Содержание понятия «температура» в современной физике
Температура — физическая величина, характеризующая состояние теплового равновесия термодинамической системы и измеряемая термометром в Кельвинах. Температура, соответствующая критическому состоянию вещества. Температура перехода сверхпроводника из сверхпроводящего состояния в нормальное. Тепловое равновесие, как показывает опыт, устанавливается не только в случае соприкосновении двух, но… Читать ещё >
Содержание понятия «температура» в современной физике (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Температура (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние) — физическая величина, примерно характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.
В физике к понятию температуры приходят через понятие теплового равновесия. Пусть два тела, например горячая и холодная вода, имеют разную температуру. Если эти два тела привести в соприкосновение, то опыт показывает, что одно тело при этом будет нагреваться, а другое — охлаждаться, пока не прекратятся всякие видимые изменения. Тогда горят, что эти два тела находятся в тепловом равновесии и имеют одинаковым температуры.
Тепловое равновесие, как показывает опыт, устанавливается не только в случае соприкосновении двух, но и в случаи соприкосновении нескольких тел.
Закон теплового равновесия — важный закон природы, открытый с помощью термометра, которым пользовались в науки и практике задолго до того, как был выяснен физический смысл понятия температуры.
Этот закон позволяет дать макроскопическое определение температуры, как величины, одинаковой у всех частей изолированной системы, находящейся в состоянии теплового равновесия (Максвелловское определение температуры). Именно в этом состоит основное свойство температуры.
Весь вывод понятия температуры можно представить в виде схемы:
1. Закон теплового равновесия и термодинамическое определение температуры. |
2. Постановка задачи о поиске физической величины обладающей свойствами температуры. |
 3. Гипотеза (и её основания) о том, что такой величиной является . |
4. Вывод из основного уравнения MKT о том, что величиной которую можно измерить является. |
 5. Опыт по проверке гипотезы и вывод из него. |
Формирование понятия температуры осуществляется на протяжении почти всего курса изучения физики в средней школе. Основные этапы этого процесса представлены в виде таблицы:
1. | Происхождение слова. | От лат. temperatura — надлежащее смещение. |
2. | Характеризуемое свойство. | Состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. |
3. | Что определяет? | Степень отклонения теплового состояния системы от состояния, принятого за нулевое, среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул тела. |
4. | Частные случаи. | Температура плавления, кипения, критическая температура. |
5. | Обозначение. | T. |
6. | Единица в СИ. | Кельвин (К). |
7. | Способ измерения. | Прямой. |
8. | Прибор для измерения. | Термометр |
9. | Связь с другими величинами. | С внутренней энергией тела. |
 10. | Интервал измерения величины. | 0< Т <1015 |
11. | Границы применимости. | Применяется только для систем, состоящих из большого числа частиц. |
12. | Определение величины. | Температура — физическая величина, характеризующая состояние теплового равновесия термодинамической системы и измеряемая термометром в Кельвинах. |
В процессе формирования понятия учащиеся знакомятся с различными видами температур, шкалами температур (Цельсия, Кельвина, Фаренгейта, Реомюра) и приборами с помощью которых измеряется температура.
Виды температур:
Название температуры. | Определение. |
Абсолютная. | Температура по термодинамической шкале температур, выраженная в Кельвинах. |
Кипения. | Температура жидкости, при которой давление ее насыщенного пара равно внешнему давлению. |
Плавления. | Температура, при которой происходит фазовый переход из кристаллического состояния в жидкое. |
Кристаллизации. | Температура, при которой происходит фазовый переход из жидкого состояния в кристаллическое. |
Критическая. | Температура, соответствующая критическому состоянию вещества. Температура перехода сверхпроводника из сверхпроводящего состояния в нормальное. |
Кюри. | 1. Общее название температуры фазового перехода второго рода. 2. Температура фазового перехода ферромагнетика в парамагнетик. 3. Температура, при которой исчезает самопроизвольная поляризация в сегнетоэлектриках. |
Насыщенная. | Температура, соответствующая термодинамическому равновесию между жидкостью и ее парам при данном давлении. |
Радиационная. | Температура абсолютно черного тела, при которой его суммарная по всему спектру энергетическая яркость равна суммарной энергетической яркости данного излучающего тела. |
Термодинамическая. | Температура, определяемая как отношение изменения энергии тела к соответствующему изменения его энтропии. |
Цветовая. | Величина, определяемая для тел, распространение энергии в спектре абсолютно черного тела. Максимум излучательной способности которого совпадает с соответствующим максимумом для данного тела. |
Яркостная. | Температура абсолютно черного тела, при которой спектральная плотность энергетической яркости совпадает с таковой для данного излучающего тела. Испускающего сплошной спектр. |
Шумовая. | Величина, являющаяся мерой мощности тепловых шумов в радиоприемных устройствах. |
Термометры:
1. Жидкостный термометр (ртуть: температуры от -38 0С до 261 0С; глицерин: от -50 0С до 100 0С).
Жидкостные термометры: а — комнатный термометр с наружной шкалой; б — лабораторный термометр с вложенной шкалой, имеющий на шкале точку 0 °C.
- 2. Термопара (температуры от -269 0 С до 2300 0С
- 3. Термисторы: сопротивление зависит от температуры
- 4. Газовый термометр