus šaldytuvui atiduodamos šilumos kiekis yra toks pat). Iš išraiškos (14.30) išplaukia, kad esant didžiausiai reikšmei, ji turi būti lygi nuliui T X. Kelvinas šią žemiausią temperatūrą pavadino absoliučiu nuliu. Temperatūra termodinaminėje skalėje žymima T K. Jei posakyje, apibūdinančiame Gay-Lussac dujų dėsnį: (kur Ro - slėgis ties t=0 °С; yra slėgio temperatūros koeficientas), pakeiskite temperatūros reikšmę, lygią - , tada dujų slėgį P t taps lygus nuliui. Natūralu manyti, kad temperatūra, kuriai esant užtikrinamas maksimalus minimalus dujų slėgis, pati yra mažiausia įmanoma ir absoliučioje Kelvino skalėje laikoma nuliu. Todėl absoliuti temperatūra yra.

Iš Boyle-Mariotte dėsnio žinoma, kad dujų slėgio temperatūros koeficientas a yra lygus tūrio plėtimosi temperatūros koeficientui. Eksperimentiškai nustatyta, kad visoms dujoms, kurių slėgis linkęs į nulį, temperatūrų diapazone 0-100 °C, temperatūros tūrio plėtimosi koeficientas = 1/273,15.

Taigi nulinė absoliučios temperatūros reikšmė atitinka °C. Ledo lydymosi temperatūra pagal absoliučią skalę bus Tai==273,15 K. Bet kuri temperatūra absoliučioje Kelvino skalėje gali būti apibrėžta kaip (Kur t temperatūra °C). Reikėtų pažymėti, kad vienas Kelvino laipsnis (1 K) atitinka vieną Celsijaus laipsnį (1 °C), nes abi skalės yra pagrįstos tais pačiais atskaitos taškais. Termodinaminė temperatūros skalė, pagrįsta dviem atskaitos taškais (ledo lydymosi temperatūra ir vandens virimo temperatūra), matavimo tikslumas buvo nepakankamas. Šių taškų temperatūras atkurti praktiškai sunku, nes jos priklauso nuo slėgio pokyčių, taip pat nuo nedidelių priemaišų vandenyje. Kelvinas ir, nepriklausomai nuo jo, D. I. Mendelejevas išreiškė svarstymus dėl termodinaminės temperatūros skalės, pagrįstos vienu atskaitos tašku, kūrimo. Tarptautinio svorių ir matų komiteto patariamasis termometrijos komitetas 1954 m. priėmė rekomendaciją pereiti prie termodinaminės skalės apibrėžimo naudojant vieną atskaitos tašką – vandens trigubą tašką (vandens pusiausvyros tašką kietoje, skystoje ir dujinėje medžiagoje). fazės), kuris lengvai atkuriamas specialiuose induose, kurių paklaida ne didesnė kaip 0,0001 K. Šio taško temperatūra laikoma 273,16 K, t.y. 0,01 K aukštesnė už ledo tirpimo taško temperatūrą. Šis skaičius pasirinktas taip, kad temperatūros reikšmės naujoje skalėje praktiškai nesiskirtų nuo senosios Celsijaus skalės su dviem atskaitos taškais. Antrasis atskaitos taškas yra absoliutus nulis, kuris nėra realizuotas eksperimentiškai, bet turi griežtai fiksuotą padėtį. 1967 m. XIII Generalinė svorių ir matų konferencija išaiškino termodinaminės temperatūros vieneto apibrėžimą taip: „Kelvinas-1/273.16 vandens trigubo taško termodinaminės temperatūros dalis“. Termodinaminė temperatūra taip pat gali būti išreikšta Celsijaus laipsniais: t= T- 273,15 K. Kelvino pasiūlyto antrojo termodinamikos dėsnio panaudojimas temperatūros sampratai nustatyti ir absoliučios termodinaminės temperatūros skalės, nepriklausančios nuo termometrinės medžiagos savybių, panaudojimas turi didelę teorinę ir esminę reikšmę. Tačiau šios skalės įgyvendinimas naudojant šilumos variklį, veikiantį grįžtamuoju Carnot ciklu kaip termometrą, praktiškai neįmanomas.

Termodinaminė temperatūra yra lygi dujų šiluminei temperatūrai, naudojamai lygtyse, apibūdinančiose idealių dujų dėsnius. Dujų-terminės temperatūros skalė pastatyta dujų termometro pagrindu, kuriame kaip termometrinė medžiaga naudojamos dujos, kurių savybės artėja prie idealių dujų. Taigi, dujų termometras yra praktiška termodinaminės temperatūros skalės atkūrimo priemonė. Dujų termometrai būna trijų tipų: pastovaus tūrio, pastovaus slėgio ir pastovios temperatūros. Dažniausiai naudojamas pastovaus tūrio dujų termometras (14.127 pav.), kuriame dujų temperatūros pokytis proporcingas slėgio pokyčiui. Dujų termometras susideda iš cilindro 1 ir jungiamasis vamzdis 2, užpildytas per vožtuvą 3 vandenilis, helis arba azotas (aukštai temperatūrai). Jungiamasis vamzdis 2 prijungtas prie ragelio 4 dviejų vamzdžių manometras, turintis vamzdelį 5 dėl lanksčios jungiamosios žarnos galima perkelti aukštyn arba žemyn 6. Pasikeitus temperatūrai, pasikeičia dujomis užpildytos sistemos tūris, o norint pasiekti pradinę vertę, vamzdis 5 judėkite vertikaliai iki gyvsidabrio lygio vamzdyje 4 nesutampa su ašimi X-X.Šiuo atveju gyvsidabrio stulpelis vamzdyje 5, matuojamas nuo lygio X-X, atitiks dujų slėgį R cilindre.

14.127 pav. – Dujų termometro diagrama

Paprastai matuojama temperatūra T nustatomas atsižvelgiant į kokį nors atskaitos tašką, pavyzdžiui, atsižvelgiant į vandens trigubo taško temperatūrą T0, prie kurio bus dujų slėgis balione Ro. Norima temperatūra apskaičiuojama pagal formulę (14.35)

(14.35)

Asortimente naudojami dujų termometrai ~ 2- 1300 K. Dujų termometrų paklaida yra 3-10-3 - 2-10-2 K diapazone priklausomai nuo išmatuotos temperatūros. Norint pasiekti tokį aukštą matavimo tikslumą, yra sudėtinga užduotis, kuri reikalauja atsižvelgti į daugybę veiksnių: realių dujų savybių nukrypimus nuo idealių, priemaišų buvimą dujose, dujų sorbciją ir desorbciją baliono sienelėmis. , dujų difuzija per sieneles, baliono tūrio pokytis nuo temperatūros, temperatūros pasiskirstymas išilgai jungiamojo vamzdžio.

Dėl didelio darbo su dujų termometrais sudėtingumo buvo bandoma rasti paprastesnių termodinaminės temperatūros skalės atkūrimo būdų.

Remiantis tyrimais, atliktais įvairiose šalyse VII Generalinėje svorių ir matų konferencijoje 1927 m., buvo nuspręsta pakeisti termodinamines svarstykles. "praktinė" temperatūros skalė ir paskambink jai tarptautinė temperatūros skalė. Ši skalė atitiko laipsnių termodinaminę skalę tiek, kiek leido to meto žinių lygis.

Tarptautinei temperatūros skalei sudaryti buvo pasirinkti šeši atkuriami atskaitos taškai, kurių temperatūros reikšmės termodinaminėje skalėje buvo kruopščiai išmatuotos įvairiose šalyse naudojant dujų termometrus ir priimti patikimiausi rezultatai. Naudojant atskaitos taškus, etaloniniai instrumentai kalibruojami taip, kad atkartotų tarptautinę temperatūros skalę. Intervalais tarp atskaitos taškų temperatūros vertės apskaičiuojamos naudojant siūlomas interpoliacijos formules, kurios nustato ryšį tarp etaloninių prietaisų rodmenų ir temperatūros tarptautiniu mastu. 1948, 1960 ir 1968 m Tarptautinės temperatūros skalės nuostatos buvo patikslintos ir papildytos, nes, remiantis patobulintais matavimo metodais, buvo aptikti skirtumai tarp šios skalės ir termodinaminės skalės, ypač aukštų temperatūrų srityje, taip pat dėl ​​poreikio. pratęsti temperatūros skalę iki žemesnės temperatūros. Šiuo metu galioja patobulinta skalė, priimta XIII svorių ir matų konferencijoje, vadinama „1968 m. tarptautine praktine temperatūros skale“ (MPTP-68). Terminas „praktiškas“ reiškia, kad ši temperatūros skalė paprastai nėra tokia pati kaip termodinaminė skalė. MPTSH-68 temperatūros yra pateikiamos su indeksu ( T 68 arba t 68).

MPTS-68 yra pagrįstas 11 pagrindinių atskaitos taškų, parodytų 9 lentelėje. Kartu su pagrindiniais, yra 27 antriniai atskaitos taškai, apimantys temperatūros diapazoną nuo 13,956 iki 3660 K (nuo -259,194 iki 3387 °C). 14.4 lentelėje pateiktos skaitinės temperatūros atitinka termodinaminę skalę ir yra nustatomos naudojant dujų termometrus.

Platinos atsparumo terminis keitiklis naudojamas kaip etaloninis termometras temperatūros diapazone nuo 13,81 iki 903,89 K (630,74 °C – stibio kietėjimo taškas – antrinis atskaitos taškas). Šis intervalas yra padalintas į penkis subintervalus, kurių kiekvienam interpoliacijos formulės yra apibrėžtos daugianario forma iki ketvirtojo laipsnio. Temperatūros diapazone nuo 903,89 iki 1337,58 K naudojamas etaloninis platinos-platinos-rodžio termoelektrinis termometras. Interpoliacijos formulė, jungianti termoelektrovaros jėgą su temperatūra, čia yra antrojo laipsnio daugianario.

Esant aukštesnei nei 1337,58 K (1064,43 °C) temperatūrai, MPTS-68 atkuriamas naudojant kvazi-monochromatinį termometrą, naudojant Planko spinduliuotės dėsnį.

14.4 lentelė. Pagrindiniai atskaitos taškai MPTSH-68

Temperatūra dar vadinama fizikiniu dydžiu, apibūdinančiu kūno įkaitimo laipsnį, tačiau to nepakanka norint suprasti temperatūros sąvokos reikšmę ir prasmę. Šioje frazėje yra tik vienas terminas pakeičiamas kitu, o ne suprantamesnis. Paprastai fizinės sąvokos yra siejamos su kai kuriais pagrindiniais dėsniais ir įgyja prasmę tik ryšium su šiais dėsniais. Temperatūros sąvoka siejama su šiluminės pusiausvyros sąvoka, taigi ir su makroskopinio negrįžtamumo dėsniu.

Temperatūros pokytis

Esant termodinaminės pusiausvyros būsenai, visų sistemą sudarančių kūnų temperatūra yra vienoda. Temperatūra gali būti matuojama tik netiesiogiai, remiantis tokių kūnų fizikinių savybių, kurias galima išmatuoti tiesiogiai, priklausomybe nuo temperatūros. Tam naudojamos medžiagos (kūnai) vadinamos termometrinėmis.

Tegul du termoizoliaciniai korpusai susiliečia šiluminiu būdu. Energijos srautas skubės iš vieno kūno į kitą ir įvyks šilumos perdavimo procesas. Šiuo atveju manoma, kad šilumą išskiriančio kūno temperatūra yra aukštesnė nei kūno, į kurį veržiasi šilumos srautas. Natūralu, kad po kurio laiko energijos srautas sustoja ir atsiranda šiluminė pusiausvyra. Daroma prielaida, kad kūno temperatūra susilygina ir nusistovi kažkur tarp pradinių temperatūros verčių. Taigi, paaiškėja, kad temperatūra yra tam tikras šiluminės pusiausvyros žymuo. Pasirodo, bet kokia t reikšmė, atitinkanti reikalavimus:

1. $t_1>t_2$, jei šilumos srautas eina iš pirmojo korpuso į antrąjį;
2. $t"_1=t"_2=t,\ t_1 > t > t_2$, gali būti laikoma temperatūra, kai susidaro šiluminė pusiausvyra.

Daroma prielaida, kad šiluminė kūnų pusiausvyra paklūsta tranzityvumo dėsniui: jei du kūnai yra pusiausvyroje su trečiuoju, tai jie yra šiluminėje pusiausvyroje vienas su kitu.

Svarbiausias aukščiau pateikto temperatūros apibrėžimo bruožas yra jo dviprasmiškumas. Reikalavimus atitinkančius kiekius galime pasirinkti skirtingais būdais (tai atsispindės temperatūros matavimo būduose) ir galų gale gauname skirtingas temperatūros skales. Temperatūros skalės yra būdas padalyti temperatūros intervalus į dalis.

Pateikime pavyzdžių. Kaip žinote, temperatūros matavimo prietaisas yra termometras. Panagrinėkime dviejų tipų skirtingų prietaisų termometrus. Viename iš jų kūno temperatūros vaidmenį atlieka gyvsidabrio stulpelio ilgis termometro kapiliare, tuo atveju, kai termometras yra šiluminėje pusiausvyroje su kūnu, kurio temperatūrą matuojame. Gyvsidabrio kolonėlės ilgis atitinka 1 ir 2 sąlygas, kurios pateiktos aukščiau ir taikomos temperatūrai.

Yra ir kitas temperatūros matavimo būdas: naudojant termoporą. Termopora – elektros grandinė su galvanometru ir dviem skirtingų metalų sandūromis (1 pav.). Viena jungtis dedama į terpę su fiksuota temperatūra, pavyzdžiui, tirpstančio ledo, o kita į terpę, kurios temperatūrą reikia nustatyti. Šiuo atveju temperatūros indikatorius laikomas termoporos emf. Šie du temperatūros matavimo metodai neduos tų pačių rezultatų. O norint pereiti nuo vienos temperatūros prie kitos, reikia sukonstruoti kalibravimo kreivę, kuri nustato termoporos emf priklausomybę nuo gyvsidabrio stulpelio ilgio. Tada vienoda gyvsidabrio termometro skalė paverčiama nelygia termoporos skale (arba atvirkščiai). Vienodos gyvsidabrio termometro ir termoporos skalės sudaro dvi visiškai skirtingas temperatūros skales, ant kurių tos pačios būklės kūnas turės skirtingą temperatūrą. Galite paimti tos pačios konstrukcijos termometrus, bet su skirtingais „šilumos kūnais“ (pavyzdžiui, gyvsidabriu ir alkoholiu). Jų temperatūros skalės taip pat nesutaps. Gyvsidabrio stulpelio ilgio ir alkoholio stulpelio ilgio grafikas nebus tiesinis.

Iš to išplaukia, kad temperatūros samprata, pagrįsta šiluminės pusiausvyros dėsniais, nėra unikali. Ši temperatūra vadinama empirine, ji priklauso nuo temperatūros matavimo metodo. Empirinės temperatūros skalės nulis visada nustatomas savavališkai. Pagal empirinės temperatūros apibrėžimą fizinę reikšmę turi tik temperatūrų skirtumas, tai yra jo pokytis. Bet kuri empirinė temperatūros skalė sumažinama iki termodinaminės temperatūros skalės, įvedant pataisymus, kuriuose atsižvelgiama į santykio tarp termometrinės savybės ir termodinaminės temperatūros pobūdį.

Temperatūros svarstyklės

Norint sudaryti temperatūros skalę, skaitinės temperatūros vertės priskiriamos dviem fiksuotiems atskaitos taškams. Tada padalykite temperatūros skirtumą tarp atskaitos taškų į atsitiktinai parinktą dalių skaičių, gaudami temperatūros matavimo vienetą. Kaip pradinės vertės, kurios naudojamos kuriant temperatūros skalę, kad būtų galima nustatyti kilmę ir jos vienetą - laipsnius, naudojamos chemiškai grynų medžiagų pereinamoji temperatūra iš vienos agregacijos būsenos į kitą, pavyzdžiui, ledo lydymosi temperatūra $t_0. $ ir vandens virimo temperatūra $t_k$ esant normaliam atmosferos slėgiui ($\apie 10^5Pa).$ Kiekiai $t_0\ ir\ t_k$ turi skirtingas reikšmes:

• pagal Celsijaus skalę (celsijaus skalė): vandens virimo temperatūra $t_k=100^0C$, ledo lydymosi temperatūra $t_0=0^0C$. Celsijaus skalė yra skalė, kurioje vandens trigubo taško temperatūra yra 0,010 C esant 0,06 atm slėgiui. (Trigubas vandens taškas yra tam tikra temperatūra ir slėgis, kai vanduo, jo garai ir ledas gali vienu metu egzistuoti pusiausvyroje.);
• pagal Farenheito skalę vandens virimo temperatūra $t_k=212^0F;$ $t_0$=3$2^0F$ -- ledo lydymosi temperatūra;

Ryšys tarp temperatūrų, išreikštų Celsijaus ir Farenheito laipsniais, yra:

\[\frac(t^0C)(100)=\frac(t^0F-32)(180)\ \ or\ t^0F=1,8t^0C+32\ \left(1\right);\ ]

Nulis šioje skalėje nustatomas pagal vandens, druskos ir amoniako mišinio užšalimo temperatūrą santykiu 1:1:1.

• Kelvino skalėje: temperatūra matuojama nuo absoliutaus nulio (t=-273,50C) ir vadinama termodinamine arba absoliučia temperatūra. T=0K – būsena, atitinkanti visišką šiluminių svyravimų nebuvimą. Vandens virimo temperatūra pagal šią skalę yra $t_k=373K$, ledo lydymosi temperatūra yra $t_0=273K$. Kelvino temperatūros ir Celsijaus temperatūros santykis:
\
• pagal Reaumur skalę vandens virimo temperatūra $t_k=80^0R$, ledo lydymosi temperatūra $t_0=0^0R.$ Skalės praktiškai nebenaudojamos. Ryšys tarp temperatūros, išreikštos Celsijaus laipsniais, ir Reaumur laipsnių:
\

Reaumur termometras naudojo alkoholį.

• pagal Rankine skalę vandens virimo temperatūra $t_k=671.67^(0\ )Ra$, ledo lydymosi temperatūra $t_0=(491.67)^0Ra.$ Skalė prasideda nuo absoliutaus nulio. Laipsnių skaičius tarp vandens užšalimo ir virimo taškų pagal Farenheito ir Rankine skales yra toks pat ir lygus 180.

Ryšys tarp kelvino ir Rankino laipsnio: 1K=1.$8^(0\ )Ra$, Farenheito laipsniai paverčiami Rankine laipsniais naudojant formulę:

\[^0Ra=^0F+459.67\left(4\right);\]

Technologijoje ir kasdieniame gyvenime temperatūra naudojama pagal Celsijaus skalę. Šios skalės vienetas vadinamas Celsijaus laipsniu ($^0C).\ $ Fizikoje jie naudoja termodinaminę temperatūrą, kuri yra ne tik patogesnė, bet ir turi gilią fizikinę reikšmę, nes ją lemia vidutinė kinetinė energija molekulės. Termodinamikos temperatūros vienetas, kelvino laipsnis (iki 1968 m.), arba dabar tiesiog kelvinas (K), yra vienas iš bazinių SI vienetų. Temperatūra T=0K vadinama absoliutaus nulio temperatūra. Šiuolaikinė termometrija pagrįsta idealiųjų dujų skale, kur slėgis naudojamas kaip termometrinis dydis. Dujų termometro skalė yra absoliuti (T=0, p=0). Sprendžiant problemas dažniausiai teks naudoti šią temperatūros skalę.

Anotacija: Mastelio keitimo samprata. Esami svarstyklių tipai ir jų taikymo sritys. Svarstyklių atsiradimo priežastys.

SHKA"LA, s, ir. [lot. scala - kopėčios].- 1 . Liniuotė su padalomis įvairiose matavimo priemonėse. W. termometras. 2 . Kiekių, skaičių seka didėjančia arba mažėjančia tvarka (ypatinga). Sh. Sh. Sh.

Svarstyklių tipai:

Matavimo skalės dažniausiai klasifikuojamos pagal išmatuojamų duomenų tipus, kurie nustato matematines transformacijas, priimtinas duotai skalei, bei atitinkamos skalės rodomus ryšių tipus. Šiuolaikinę svarstyklių klasifikaciją 1946 m. ​​pasiūlė Stanley Smithas Stevensas.

Vardų skalė (vardinis, klasifikacinis)

Naudojamas kokybės atributų reikšmėms matuoti. Tokios ypatybės reikšmė yra lygiavertiškumo klasės, kuriai priklauso aptariamas objektas, pavadinimas. Kokybinių charakteristikų reikšmių pavyzdžiai yra būsenų pavadinimai, spalvos, automobilių markės ir kt. Tokios charakteristikos atitinka tapatybės aksiomas:

Daugeliui klasių naudojamos hierarchinės pavadinimų skalės. Žinomiausi tokių skalių pavyzdžiai yra tie, kurie naudojami klasifikuojant gyvūnus ir augalus.

Turėdami reikšmes, išmatuotas pavadinimų skalėje, galite atlikti tik vieną operaciją - patikrinti jų sutapimą ar nesutapimą. Remiantis tokio patikrinimo rezultatais, galima papildomai apskaičiuoti užpildymo dažnius (tikimybes) įvairioms klasėms, kuriais galima taikyti įvairius statistinės analizės metodus - Chi kvadrato tinkamumo testą, Cramerio testą. patikrinti hipotezę apie kokybinių charakteristikų ryšį ir kt.

Eilinė skalė (arba rango skalė)

Pastatytas tapatybę ir tvarka. Šios skalės dalykai yra reitinguojami. Tačiau ne visi objektai gali būti pajungti tvarkos santykiui. Pavyzdžiui, neįmanoma pasakyti, kas didesnis, apskritimas ar trikampis, tačiau galima nustatyti bendrą šių objektų savybę – plotą, ir taip tampa lengviau nustatyti eilinius ryšius. Tokiam mastui priimtina monotoninė transformacija. Tokia skalė yra neapdorota, nes neatsižvelgiama į skalės subjektų skirtumus. Tokios skalės pavyzdys: akademinių rezultatų balai (nepatenkinamai, patenkinamai, gerai, puikiai), Moso skalė.

Intervalų skalė

Čia yra palyginimas su standartu. Tokios skalės konstrukcija leidžia daugumą esamų skaitinių sistemų savybių priskirti skaičiams, gautiems remiantis subjektyviais vertinimais. Pavyzdžiui, reakcijų intervalų skalės konstravimas. Šioje skalėje linijinė transformacija yra priimtina. Tai leidžia sumažinti testų rezultatus iki įprastų skalių ir taip palyginti rodiklius. Pavyzdys: Celsijaus skalė.

Santykių skalė

Santykio skalėje taikomas santykis „tiek kartų daugiau“. Tai vienintelė iš keturių skalių, kurios absoliutus nulis. Nulinis taškas apibūdina išmatuoto nebuvimą kokybės. Tai skalė leidžia panašumo transformaciją (daugyba iš konstantos). Nulinio taško nustatymas yra sudėtingas tyrimo uždavinys, dėl kurio šios skalės naudojimas yra ribojamas. Naudojant tokias svarstykles galima išmatuoti masę, ilgį, stiprumą ir vertę (kainą). Pavyzdys: Kelvino skalė (temperatūra matuojama nuo absoliutaus nulio, o matavimo vienetas pasirinktas ekspertų susitarimu – Kelvinas).

Skirtumų skalė

Pradinis taškas yra savavališkas, nurodytas matavimo vienetas. Priimtinos transformacijos yra poslinkiai. Pavyzdys: laiko matavimas.

Absoliutus mastas

Jame yra papildoma savybė - natūralus ir nedviprasmiškas matavimo vieneto buvimas. Ši skalė turi vieną nulinį tašką. Pavyzdys: žmonių skaičius auditorijoje.

Iš nagrinėjamų skalių pirmosios dvi yra nemetrinės, o likusios – metrinės.

Skalės tipo klausimas tiesiogiai susijęs su matavimo rezultatų matematinio apdorojimo metodų tinkamumo problema. Paprastai tinkama statistika yra ta, kuri yra nekintama leistinų naudojamų matavimo skalės transformacijų atžvilgiu.

Naudojimas psichometrijoje. Naudojant skirtingas skales, galima atlikti skirtingus psichologinius matavimus. Pirmieji psichologinio matavimo metodai buvo sukurti psichofizikoje. Pagrindinis psichofizikų uždavinys buvo nustatyti ryšį tarp fizinių stimuliacijos parametrų ir atitinkamų subjektyvių pojūčių vertinimų. Žinodami šį ryšį, galite suprasti, koks pojūtis atitinka tą ar kitą ženklą. Psichofizinė funkcija nustato ryšį tarp dirgiklio fizinio matavimo skalės skaitinės vertės ir psichologinio arba subjektyvaus atsako į tą dirgiklį skaitinės vertės.

Celsijaus

1701 Švedijoje. Jo domėjimosi sritys: astronomija, bendroji fizika, geofizika. Jis dėstė astronomiją Upsalos universitete ir čia įkūrė astronomijos observatoriją.

Celsius pirmasis išmatavo žvaigždžių ryškumą ir nustatė ryšį tarp šiaurės pašvaistės ir Žemės magnetinio lauko svyravimų.

Jis dalyvavo 1736–1737 m. Laplandijos žygyje matuoti dienovidinį. Grįžęs iš poliarinių regionų, Celsius pradėjo aktyviai organizuoti ir statyti astronomijos observatoriją Upsaloje ir 1740 m. tapo jos direktoriumi. Andersas Celsius mirė 1744 m. kovo 25 d. Jo vardu pavadintas mineralinis celsianas, bario lauko špato rūšis.

Technologijoje, medicinoje, meteorologijoje ir kasdieniame gyvenime naudojama Celsijaus skalė, kurioje vandens trigubo taško temperatūra yra 0,01, todėl vandens užšalimo temperatūra, esant 1 atm slėgiui, yra 0. Šiuo metu Celsijaus skalė apibrėžiama per Kelvino skalę: Celsijaus laipsnis yra lygus kelvinui, . Taigi vandens virimo temperatūra, Celsijaus iš pradžių pasirinkta kaip atskaitos taškas 100, prarado savo reikšmę, o šiuolaikiniais vertinimais vandens virimo temperatūra esant normaliam atmosferos slėgiui yra apie 99,975. Celsijaus skalė yra praktiškai labai patogi, nes vanduo mūsų planetoje yra labai paplitęs ir juo remiasi mūsų gyvybė. Nulis Celsijaus yra ypatingas meteorologijos taškas, nes jis susijęs su atmosferos vandens užšalimu. Mastelį 1742 m. pasiūlė Andersas Celsius.

Farenheito

Gabrielius Farenheitas. Danielis Gabrielis Farenheitas (1686–1736) – vokiečių fizikas, gimęs 1686 m. gegužės 24 d. Dancige (dabar Gdanskas, Lenkija). Beveik visą gyvenimą gyveno Olandijoje tiksliųjų meteorologinių prietaisų gamyboje 1709 m. pagamino alkoholio termometrą, 1714 m. - gyvsidabrio termometrą, naudodamas naują gyvsidabrio valymo metodą Vandens – ledo – amoniako mišinys – sveiko žmogaus kūno temperatūrai, o kaip atskaitos taškas buvo laikomas ledo lydymosi temperatūra pagal Farenheito skalę skalė naudojama daugelyje angliškai kalbančių šalių, nors pamažu užleidžia vietą Celsijaus skalei, be termometrų gamybos, Farenheitas taip pat tyrė virimo temperatūros pokyčių priklausomybę nuo atmosferos slėgio ir druskos kiekio jame , atrado vandens peršalimo reiškinį ir sudarė kūnų savitųjų sunkių lenteles. Farenheitas mirė Hagoje 1736 m. rugsėjo 16 d.

Anglijoje ir ypač JAV naudojama Farenheito skalė. Nulis laipsnių Celsijaus yra 32 laipsniai pagal Farenheitą, o Farenheito laipsnis yra 5/9 laipsnių Celsijaus.

Šiuo metu priimtas toks apibrėžimas Farenheito skalė: Tai temperatūros skalė, kurios 1 laipsnis (1) yra lygus 1/180 skirtumo tarp vandens virimo temperatūros ir ledo lydymosi temperatūros esant atmosferos slėgiui, o ledo lydymosi temperatūra yra F Temperatūra pagal Farenheito skalę yra susijusi su temperatūra Celsijaus skalėje. G. Farenheito pasiūlytas 1724 m.

Reaumur skalė

Rene Reaumur. Rene Antoin de Reaumur gimė 28 d

1683 vasaris La Rochelle, prancūzų gamtininkas, užsienio Sankt Peterburgo mokslų akademijos garbės narys (1737). Dirba su vabzdžių kolonijų regeneracija, fiziologija, biologija. Jis pasiūlė jo vardu pavadintą temperatūros skalę. Jis patobulino kai kuriuos plieno paruošimo būdus, vienas pirmųjų bandė moksliškai pagrįsti kai kuriuos liejimo procesus ir parašė darbą „Menas paversti geležį į plieną“. Jis padarė vertingą išvadą: geležis, plienas, ketus skiriasi kai kurių priemaišų kiekiu. Pridėjus šios priemaišos į geležį, karbonizuodamas arba legiruodamas ketumi, Reaumur gavo plieną. 1814 metais K. Caretenas įrodė, kad ši priemaiša yra anglis.

Reaumur pateikė matinio stiklo paruošimo būdą.

Šiandien atmintis jo vardą sieja tik su ilgo išradimu

naudojama temperatūros skalė. Tiesą sakant, René Antoine'as Ferchantas de Reaumuras, gyvenęs 1683–1757 m., daugiausia Paryžiuje, buvo vienas iš tų mokslininkų. universalumas kuriuos mūsų laikais – siauros specializacijos laikais – sunku įsivaizduoti. Reaumuras tuo pat metu buvo technikas, fizikas ir gamtos mokslininkas. Jis pelnė didelę šlovę už Prancūzijos ribų kaip entomologas. Paskutiniais savo gyvenimo metais Reaumuras atėjo į idėją, kad paslaptingos transformuojančios galios paieška turėtų būti vykdoma tose vietose, kur jos pasireiškimas yra ryškiausias – vykstant maisto transformacijai organizme, t.y. jo asimiliacijos metu. Jis mirė 1757 m. spalio 17 d. Bermovdiere pilyje netoli Saint-Julien-du-Terroux (Mayenne).

1730 m. pasiūlė R. A. Reaumuras, aprašęs jo išrastą alkoholio termometrą.

Vienetas yra Reaumur laipsnis (), lygus 1/80 temperatūros intervalo tarp atskaitos taškų - tirpstančio ledo () ir verdančio vandens temperatūros ()

Šiuo metu skalė nebenaudojama, ji ilgiausiai išliko Prancūzijoje, autoriaus tėvynėje.

Temperatūros svarstyklės, palyginamųjų skaitinių temperatūros verčių sistemos. Temperatūra nėra tiesiogiai išmatuojamas dydis; jo reikšmė nustatoma pagal bet kurios termometrinės medžiagos, patogios fizikinei savybei matuoti, temperatūros pokytį. Pasirinkus termometrinę medžiagą ir savybę, reikia nustatyti pradinį atskaitos tašką ir temperatūros vieneto dydį – laipsnius. Taigi nustatomos empirinės temperatūros skalės (toliau – T.s.). T. sh. Paprastai registruojamos dvi pagrindinės temperatūros, atitinkančios vienkomponenčių sistemų fazių pusiausvyros taškus (vadinamuosius atskaitos arba pastovius taškus), atstumas tarp kurių vadinamas pagrindiniu skalės temperatūrų intervalu. Naudojami šie atskaitos taškai: vandens trigubas taškas, vandens, vandenilio ir deguonies virimo temperatūra, sidabro, aukso kietėjimo taškas ir kt. Vieneto intervalo dydis (temperatūros vienetas) nustatomas kaip tam tikra dalis pagrindinis intervalas. Skaičiavimo pradžiai T. š. paimkite vieną iš atskaitos taškų. Taip galite nustatyti empirinį (sąlyginį) T. sh. bet kokiai termometrinei savybei. Jei darysime prielaidą, kad ryšys tarp ir temperatūros yra tiesinis, tada temperatūra , kur , ir yra skaitinės savybės esant temperatūrai , pagrindinio intervalo pradžios ir pabaigos taškuose, - laipsnio dydis, - pagrindinio intervalo padalų skaičius.

Pavyzdžiui, Celsijaus skalėje pradinis taškas yra vandens kietėjimo (ledo tirpimo) temperatūra, padalyta į 100 lygių dalių ().

T. sh. taigi yra nuoseklių temperatūros verčių sistema, tiesiogiai susijusi su išmatuoto fizinio dydžio reikšmėmis (šis dydis turi būti nedviprasmiškas ir monotoniška funkcija temperatūra). Apskritai T. sh. gali skirtis termometrinėmis savybėmis (tai gali būti kūnų šiluminis plėtimasis, laidininkų elektrinės varžos pokyčiai esant temperatūrai ir kt.), termometrine medžiaga (dujos, skystis, kieta), taip pat priklausyti nuo atskaitos taškų. Paprasčiausiu atveju T. sh. skiriasi skaitinėmis vertėmis, priimtomis tiems patiems atskaitos taškams. Taigi Celsijaus (), Reaumur () ir Farenheito () skalėse skirtingos temperatūros vertės priskiriamos ledo lydymosi temperatūrai ir vandens virimo temperatūrai esant normaliam slėgiui. Temperatūros konvertavimo iš vienos skalės į kitą ryšys:

Tiesiogiai perskaičiuoti bazinėmis temperatūromis besiskiriančius T. sh. be papildomų eksperimentinių duomenų neįmanoma. T. sh., besiskiriantys termometrine savybe ar medžiaga, labai skiriasi. Galimas neribotas empirinių temperatūros matavimų, kurie nesutampa vienas su kitu, skaičius, kadangi visos termometrinės savybės su temperatūra yra susijusios netiesiškai, o netiesiškumo laipsnis skirtingoms savybėms yra skirtingas, o reali temperatūra, išmatuota empiriniu temperatūros matavimo metodu, vadinama įprastinė („gyvsidabrio“, „platinos“ temperatūra ir kt.), jo vienetas yra sutartinis laipsnis. Tarp empirinių T. sh. Ypatingą vietą užima dujų svarstyklės, kuriose dujos tarnauja kaip termometrinės medžiagos („azoto“, „vandenilio“, „helio“ termometras). Šie T. sh. mažiau nei kiti priklauso nuo naudojamų dujų ir gali būti (įvedant pataisas) į teorines dujas T. sh. Avogadro, tinka idealioms dujoms. Absoliuti empirinė T. sh. Jie vadina skalę, kurios absoliutus nulis atitinka temperatūrą, kurioje fizinės savybės skaitinė reikšmė (pavyzdžiui, Avogadro dujų teorijoje absoliutus temperatūros nulis atitinka idealių dujų nulinį slėgį). temperatūros (pagal empirinę T. sh.) ir (pagal absoliučiąją empirinę T. sh.) yra susijusios ryšiu , kur yra absoliutus empirinio T. sh. (absoliutaus nulio įvedimas yra ekstrapoliacija ir nereiškia jo įgyvendinimo).

Esminis trūkumas empirinio T. sh. - jų priklausomybė nuo termometrinės medžiagos - termodinamikos teorijoje, paremtoje antruoju termodinamikos dėsniu, nėra. Nustatant absoliučiąją termodinaminę temperatūrą. (Kelvino skalė) kilę iš Carnot ciklo. Jei Carnot cikle kūnas, baigęs ciklą, sugeria šilumą esant temperatūrai ir išskiria šilumą esant temperatūrai, tada santykis nepriklauso nuo darbinio skysčio savybių ir leidžia nustatyti absoliučią temperatūrą naudojant turimus matavimams kiekius. Iš pradžių pagrindinis šios skalės intervalas buvo nustatytas ledo tirpimo ir verdančio vandens esant atmosferos slėgiui taškais, absoliučios temperatūros vienetas atitiko pagrindinio intervalo dalį, o pradiniu tašku buvo imtasi ledo tirpimo taško. 1954 metais X Generalinė svorių ir matų konferencija nustatė termodinamines T. sh. su vienu atskaitos tašku - vandens trigubas taškas, kurio temperatūra laikoma 273,16 K (tiksliai), o tai atitinka . temperatūra absoliučioje termodinaminėje T. sh. matuojamas kelvinais (K). Termodinaminė temperatūros skalė, kurioje temperatūra imama ledo lydymosi temperatūrai, vadinama Celsijaus. Ryšiai tarp temperatūrų, išreikštų Celsijaus, ir absoliučios termodinaminės T. skalės:

taigi šių svarstyklių vienetų dydis yra toks pat. JAV ir kai kuriose kitose šalyse, kur įprasta temperatūrą matuoti pagal Farenheito skalę, absoliutus T. sh. Rankin. Ryšys tarp kelvino ir Rankine laipsnio: Rankine skalėje ledo lydymosi temperatūra atitinka , vandens virimo temperatūra .

Bet koks empirinis T. sh. redukuojama į termodinamines T. sh. pataisų įvedimas atsižvelgiant į termometrinės savybės ir termodinaminės temperatūros santykio pobūdį. Termodinaminis T. sh. atliekama ne tiesiogiai (atliekant Karno ciklą su termometrine medžiaga), o kitų procesų, susijusių su termodinamine temperatūra, pagalba. Plačiame temperatūrų diapazone (maždaug nuo helio virimo taško iki aukso kietėjimo taško) termodinaminis T. sh. sutampa su T. š. Avogadro, todėl termodinaminė temperatūra nustatoma pagal dujų temperatūrą, kuri matuojama dujų termometru. Esant žemesnei temperatūrai, termodinaminis T. sh. atliekama pagal paramagnetinių medžiagų magnetinio jautrumo priklausomybę nuo temperatūros, esant didesnėms vertėms, skalė buvo kelis kartus iš naujo apibrėžta (MTSh-48, MPTS-68, MTSH-90): etaloninės temperatūros ir interpoliacijos metodai pasikeitė, tačiau principas išliko ta pati - skalės pagrindas yra grynų fazių perėjimų medžiagų rinkinys su tam tikromis termodinaminių temperatūrų reikšmėmis ir šiuose taškuose kalibruotus interpoliacijos prietaisus. Šiuo metu galioja ITS-90 skalė. Pagrindinis dokumentas (Skalės taisyklės) nustato Kelvino apibrėžimą, fazių perėjimo temperatūrų (atskaitos taškų) reikšmes ir interpoliacijos metodus.

Kasdieniame gyvenime naudojamos temperatūros skalės – tiek Celsijaus, tiek Farenheito (daugiausia naudojamos JAV) – nėra absoliučios, todėl nepatogios atliekant eksperimentus sąlygomis, kai temperatūra nukrenta žemiau vandens užšalimo taško, todėl temperatūra turi būti išreikšta neigiama. numerį. Tokiais atvejais buvo įvestos absoliučios temperatūros skalės.

Viena iš jų vadinama Rankine skale, o kita – absoliučia termodinamine skale (Kelvino skalė); jų temperatūra matuojama atitinkamai Rankine () ir kelvinais (K) laipsniais. Abi svarstyklės prasideda nuo absoliutaus nulio temperatūros. Jie skiriasi tuo, kad Kelvinas yra lygus Celsijaus laipsniui, o Rankino laipsnis yra lygus Farenheito laipsniui. Vandens užšalimo temperatūra esant standartiniam atmosferos slėgiui atitinka , , .

Kelvino skalė susieta su trigubu vandens tašku (273,16 K), nuo jo priklauso Boltzmanno konstanta. Dėl to kyla problemų dėl aukštos temperatūros matavimų interpretavimo tikslumo. BIPM dabar svarsto galimybę pereiti prie naujo Kelvino apibrėžimo ir nustatyti Boltzmanno konstantą, o ne nuorodą į trigubo taško temperatūrą.

Trumpa santrauka: studentas susipažino su svarstyklių klasifikacija ir jų apimtimi.

Praktikos rinkinys

Klausimai:

1. Kada ir kas pasiūlė šiuolaikinę svarstyklių klasifikaciją?
2. Apibrėžkite žodį SKALE.
3. Išvardykite visų jums žinomų svarstyklių tipus ir paaiškinkite jų skirtumus?
4. Kodėl psichometrikoje naudojamos svarstyklės?
5. Kokios svarstyklės dažniausiai naudojamos Anglijoje ir Amerikoje?
6. Kurios iš minėtų svarstyklių pasirodė pirmosios?
7. Kuri šalis Reaumur skalę naudojo ilgiausiai?
8. Kaip temperatūra matuojama absoliučioje termodinaminėje temperatūros skalėje?
9. Pateikite absoliučios temperatūros skalių pavyzdžių.
10. Koks ryšys tarp kelvino ir Rankine laipsnio?

Pratimai

1. Nubraižykite diagramą, atspindinčią šiuolaikinę svarstyklių klasifikaciją. Ar galite sukurti skales pagal hierarchiją?
2. Nustatykite temperatūros vertę skirtingose ​​temperatūros skalėse (Farenheito, Kelvino)