Какое свойство термометрического тела положено в основу
Тепловое равновесие (или термодинамическое равновесие) – это такое состояние, при котором все макроскопические параметры сколь угодно долго остаются неизменными.
В состоянии термодинамического равновесия не происходит теплообмен с окружающими телами, не изменяются объём и давление тела, отсутствуют взаимные превращения жидкостей, газов и твёрдых тел.
Температура и её физический смысл
Любая термодинамическая система при неизменных внешних условиях самопроизвольно переходит в состояние термодинамического равновесия.
Температура тела – это физический параметр, одинаковый во всех частях системы тел, которая находится в состоянии термодинамического равновесия.
При тепловом равновесии микроскопические процессы внутри тела (движение частиц и взаимодействие частиц) не прекращаются. Термодинамическая система может находиться в различных состояниях теплового равновесия, каждому из которых соответствует определённое значение температуры. При теплообмене между телами происходит обмен энергией: тела с большей энергией передают свою энергию телам с меньшей энергией. Направление теплообмена между ними указывает разность температур тел. То есть энергия передаётся от более горячего тела к менее горячему.
Температура и её измерение
Для измерения температуры используется тот факт, что с изменением температуры тела изменяются почти все его физические свойства: длина, объём, плотность, электрическое сопротивление, упругие свойства и др. Основой для измерения температуры может являться изменение какого-либо свойства термометрического тела.
Термометрическое тело – это тело, для которого известна зависимость какого-либо свойства данного тела от температуры. Термометрическим телом может быть, например, жидкость или газ, для которого известна зависимость изменения его объёма от температуры.
Эмпирическая шкала – это температурная шкала, установленная с помощью термометрического тела.
Наиболее распространён способ измерения температуры с помощью жидкостного термометра, в котором используется расширение жидкости (изменение объёма) при нагревании.
При градуировке термометра отмечают опорные точки, расстояние между которыми на шкале делят на равные части, которые называются градусами.
Шкала температур Цельсия
Для практического употребления по решению IX Генеральной конференции по мерам и весам в 1948 году была принята международная стоградусная температурная шкала – шкала Цельсия.
Шведский физик и астроном Андерс Цельсий (1701 – 1744) в 1742 году предложил шкалу термометра, в которой за ноль градусов (начало отсчёта температуры) принял температуру таяния льда, а за сто градусов – температуру кипения воды при нормальном атмосферном давлении в 1,01325 * 105 Па. Изменение длины столба жидкости в термометре на одну сотую долю длины между отметками 0 и 100 °С соответствует изменению температуры на 1 °С. По данной шкале единица измерения температуры – градус Цельсия.
Однако, несмотря на указанную выше конференцию, в некоторых странах (например, в США) до сих пор активно используется другая шкала – шкала Фаренгейта. На шкале Фаренгейта точка таяния льда равна +32 °F, а точка кипения воды равна +212 °F. При этом один градус Фаренгейта равен 1/180 разности этих температур.
Перевести градусы из Цельсия в Фаренгейт можно так:
tF = tC * (9/5) + 32
Перевод из Фаренгейта в Цельсий:
tC = (tF — 32) * (5/9)
Здесь tF – температура по Фаренгейту, tC – температура по Цельсию
Перевести градусы по Цельсию в градусы по Фаренгейту и обратно вы можете ниже.
Термодинами́ческая температу́ра (англ. thermodynamic temperature, нем. thermodynamische Temperatur), или абсолю́тная температу́ра (англ. absolute temperature, нем. absolute Temperatur) является единственной функцией состояния термодинамической системы, которая характеризует направление самопроизвольного теплообмена между телами (системами)[1][2].
Термодинамическая температура обозначается буквой , измеряется в кельвинах (обозначается K) и отсчитывается по абсолютной термодинамической шкале (шкале Кельвина). Абсолютная термодинамическая шкала является основной шкалой в физике и в уравнениях термодинамики.
Молекулярно-кинетическая теория, со своей стороны, связывает абсолютную температуру со средней кинетической энергией поступательного движения молекул идеального газа в условиях термодинамического равновесия:
где ─ масса молекулы, ─ средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул, ─ абсолютная температура, ─ постоянная Больцмана.
История[править | править код]
Измерение температуры прошло долгий и трудный путь в своём развитии. Так как температура не может быть измерена непосредственно, то для её измерения использовали свойства термометрических тел, которые находились в функциональной зависимости от температуры. На этой основе были разработаны различные температурные шкалы, которые получили название эмпирических, а измеренная с их помощью температура называется эмпирической. Существенными недостатками эмпирических шкал являются отсутствие их непрерывности и несовпадение значений температур для разных термометрических тел: как между реперными точками, так и за их пределами. Отсутствие непрерывности эмпирических шкал связано с отсутствием в природе вещества, которое способно сохранять свои свойства во всём диапазоне возможных температур. В 1848 году Томсон (лорд Кельвин) предложил выбрать градус температурной шкалы таким образом, чтобы в её пределах эффективность идеальной тепловой машины была одинаковой. В дальнейшем, в 1854 году он предложил использовать обратную функцию Карно для построения термодинамической шкалы, не зависящей от свойств термометрических тел. Однако, практическая реализация этой идеи оказалась невозможной. В начале XIX века в поисках «абсолютного» прибора для измерения температуры снова вернулись к идее идеального газового термометра, основанного на законах идеальных газов Гей-Люссака и Шарля. Газовый термометр в течение долгого времени был единственным способом воспроизведения абсолютной температуры. Новые направления в воспроизведении абсолютной температурной шкалы основаны на использовании уравнения Стефана ─ Больцмана в бесконтактной термометрии и уравнения Гарри (Харри) Найквиста ─ в контактной.[3]
Физические основы построения термодинамической шкалы температур[править | править код]
1. Термодинамическая шкала температур принципиально может быть построена на основании теоремы Карно, которая утверждает, что коэффициент полезного действия идеального теплового двигателя не зависит от природы рабочего тела и конструкции двигателя, и зависит только от температур нагревателя и холодильника.
где — количество теплоты, полученной рабочим телом (идеальным газом) от нагревателя, — количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику, — температуры нагревателя и холодильника, соответственно.
Из приведённого выше уравнения следует соотношение:
Это соотношение может быть использовано для построения абсолютной термодинамической температуры. Если один из изотермических процессов цикла Карно проводить при температуре тройной точки воды (реперная точка), установленной произвольно ─ то любая другая температура будет определяться по формуле .[4] Установленная таким образом температурная шкала называется термодинамической шкалой Кельвина. К сожалению, точность измерения количества теплоты невысока, что не позволяет реализовать вышеописанный способ на практике.
2. Абсолютная температурная шкала может быть построена, если использовать в качестве термометрического тела идеальный газ. В самом деле, из уравнения Клапейрона вытекает соотношение
Если измерять давление газа, близкого по свойствам к идеальному, находящегося в герметичном сосуде постоянного объёма, то таким способом можно установить температурную шкалу, которая носит название идеально-газовой. Преимущество этой шкалы состоит в том, что давление идеального газа при изменяется линейно с температурой. Поскольку даже сильно разреженные газы по своим свойствам несколько отличаются от идеального газа, то реализация идеально-газовой шкалы связана с определёнными трудностями.
3. В различных учебниках по термодинамике приводятся доказательства того, что температура, измеренная по идеально-газовой шкале, совпадает с термодинамической температурой. Следует, однако, оговориться: несмотря на то, что численно термодинамическая и идеально-газовая шкалы абсолютно идентичны, с качественной точки зрения между ними есть принципиальная разница. Только термодинамическая шкала является абсолютно независимой от свойств термометрического вещества.
4. Как уже было указано, точное воспроизведение термодинамической шкалы, а также идеально-газовой, сопряжено с серьёзными трудностями. В первом случае необходимо тщательно измерять количество теплоты, которая подводится и отводится в изотермических процессах идеального теплового двигателя. Такого рода измерения неточны. Воспроизведение термодинамической (идеально-газовой) температурной шкалы в диапазоне от 10 до 1337 K возможно с помощью газового термометра. При более высоких температурах заметно проявляется диффузия реального газа сквозь стенки резервуара, а при температурах в несколько тысяч градусов многоатомные газы распадаются на атомы. При ещё больших температурах реальные газы ионизируются и превращаются в плазму, которая не подчиняется уравнению Клапейрона. Наиболее низкая температура, которая может быть измерена газовым термометром, заполненным гелием при низком давлении равна 1 K. Для измерения температур за пределами возможностей газовых термометров используют специальные методы измерения. Подробнее см. Термометрия.
Примечания[править | править код]
- ↑ Белоконь Н. И. Основные принципы термодинамики, 1968, с. 10, 55.
- ↑ Кириллин В. А. Техническая термодинамика, 1983, с. 5.
- ↑ Різак В., Різак І., Рудавський Е. Кріогенна фізика і техніка, 2006, с. 174—175.
- ↑ Різак В., Різак І., Рудавський Е. Кріогенна фізика і техніка, 2006, с. 17—18.
Литература[править | править код]
- Украинская советская энциклопедия: в 12 томах = Українська радянська енциклопедія (укр.) / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974—1985.
- Малая горная энциклопедия. В 3 т. = Мала гірнича енциклопедія / (На укр. яз.). Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
- Белоконь Н. И. Термодинамика. — М.: Госэнергоиздат, 1954. — 417 с.
- Белоконь Н. И. Основные принципы термодинамики. — М.: Недра, 1968. — 112 с.
- Кириллин В. А. Техническая термодинамика. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 414 с.
- Вукалович М. П., Новиков И. И. Техническая термодинамика. — М.: Энергия, 1968. — 497 с.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — М.: Физматлит, 2005. — 544 с. — ISBN 5-9221-0601-5.
- Базаров И. П. Термодинамика. — М.: Высшая школа, 1991. — 376 с. — ISBN 5-06-000626-3.
- Різак В., Різак І., Рудавський Е. Кріогенна фізика і техніка. — К.: Наукова думка, 2006. — 512 с. — ISBN 966-00-480-X.
- Главная
- Вопросы & Ответы
- Вопрос 6520909
Гость :
9 лет назад
23
1
Лучший ответ:
Гость :
ответ к заданию по физике: Цельсия
10 Ноября в 20:07
Ваш ответ (не менее 20 символов):
Ваше имя (не менее 2 символов):
Лучшее из галереи:
Другие вопросы:
Гость :
Что необходимо знать, заключая договор? Что необходимо знать, заключая договор?
9 лет назад
Смотреть ответ
17
1
Гость :
Что регулирует гражданское право? Кто может стать участником имущественных отношений? Что регулирует гражданское право? Кто может стать участником имущественных отношений?
9 лет назад
Смотреть ответ
43
1
Гость :
Может ли подросток на практике реализовать все права гражданина России? Может ли подросток на практике реализовать все права гражданина России?
9 лет назад
Смотреть ответ
47
1
Гость :
Всегда ли записанные в Конституции права исполняются? Какие условия необходимы для соблюдения прав в реальной жизни? Приведите, если сможете Всегда ли записанные в Конституции права исполняются? Какие условия необходимы для соблюдения прав в реальной жизни? Приведите, если сможете, примеры нарушения…
9 лет назад
Смотреть ответ
39
1
Гость :
Могут ли в государстве существовать права без обязанностей или обязанности без прав? Могут ли в государстве существовать права без обязанностей или обязанности без прав?
9 лет назад
Смотреть ответ
19
1
- Медицинская энциклопедия
I
Термометрия (греч. thermē теплота, + metreō мерить, измерять)
совокупность методов и способов измерения температуры, в том числе температуры тела человека.
Основной единицей измерения температуры является градус Кельвина. В медицинской практике в нашей стране и большинстве других стран для Т. используется шкала температур Цельсия, однако в США и Великобритании продолжают пользоваться шкалой Фаренгейта. Температура по Фаренгейту (tF) и температура по Цельсию (tC) связаны зависимостью tF = 32 + 1,8tC.
Все методы измерения температуры делят на контактные, основанные на передаче тепла прибору, измеряющему температуру путем непосредственного контакта, и бесконтактные, когда передача тепла прибору осуществляется путем излучения через промежуточную среду, обычно через воздух. Соответственно приборы для измерения температуры (термометры) подразделяются на контактные и бесконтактные. Главное место в медицинской практике занимает контактная Т., основным достоинством которой является надежность передачи тепла от объекта термочувствительному звену термометра. Для получения термотопографической картины отдельных областей тела применяют бесконтактную термографию (радиационную термометрию, или тепловидение), основанную на восприятии специальными датчиками инфракрасного излучения с поверхности тела, или контактную жидкокристаллическую термографию, в основе которой лежит свойство жидких кристаллов менять цвет при изменении температуры контактирующей среды (см. Термография).
Для измерения температуры тела используют главным образом медицинский ртутный термометр, относящийся к жидкостным термометрам, принцип действия которых основан на тепловом расширении жидкостей. Ртутный термометр представляет собой прозрачный стеклянный резервуар с впаянной шкалой и капилляром, имеющим на конце расширение, заполненное ртутью. Температурный коэффициент расширения ртути приблизительно в 500 раз больше температурного коэффициента расширения стекла, что обеспечивает заметное перемещение ртутного столба в капилляре при относительной неизменности размеров последнего. Диапазон измерения температуры составляет 34—42°, цена деления 0,1°. Ртутный термометр используется для измерения температуры в подмышечной впадине, паховой складке, прямой кишке, ротовой полости.
Локальные измерения температуры (локальная Т.) осуществляются с помощью электротермометров, термочувствительным звеном которых является терморезистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. Термочувствительные элементы выполнены как точечные термощупы, площадь контакта которых с исследуемым объектом 1—2 мм2. Серийно выпускаемый медицинский электротермометр ТПЭМ-1 имеет три таких термощупа (для измерения температуры кожи, мягких тканей и полостей тела) и две шкалы общим диапазоном 16—42° с ценой деления 0,2°. Электротермометры широко используются для сегментарной Т., а также для длительных наблюдений за температурой тела во время хирургических операций, у тяжелобольных, в условиях реанимации. При длительных наблюдениях термощупы обычно вводят в прямую кишку, иногда в пищевод.
Температуру в полости желудочно-кишечного тракта в ряде случаев измеряют телеметрически с помощью проглатываемой обследуемым радиокапсулы, представляющей собой миниатюрный радиопередатчик, соединенный с датчиком температуры. Термочувствительным звеном датчика служит сегнетокерамический элемент, диэлектрическая проницаемость которого изменяется в зависимости от температуры, обусловливая соответственные изменения частоты передаваемых колебаний. Эти колебания воспринимаются приемным устройством, находящимся вне тела обследуемого.
Термометрия тела является одним из обязательных компонентов обследования больного (Обследование больного); с помощью Т. распознают лихорадочные и гипотермические состояния (см. Лихорадка, Охлаждение организма). Чаще всего используют ртутный медицинский термометр. Температуру измеряют в подмышечной впадине, реже в паховой складке, полости рта, прямой кишке или во влагалище. При измерении температуры в подмышечной впадине или в паховой складке кожу следует предварительно вытереть досуха. Чтобы термометр плотно прилегал к коже, плечо прижимают к груди. У тяжелобольных, находящихся в бессознательном состоянии, а также у детей термометр удерживают в подмышечной впадине определенным положением руки больного. Перед введением прямую кишку термометр смызывают вазелином. Продолжительность измерения температуры в подмышечной впадине составляет примерно 10 мин. Температуру, как правило, измеряют 2 раза в день (в 7—8 ч утра и в 17—19 ч вечера), при необходимости измерение проводят чаще — каждые 2 или 4 часа. После измерения температуры термометр следует протереть дезинфицирующим раствором или поместить его в сосуд с таким раствором.
При измерении в подмышечной впадине нормальной считают температуру 36,4—36,8°. Наиболее высокая температура в течение дня наблюдается между 17 и 21 часами, а наиболее низкая — между 3 и 6 часами утра; разница температур при этом у здоровых лиц, как правило, не превышает 0,6°. После еды, больших физических и эмоциональных напряжений, в жарком помещении температура тела несколько повышается. Зависит температура и от возраста; у детей она выше в среднем, чем у взрослых на 0,3—0,4°, в преклонном возрасте может быть несколько ниже. Асимметрия аксиллярной температуры встречается весьма часто (54%), при этом слева она несколько выше.
Сегментарную и локальную Т. кожи осуществляют с помощью электротермометров после 10—15 мин адаптации обследуемого к температуре помещения, в котором проводится обследование. Изменения кожной температуры косвенно отражают изменения степени кровоснабжения подлежащих тканей, например при локальном воспалении (кровоток и температура повышаются), облитерации артерии (кровоток и температура снижаются). При этом абсолютные значения температуры обычно не учитывают, обращая внимание на ее различия в строго симметричных участках: разность, превышающая 0,5°, считается признаком патологии. Т. кожи отдельных сегментов конечностей используется при диагностике нарушений периферического кровообращения. В обычных условиях понижение температуры кожи конечностей идет в направлении от проксимальных отделов к дистальным. Разность температур кожи, измеренных над подвздошной или подмышечной артерией и I пальцем стопы или IV пальцем кисти, носит название кожно-температурного коэффициента. В норме его величина составляет 3,8—4° для верхних конечностей и 4,9—5,2° для нижних. Чем хуже приток крови к периферии, тем выше кожно-температурный коэффициент Т. кожи используется также при изучении механизмов потоотделения в норме и патологии, механизмов терморегуляции (Терморегуляция) в целом.
С помощью термографии можно изучать характер распределения температуры кожи в пределах всего тела или отдельных его областей. Успешно применяют ее, например, для выявления злокачественных опухолей молочной железы.
II
Термометрия (Термо- + греч. metreō измерять)
в медицине — измерение температуры тела человека.
Термометрия инфракрасная — Т., при которой регистрируют интенсивность инфракрасного (теплового) излучения поверхности кожи.
Источник:
Медицинская энциклопедия
на Gufo.me
Значения в других словарях
- термометрия —
ТЕРМОМЕТРИЯ (от греч. therme — тепло и metreo — измеряю) изучает и создает методы измерения температуры. Задачи Т.: разработка методов воспроизведения температурных шкал, создание эталонных и рабочих измерит. приборов. Температурные шкалы. Методы…
Химическая энциклопедия - ТЕРМОМЕТРИЯ —
ТЕРМОМЕТРИЯ (от термо… и… метрия) — раздел физики, изучающий методы измерения температуры. В задачи термометрии входит разработка методов воспроизведения температурных шкал, создание эталонных и рабочих термометров.
Большой энциклопедический словарь - термометрия —
ТЕРМОМЕТРИЯ и, ж. Отдел экспериментальной физики, занимающийся изучением методов измерения температуры. БАС-1. Реньо читал в College de France курс термометрии… Он описал между прочим одну модификацию его воздушного термометра. Сеченов Автобиогр. зап.
Словарь галлицизмов русского языка - термометрия —
И термометрия, -и, ж. Раздел физики, изучающий методы измерения температуры.
Малый академический словарь - термометрия —
ТЕРМОМЕТРИЯ, ТЕРМОМЕТРИЯ [те] и [тэ], -и; ж. [от греч. thermē — тепло и metreō — измеряю] Раздел экспериментальной физики, изучающий методы измерения температуры. ◁ Термометрический, -ая, -ое. Т-ие часы (специальные часы, показывающие среднюю температуру дня).
Толковый словарь Кузнецова - термометрия —
сущ., кол-во синонимов: 1 термокаротаж 2
Словарь синонимов русского языка - ТЕРМОМЕТРИЯ —
Раздел физики, посвящённый методам и средствам измерения темп-ры. Одновременно Т.— раздел метрологии, в задачи к-рого входит обеспечение единства температурных измерений: установление температурных шкал, создание эталонов…
Физический энциклопедический словарь - термометрия —
орф. термометрия, -и
Орфографический словарь Лопатина - термометрия —
[термо… + гр. мерю] – учение об измерении температуры и о применяемых для этой цели приборах
Большой словарь иностранных слов - Термометрия —
См. Термометр.
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона - термометрия —
Термометрия, термометрии, термометрии, термометрий, термометрии, термометриям, термометрию, термометрии, термометрией, термометриею, термометриями, термометрии, термометриях
Грамматический словарь Зализняка - Термометрия —
(от термо (См. Термо…)… и… метрия (См. …метрия) раздел прикладной физики, посвященный разработке методов и средств измерения температуры. Т. является также разделом метрологии (См.
Большая советская энциклопедия - термометрия —
термометрия, термометрия ж. Раздел экспериментальной физики, изучающий методы измерения температуры.
Толковый словарь Ефремовой - термометрия —
Терм/о/ме́тр/и́/я [й/а].
Морфемно-орфографический словарь
