Hva er temperatur? Hva er temperatur? Enhetene for temperatur er grader. Temperatur på damp og gass Temperatur er en fysisk størrelse som kjennetegner tilstanden

Plan:

Introduksjon

• 1 Termodynamisk definisjon
  • 1.1 Historien om den termodynamiske tilnærmingen
• 2 Bestemmelse av temperatur i statistisk fysikk
• 3 Temperaturmåling
• 4 Temperaturenheter og skala
  • 4.1 Kelvin temperaturskala
  • 4,2 Celsius skala
  • 4.3 Fahrenheit
• 5 Energi av termisk bevegelse ved absolutt null
  • 5.1 Temperatur og stråling
  • 5.2 Reaumur-skala
• 6 Overganger fra ulike skalaer
• 7 Sammenligning av temperaturskalaer
• 8 Kjennetegn på faseoverganger
• 9 Interessante fakta
Notater
Litteratur

Introduksjon

Temperatur(fra lat. temperatura- riktig blanding, normal tilstand) er en skalar fysisk størrelse som karakteriserer den gjennomsnittlige kinetiske energien til partikler i et makroskopisk system i en tilstand av termodynamisk likevekt per en frihetsgrad.

Temperaturmålet er ikke selve bevegelsen, men denne bevegelsens kaotiske natur. Tilfeldigheten til en kropps tilstand bestemmer dens temperaturtilstand, og denne ideen (som først ble utviklet av Boltzmann) om at en viss temperaturtilstand i en kropp ikke i det hele tatt bestemmes av bevegelsesenergien, men av tilfeldigheten til denne bevegelsen , er det nye konseptet i beskrivelsen av temperaturfenomener som vi må bruke...

(P. L. Kapitsa)

I International System of Units (SI) er termodynamisk temperatur en av de syv grunnleggende enhetene og uttrykkes i kelvin. De avledede SI-mengdene, som har et spesielt navn, inkluderer Celsius-temperatur, målt i grader Celsius. I praksis brukes grader Celsius ofte på grunn av deres historiske tilknytning til viktige egenskaper ved vann - smeltepunktet for is (0 °C) og kokepunktet (100 °C). Dette er praktisk siden de fleste klimaprosesser, prosesser i dyrelivet osv. er knyttet til dette området. En temperaturendring på én grad Celsius tilsvarer en temperaturendring på én Kelvin. Derfor, etter introduksjonen av en ny definisjon av Kelvin i 1967, sluttet kokepunktet til vann å spille rollen som et konstant referansepunkt, og som nøyaktige målinger viser, er det ikke lenger lik 100 °C, men nær 99,975 °C.

Det er også Fahrenheit-skalaer og noen andre.

1. Termodynamisk definisjon

Eksistensen av en likevektstilstand kalles termodynamikkens første startposisjon. Termodynamikkens andre startposisjon er utsagnet om at likevektstilstanden er preget av en viss mengde, som ved termisk kontakt mellom to likevektssystemer blir den samme for dem som et resultat av energiutveksling. Denne mengden kalles temperatur.

1.1. Historien om den termodynamiske tilnærmingen

Ordet "temperatur" oppsto i de dager da folk trodde at flere oppvarmede kropper inneholdt en større mengde av et spesielt stoff - kalori - enn mindre oppvarmede. Derfor ble temperatur oppfattet som styrken til en blanding av kroppsstoff og kalori. Av denne grunn kalles måleenhetene for styrken til alkoholholdige drikkevarer og temperatur de samme - grader.

I en likevektstilstand har temperaturen samme verdi for alle makroskopiske deler av systemet. Hvis to kropper i et system har samme temperatur, er det ingen overføring av kinetisk energi av partikler (varme) mellom dem. Hvis det er en temperaturforskjell, beveger varmen seg fra et legeme med høyere temperatur til et legeme med en lavere, fordi den totale entropien øker.

Temperatur er også assosiert med de subjektive følelsene av "varmt" og "kaldt", relatert til om levende vev avgir eller mottar varme.

Noen kvantemekaniske systemer kan være i en tilstand der entropien ikke øker, men avtar ved tilførsel av energi, som formelt tilsvarer en negativ absolutt temperatur. Imidlertid er slike tilstander ikke "under absolutt null", men "over uendelig", siden når et slikt system kommer i kontakt med en kropp med en positiv temperatur, overføres energi fra systemet til kroppen, og ikke omvendt (f. flere detaljer, se kvantetermodynamikk).

Temperaturens egenskaper studeres av grenen av fysikk - termodynamikk. Temperatur spiller også en viktig rolle i mange områder av vitenskapen, inkludert andre grener av fysikk, så vel som kjemi og biologi.

2. Bestemmelse av temperatur i statistisk fysikk

I statistisk fysikk bestemmes temperaturen av formelen

der S er entropi, E er energien til det termodynamiske systemet. Verdien T introdusert på denne måten er den samme for forskjellige legemer ved termodynamisk likevekt. Når to kropper kommer i kontakt, vil kroppen med stor T-verdi overføre energi til den andre.

3. Temperaturmåling

For å måle termodynamisk temperatur velges en bestemt termodynamisk parameter for det termometriske stoffet. En endring i denne parameteren er tydelig forbundet med en endring i temperaturen. Et klassisk eksempel på et termodynamisk termometer er et gasstermometer, der temperaturen bestemmes ved å måle gasstrykket i en sylinder med konstant volum. Absolutte stråling, støy og akustiske termometre er også kjent.

Termodynamiske termometre er svært komplekse enheter som ikke kan brukes til praktiske formål. Derfor gjøres de fleste målinger ved hjelp av praktiske termometre, som er sekundære, siden de ikke direkte kan relatere noen egenskap ved et stoff til temperatur. For å få interpolasjonsfunksjonen må de kalibreres ved referansepunkter på den internasjonale temperaturskalaen. Det mest nøyaktige praktiske termometeret er platinamotstandstermometeret. Temperaturmåleinstrumenter er ofte kalibrert på relative skalaer - Celsius eller Fahrenheit.

I praksis måles også temperatur

• flytende og mekaniske termometre,
• termoelement,
• motstandstermometer,

• gass ​​termometer,
• pyrometer.

De nyeste metodene for å måle temperatur er utviklet, basert på måling av parametere for laserstråling.

4. Enheter og skala for temperaturmåling

Siden temperatur er den kinetiske energien til molekyler, er det klart at det er mest naturlig å måle den i energienheter (det vil si i SI-systemet i joule). Imidlertid begynte temperaturmåling lenge før etableringen av den molekylære kinetiske teorien, så praktiske skalaer måler temperaturen i konvensjonelle enheter - grader.

4.1. Kelvin temperaturskala

Begrepet absolutt temperatur ble introdusert av W. Thomson (Kelvin), og derfor kalles den absolutte temperaturskalaen Kelvin-skalaen eller termodynamisk temperaturskala. Enheten for absolutt temperatur er kelvin (K).

Den absolutte temperaturskalaen kalles så fordi målet for grunntilstanden til den nedre temperaturgrensen er absolutt null, det vil si den laveste mulige temperaturen der det i prinsippet er umulig å trekke ut termisk energi fra et stoff.

Absolutt null er definert som 0 K, som er lik −273,15 °C (nøyaktig).

Kelvin temperaturskala er en skala som starter på absolutt null.

Av stor betydning er utviklingen, basert på Kelvin termodynamisk skala, av internasjonale praktiske skalaer basert på referansepunkter - faseoverganger av rene stoffer bestemt ved primære termometrimetoder. Den første internasjonale temperaturskalaen ble vedtatt i 1927 av ITS-27. Siden 1927 har skalaen blitt omdefinert flere ganger (MTSh-48, MPTS-68, MTSH-90): referansetemperaturer og interpolasjonsmetoder har endret seg, men prinsippet forblir det samme - grunnlaget for skalaen er et sett med faseoverganger av rene stoffer med visse verdier for termodynamiske temperaturer og interpolasjonsinstrumenter kalibrert på disse punktene. For øyeblikket er ITS-90-skalaen i kraft. Hoveddokumentet (Forskrifter på skalaen) etablerer definisjonen av Kelvin, verdiene for faseovergangstemperaturer (referansepunkter) og interpolasjonsmetoder.

Temperaturskalaer som brukes i hverdagen - både Celsius og Fahrenheit (brukes hovedsakelig i USA) - er ikke absolutte og derfor upraktiske når man utfører eksperimenter under forhold der temperaturen synker under frysepunktet til vann, og det er derfor temperaturen må uttrykkes negativ. Antall. For slike tilfeller ble det innført absolutte temperaturskalaer.

En av dem kalles Rankine-skalaen, og den andre er den absolutte termodynamiske skalaen (Kelvin-skalaen); deres temperaturer måles i henholdsvis grader Rankine (°Ra) og kelvin (K). Begge skalaene begynner ved absolutt null temperatur. De skiller seg ved at prisen på én divisjon på Kelvin-skalaen er lik prisen på en divisjon på Celsius-skalaen, og prisen på én divisjon på Rankine-skalaen tilsvarer prisen på deling av termometre med Fahrenheit-skalaen. Frysepunktet for vann ved standard atmosfærisk trykk tilsvarer 273,15 K, 0 °C, 32 °F.

Kelvin-skalaen er knyttet til vannets trippelpunkt (273,16 K), og Boltzmann-konstanten avhenger av den. Dette skaper problemer med nøyaktigheten av tolkningen av høytemperaturmålinger. BIPM vurderer nå muligheten for å gå over til en ny definisjon av Kelvin og fikse Boltzmann-konstanten, i stedet for å referere til trippelpunktstemperaturen. .

4.2. Celsius

I teknologi, medisin, meteorologi og i hverdagen brukes Celsius-skalaen, der temperaturen til trippelpunktet til vann er 0,008 °C, og derfor er frysepunktet for vann ved et trykk på 1 atm 0 ° C. For øyeblikket bestemmes Celsius-skalaen gjennom Kelvin-skalaen: prisen på én divisjon på Celsius-skalaen er lik prisen på en divisjon på Kelvin-skalaen, t(°C) = T(K) - 273,15. Dermed har kokepunktet for vann, opprinnelig valgt av Celsius som et referansepunkt på 100 ° C, mistet sin betydning, og moderne estimater setter kokepunktet for vann ved normalt atmosfærisk trykk til omtrent 99,975 ° C. Celsius-skalaen er praktisk talt veldig praktisk, siden vann er veldig utbredt på planeten vår og livet vårt er basert på det. Null Celsius er et spesielt punkt for meteorologi fordi det er assosiert med frysing av atmosfærisk vann. Skalaen ble foreslått av Anders Celsius i 1742.

4.3. Fahrenheit

I England og spesielt i USA brukes Fahrenheit-skalaen. Null grader Celsius er 32 grader Fahrenheit, og en grad Fahrenheit er 9/5 grader Celsius.

Den nåværende definisjonen av Fahrenheit-skalaen er som følger: det er en temperaturskala der 1 grad (1 °F) er lik 1/180 av forskjellen mellom kokepunktet til vann og smeltetemperaturen til is ved atmosfærisk trykk, og smeltepunktet for is er +32 °F. Temperatur på Fahrenheit-skalaen er relatert til temperatur på Celsius-skalaen (t °C) med forholdet t °C = 5/9 (t °F - 32), t °F = 9/5 t °C + 32. Foreslått av G. Fahrenheit i 1724 .

5. Energi av termisk bevegelse ved absolutt null

Når materie avkjøles, reduseres mange former for termisk energi og deres tilhørende effekter samtidig i omfang. Materie beveger seg fra en mindre ordnet tilstand til en mer ordnet.

... det moderne begrepet absolutt null er ikke begrepet absolutt hvile; tvert imot, ved absolutt null kan det være bevegelse - og det eksisterer, men det er en tilstand av fullstendig orden ...

P. L. Kapitsa (Egenskaper til flytende helium)

Gassen blir til en væske og krystalliserer deretter til et fast stoff (helium, selv ved absolutt null, forblir i flytende tilstand ved atmosfærisk trykk). Bevegelsen av atomer og molekyler bremser ned, deres kinetiske energi avtar. Motstanden til de fleste metaller avtar på grunn av en reduksjon i elektronspredning på atomer i krystallgitteret som vibrerer med en lavere amplitude. Således, selv ved absolutt null, beveger ledningselektroner seg mellom atomer med en Fermi-hastighet i størrelsesorden 1 × 10 6 m/s.

Temperaturen der materiepartikler har en minimumsmengde bevegelse, kun bevart på grunn av kvantemekanisk bevegelse, er temperaturen på absolutt null (T = 0K).

Absolutt nulltemperatur kan ikke nås. Den laveste temperaturen (450 ± 80) × 10 −12 K av Bose-Einstein-kondensatet av natriumatomer ble oppnådd i 2003 av forskere fra MIT. I dette tilfellet er toppen av termisk stråling lokalisert i bølgelengdeområdet i størrelsesorden 6400 km, det vil si omtrent jordens radius.

5.1. Temperatur og stråling

Energien som sendes ut av en kropp er proporsjonal med den fjerde potensen av dens temperatur. Så ved 300 K sendes det ut opptil 450 watt fra en kvadratmeter overflate. Dette forklarer for eksempel avkjølingen av jordoverflaten om natten under omgivelsestemperaturen. Strålingsenergien til en absolutt svart kropp er beskrevet av Stefan-Boltzmann-loven

5.2. Reaumur skala

Foreslått i 1730 av R. A. Reaumur, som beskrev alkoholtermometeret han oppfant.

Enheten er graden Reaumur (°R), 1 °R er lik 1/80 av temperaturintervallet mellom referansepunktene - smeltetemperaturen til is (0 °R) og kokepunktet for vann (80 °R)

1 °R = 1,25 °C.

Foreløpig har vekten gått ut av bruk; den overlevde lengst i Frankrike, forfatterens hjemland.

6. Overganger fra ulike skalaer

7. Sammenligning av temperaturskalaer

¹ Den normale gjennomsnittlige kroppstemperaturen for mennesker er 36,6 °C ±0,7 °C, eller 98,2 °F ±1,3 °F. Den ofte oppgitte verdien på 98,6 °F er en nøyaktig konvertering til Fahrenheit av 1800-tallets tyske verdi på 37 °C. Denne verdien er imidlertid ikke innenfor området for normal gjennomsnittlig menneskelig kroppstemperatur, siden temperaturen i forskjellige deler av kroppen er forskjellig.

Noen verdier i denne tabellen er avrundet.

8. Kjennetegn på faseoverganger

For å beskrive faseovergangspunktene til forskjellige stoffer, brukes følgende temperaturverdier:

• Smeltepunkt
• Koketemperatur
• Glødetemperatur
• Sintringstemperatur
• Syntesetemperatur
• Lufttemperatur
• Jordtemperatur
• Homolog temperatur
• Trippelpunkt
• Debye-temperatur (karakteristisk temperatur)
• Curie temperatur

9. Interessante fakta

Den laveste temperaturen på jorden frem til 1910 -68, Verkhojansk

• Høyeste temperatur skapt av mennesket, ~10 billioner. K (som er sammenlignbar med universets temperatur i de første sekundene av dets levetid) ble nådd i 2010 under kollisjonen av blyioner akselerert til nesten-lyshastigheter. Eksperimentet ble utført ved Large Hadron Collider
• Den høyeste teoretisk mulige temperaturen er Planck-temperaturen. En høyere temperatur kan ikke eksistere siden alt blir til energi (alle subatomære partikler vil kollapse). Denne temperaturen er omtrent 1,41679(11)×10 32 K (omtrent 142 ikke-millioner K).
• Den laveste temperaturen skapt av mennesket ble oppnådd i 1995 av Eric Cornell og Carl Wieman fra USA ved å avkjøle rubidiumatomer. . Den var over absolutt null med mindre enn 1/170 milliarddel av en brøkdel av en K (5,9 × 10 −12 K).
• Solens overflate har temperaturer på rundt 6000 K.
• Frø av høyere planter forblir levedyktige etter avkjøling til -269 °C.

Notater

1. GOST 8.417-2002. MENGDEENHETER - nolik.ru/systems/gost.htm
2. Konseptet med temperatur - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=1
3. I.P. Bazarov. Thermodynamics, M., Higher School, 1976, s. 13-14.
4. Platinum - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=81 motstandstermometer - hovedenheten MTSH-90.
5. Lasertermometri - temperatures.ru/newmet/newmet.php?page=0
6. MTSH-90 referansepunkter - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=3
7. Utvikling av en ny definisjon av Kelvin - temperatures.ru/kelvin/kelvin.php?page=2
8. D. A. Parshin, G. G. Zegrya Kritisk punkt. Egenskaper til et stoff i en kritisk tilstand. Trippelpunkt. Faseoverganger av den andre typen. Metoder for å oppnå lave temperaturer. - edu.ioffe.spb.ru/edu/thermodinamics/lect11h.pdf. Statistisk termodynamikk. Forelesning 11. St. Petersburg akademiske universitet.
9. Om ulike kroppstemperaturmålinger - hypertextbook.com/facts/LenaWong.shtml (engelsk)
10. BBC News - Large Hadron Collider (LHC) genererer en "mini-Big Bang" - www.bbc.co.uk/news/science-environment-11711228
11. Alt om alt. Temperaturrekorder - tem-6.narod.ru/weather_record.html
12. Vitenskapens vidundere - www.seti.ee/ff/34gin.swf

Litteratur

• B. I. Spassky Fysikkens historie del I - osnovanija.narod.ru/History/Spas/T1_1.djvu. - Moskva: "Higher School", 1977.
• Sivukhin D.V. Termodynamikk og molekylær fysikk. - Moskva: "Vitenskap", 1990.

Paradokset er at for å måle temperatur i hverdagen, industrien og til og med i anvendt vitenskap, trenger du ikke å vite hva "temperatur" er. Den ganske vage ideen om at «temperatur er graden oppvarming kropper." De fleste praktiske instrumenter for å måle temperatur måler faktisk andre egenskaper til stoffer som varierer med denne oppvarmingsgraden, som trykk, volum, elektrisk motstand, etc. Deretter blir avlesningene deres automatisk eller manuelt konvertert til temperaturenheter.

Nysgjerrige mennesker og studenter som enten ønsker eller blir tvunget til å finne ut hva temperatur er, faller vanligvis inn i termodynamikkens element med dens nullte, første og andre lov, Carnot-syklusen og entropien. Det må innrømmes at definisjonen av temperatur som en parameter for en ideell reversibel varmemotor, uavhengig av arbeidsstoffet, vanligvis ikke gir klarhet til vår følelse av begrepet "temperatur".

Mer "håndgripelig" ser ut til å være tilnærmingen som kalles molekylær kinetisk teori, hvorfra ideen er dannet om at varme ganske enkelt kan betraktes som en av energiformene, nemlig den kinetiske energien til atomer og molekyler. Denne verdien, gjennomsnittlig over et stort antall tilfeldig bevegelige partikler, viser seg å være et mål på det som kalles kroppstemperatur. Partikler i en oppvarmet kropp beveger seg raskere enn partikler i en kald kropp.

Siden begrepet temperatur er nært knyttet til den gjennomsnittlige kinetiske energien til partikler, vil det være naturlig å bruke joule som måleenhet. Imidlertid er energien til termisk bevegelse av partikler veldig liten sammenlignet med joule, så bruken av denne mengden er upraktisk. Termisk bevegelse måles i andre enheter, som er utledet fra joule gjennom konverteringsfaktoren "k".

Hvis temperaturen T måles i kelvin (K), har forholdet til den gjennomsnittlige kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til atomer i en ideell gass formen

Ek = (3/2) kT, (1)

Hvor k- en konverteringsfaktor som bestemmer hvilken del av en joule som er inneholdt i en kelvin. Omfanget k kalt Boltzmanns konstant.

Tatt i betraktning at trykk også kan uttrykkes i form av den gjennomsnittlige energien til molekylær bevegelse

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

Hvor n = N/V, V- volum okkupert av gass, N- totalt antall molekyler i dette volumet

Tilstandsligningen for en ideell gass vil være:

p = n kT

Hvis det totale antallet molekyler er representert som N = µN A, Hvor µ - antall mol gass, N A- Avagadro-tall, det vil si antall partikler per mol, du kan enkelt få tak i den velkjente Clapeyron-Mendeleev-ligningen:

pV = µ RT, hvor R - molar gasskonstant R= N A .k

eller for en føflekk pV = N A . kT(3)

Således er temperatur en parameter kunstig introdusert i tilstandsligningen. Ved å bruke tilstandsligningen kan den termodynamiske temperaturen T bestemmes hvis alle andre parametere og konstanter er kjent. Fra denne definisjonen av temperatur er det åpenbart at verdiene til T vil avhenge av Boltzmann-konstanten. Kan vi velge en vilkårlig verdi for denne proporsjonalitetskoeffisienten og deretter stole på den? Nei. Tross alt kan vi altså få en vilkårlig verdi for trippelpunktet til vann, mens vi bør få verdien 273,16 K! Spørsmålet oppstår - hvorfor akkurat 273,16 K?

Årsakene til dette er rent historiske, ikke fysiske. Faktum er at i de første temperaturskalaene ble nøyaktige verdier tatt i bruk for to vanntilstander samtidig - størkningspunktet (0 ° C) og kokepunktet (100 ° C). Dette var vilkårlige verdier valgt for enkelhets skyld. Tatt i betraktning at en grad Celsius er lik en grad Kelvin og måler den termodynamiske temperaturen med et gasstermometer kalibrert på disse punktene, fikk vi en verdi for absolutt null (0 °K) ved ekstrapolering - 273,15 °C. Selvfølgelig kan denne verdien bare betraktes som nøyaktig hvis målingene med et gasstermometer var helt nøyaktige. Dette er feil. Derfor, ved å fikse verdien på 273,16 K for trippelpunktet for vann, og måle kokepunktet til vann med et mer avansert gasstermometer, kan du oppnå en litt annen verdi for koking fra 100 ° C. For eksempel, nå er den mest realistiske verdien 99,975 °C. Og dette er bare fordi tidlig arbeid med et gasstermometer ga en feilverdi for absolutt null. Dermed fastsetter vi enten absolutt null eller et intervall på 100 °C mellom størknings- og kokepunktene til vann. Hvis vi fikser intervallet og gjentar målingene for å ekstrapolere til absolutt null, får vi -273,22 °C.

I 1954 vedtok CIPM en resolusjon om overgangen til en ny definisjon av Kelvin, som ikke hadde noe å gjøre med intervallet 0 -100 °C. Den tildelte faktisk verdien på 273,16 K (0,01 °C) til trippelpunktet for vann og "la kokepunktet til vannet flyte fritt" ved omtrent 100 °C. I stedet for "grad Kelvin" for enheten for temperatur, ble ganske enkelt "kelvin" introdusert.

Fra formel (3) følger det at ved å tildele en fast verdi på 273,16 K til T i en så stabil og godt reproduserbar tilstand av systemet som trippelpunktet for vann, kan verdien av konstanten k bestemmes eksperimentelt. Inntil nylig ble de mest nøyaktige eksperimentelle verdiene av Boltzmann-konstanten k oppnådd ved den ekstremt sjeldne gassmetoden.

Det finnes andre metoder for å oppnå Boltzmann-konstanten, basert på bruk av lover som inkluderer parameteren kT.

Dette er Stefan-Boltzmann-loven, ifølge hvilken den totale energien til termisk stråling E(T) er en fjerde potensfunksjon av CT.
Ligning som relaterer kvadratet av lydhastigheten i en ideell gass til 0 2 lineær avhengighet med CT.
Ligning for gjennomsnittlig kvadratstøyspenning på den elektriske motstanden V 2, også lineært avhengig av CT.

Installasjoner for implementering av de ovennevnte bestemmelsesmetodene CT kalles absolutt termometri eller primære termometriinstrumenter.

Dermed er det mange konvensjoner for å bestemme temperaturverdier i kelvin i stedet for i joule. Hovedsaken er at proporsjonalitetskoeffisienten i seg selv k mellom temperatur- og energienheter er ikke konstant. Det avhenger av nøyaktigheten av termodynamiske målinger som for øyeblikket er oppnåelige. Denne tilnærmingen er ikke veldig praktisk for primære termometre, spesielt de som opererer i et temperaturområde langt fra trippelpunktet. Avlesningene deres vil avhenge av endringer i verdien av Boltzmanns konstant.

Hver endring i den praktiske internasjonale temperaturskalaen er et resultat av vitenskapelig forskning utført av metrologiske sentre rundt om i verden. Innføringen av en ny utgave av temperaturskalaen påvirker kalibreringen av alle temperaturmåleinstrumenter.

Hver person møter begrepet temperatur hver dag. Begrepet har kommet godt inn i vårt daglige liv: vi varmer mat i en mikrobølgeovn eller lager mat i ovnen, vi er interessert i været utenfor eller finner ut om vannet i elven er kaldt - alt dette er nært knyttet til dette konseptet . Hva er temperatur, hva betyr denne fysiske parameteren, hvordan måles den? Vi vil svare på disse og andre spørsmål i artikkelen.

Fysisk mengde

La oss se på hva temperaturen er fra synspunktet til et isolert system i termodynamisk likevekt. Begrepet kommer fra latin og betyr "riktig blanding", "normal tilstand", "proporsjonalitet". Denne mengden karakteriserer tilstanden til termodynamisk likevekt til ethvert makroskopisk system. I tilfellet når et isolert system er ute av likevekt, skjer det over tid en overgang av energi fra mer oppvarmede gjenstander til mindre oppvarmede. Resultatet er utjevning (endring) av temperaturen i hele systemet. Dette er termodynamikkens første postulat (nullloven).

Temperatur bestemmer fordelingen av de bestanddelene i systemet etter energinivåer og hastigheter, graden av ionisering av stoffer, egenskapene til elektromagnetisk likevektsstråling av legemer og den totale volumetriske strålingstettheten. Siden for et system som er i termodynamisk likevekt, er de listede parameterne like, kalles de vanligvis systemets temperatur.

Plasma

I tillegg til likevektslegemer er det systemer der tilstanden er preget av flere temperaturverdier som ikke er like med hverandre. Et godt eksempel er plasma. Den består av elektroner (lette ladede partikler) og ioner (tungladede partikler). Når de kolliderer skjer det en rask overføring av energi fra elektron til elektron og fra ion til ion. Men mellom heterogene elementer er det en langsom overgang. Plasma kan være i en tilstand der elektroner og ioner individuelt er nær likevekt. I dette tilfellet er det mulig å anta separate temperaturer for hver type partikkel. Imidlertid vil disse parameterne avvike fra hverandre.

Magneter

I legemer der partikler har et magnetisk moment, skjer energioverføringen vanligvis sakte: fra translasjons- til magnetiske frihetsgrader, som er forbundet med muligheten for å endre øyeblikkets retninger. Det viser seg at det er tilstander der kroppen er preget av en temperatur som ikke sammenfaller med den kinetiske parameteren. Det tilsvarer foroverbevegelsen til elementærpartikler. Magnetisk temperatur bestemmer en del av den indre energien. Det kan være både positivt og negativt. Under utjevningsprosessen vil energi overføres fra partikler med høyere temperatur til partikler med lavere temperatur dersom de er både positive eller negative. I motsatt situasjon vil denne prosessen fortsette i motsatt retning - den negative temperaturen vil være "høyere" enn den positive.

Hvorfor er dette nødvendig?

Paradokset er at gjennomsnittsmennesket, for å gjennomføre måleprosessen både i hverdagen og i industrien, ikke en gang trenger å vite hva temperatur er. Det vil være nok for ham å forstå at dette er graden av oppvarming av et objekt eller miljø, spesielt siden vi har vært kjent med disse begrepene siden barndommen. De fleste praktiske instrumenter designet for å måle denne parameteren måler faktisk andre egenskaper til stoffer som endres avhengig av nivået av oppvarming eller avkjøling. For eksempel trykk, elektrisk motstand, volum osv. Videre blir slike avlesninger manuelt eller automatisk omkalkulert til ønsket verdi.

Det viser seg at for å bestemme temperaturen, er det ikke nødvendig å studere fysikk. De fleste av befolkningen på planeten vår lever etter dette prinsippet. Hvis TV-en fungerer, er det ikke nødvendig å forstå de forbigående prosessene til halvlederenheter, for å studere hvor strømmen kommer fra i stikkontakten eller hvordan signalet kommer til parabolantennen. Folk er vant til at det på alle områder er spesialister som kan reparere eller feilsøke systemet. Den gjennomsnittlige personen ønsker ikke å anstrenge hjernen sin, fordi det er mye bedre å se en såpeopera eller fotball på "boksen" mens du nipper til en kald øl.

Og jeg vil vite det

Men det er mennesker, som oftest er dette studenter, som enten av nysgjerrighet eller av nødvendighet blir tvunget til å studere fysikk og bestemme hva temperatur egentlig er. Som et resultat befinner de seg i søket deres i jungelen av termodynamikk og studerer dens nullte, første og andre lov. I tillegg vil det nysgjerrige sinnet måtte forstå Carnot-sykluser og entropi. Og på slutten av reisen vil han sannsynligvis innrømme at det å definere temperatur som en parameter for et reversibelt termisk system, som ikke er avhengig av typen arbeidsstoff, ikke vil gi klarhet til betydningen av dette konseptet. Og likevel vil den synlige delen være noen grader akseptert av det internasjonale enhetssystemet (SI).

Temperatur som kinetisk energi

En mer "håndgripelig" tilnærming kalles den molekylære kinetiske teorien. Fra den dannes ideen om at varme betraktes som en form for energi. For eksempel viser den kinetiske energien til molekyler og atomer, en parameter gjennomsnittlig over et stort antall kaotisk bevegelige partikler, seg å være et mål på det som vanligvis kalles temperaturen til en kropp. Dermed beveger partikler i et oppvarmet system seg raskere enn i et kaldt system.

Siden det aktuelle begrepet er nært knyttet til den gjennomsnittlige kinetiske energien til en gruppe partikler, vil det være ganske naturlig å bruke joule som en enhet for temperaturmåling. Dette skjer imidlertid ikke, noe som forklares med at energien til termisk bevegelse av elementærpartikler er veldig liten i forhold til joule. Derfor er det upraktisk å bruke. Termisk bevegelse måles i enheter utledet fra joule ved hjelp av en spesiell omregningsfaktor.

Temperaturenheter

I dag brukes tre hovedenheter for å vise denne parameteren. I vårt land bestemmes temperaturen vanligvis i grader Celsius. Denne måleenheten er basert på størkningspunktet for vann - den absolutte verdien. Det er utgangspunktet. Det vil si at temperaturen på vannet der is begynner å dannes er null. I dette tilfellet fungerer vann som en eksemplarisk målestokk. Denne konvensjonen er vedtatt for enkelhets skyld. Den andre absolutte verdien er damptemperaturen, det vil si øyeblikket når vannet endres fra flytende til gassform.

Den neste enheten er grader Kelvin. Opprinnelsen til dette systemet anses å være det absolutte nullpunktet. Så én grad Kelvin er lik én grad Celsius. Den eneste forskjellen er utgangspunktet. Vi finner at null Kelvin vil være lik minus 273,16 grader Celsius. I 1954 bestemte generalkonferansen for vekter og mål å erstatte begrepet "kelvin" for temperaturenheten med "kelvin".

Den tredje vanlig aksepterte måleenheten er grader Fahrenheit. Fram til 1960 var de mye brukt i alle engelsktalende land. Imidlertid brukes denne enheten fortsatt i hverdagen i USA. Systemet er fundamentalt forskjellig fra de som er beskrevet ovenfor. Frysepunktet for en blanding av salt, ammoniakk og vann i forholdet 1:1:1 tas som utgangspunkt. Så, på Fahrenheit-skalaen, er frysepunktet for vann pluss 32 grader, og kokepunktet er pluss 212 grader. I dette systemet er én grad lik 1/180 av forskjellen mellom disse temperaturene. Dermed tilsvarer området fra 0 til +100 grader Fahrenheit området fra -18 til +38 Celsius.

Absolutt null temperatur

La oss finne ut hva denne parameteren betyr. Absolutt null er verdien av den begrensende temperaturen der trykket til en ideell gass blir null for et fast volum. Dette er den laveste verdien i naturen. Som Mikhailo Lomonosov spådde, "dette er den største eller siste kuldegraden." Av dette følger Avogadros kjemiske lov: like volumer av gasser, underlagt samme temperatur og trykk, inneholder samme antall molekyler. Hva følger av dette? Det er en minimumstemperatur for en gass der trykket eller volumet går til null. Denne absolutte verdien tilsvarer null Kelvin, eller 273 grader Celsius.

Noen interessante fakta om solsystemet

Temperaturen på overflaten av solen når 5700 Kelvin, og i sentrum av kjernen - 15 millioner Kelvin. Planetene i solsystemet skiller seg sterkt fra hverandre når det gjelder oppvarmingsnivåer. Dermed er temperaturen i kjernen av jorden vår omtrent den samme som på overflaten av solen. Jupiter regnes som den varmeste planeten. Temperaturen i sentrum av kjernen er fem ganger høyere enn på overflaten av solen. Men den laveste verdien av parameteren ble registrert på månens overflate - den var bare 30 Kelvin. Denne verdien er enda lavere enn på overflaten til Pluto.

Fakta om jorden

1. Den høyeste temperaturen registrert av mennesker var 4 milliarder grader Celsius. Denne verdien er 250 ganger høyere enn temperaturen til solens kjerne. Rekorden ble satt av New Yorks Brookhaven Natural Laboratory i en ionekolliderer, som er omtrent 4 kilometer lang.

2. Temperaturen på planeten vår er heller ikke alltid ideell og behagelig. For eksempel, i byen Verkhnoyansk i Yakutia, synker temperaturen om vinteren til minus 45 grader Celsius. Men i den etiopiske byen Dallol er situasjonen motsatt. Der er gjennomsnittlig årstemperatur pluss 34 grader.

3. De mest ekstreme forholdene folk jobber under er registrert i gullgruver i Sør-Afrika. Gruvearbeidere jobber på tre kilometers dyp ved en temperatur på pluss 65 grader Celsius.

Termodynamisk temperatur

Termodynamisk temperatur(Engelsk) termodynamisk temperatur, Tysk thermodynamis Temperatur), eller absolutt temperatur(Engelsk) absolutt temperatur, Tysk absolutt temperatur) er den eneste funksjonen til tilstanden til et termodynamisk system som karakteriserer retningen for spontan varmeveksling mellom legemer (systemer).

Termodynamisk temperatur er merket med bokstaven T (\displaystyle T), målt i kelvin (angitt med K) og målt på den absolutte termodynamiske skalaen (Kelvin-skala). Den absolutte termodynamiske skalaen er den grunnleggende skalaen i fysikk og i termodynamikkens ligninger.

Den molekylære kinetiske teorien forbinder på sin side absolutt temperatur med den gjennomsnittlige kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til molekyler av en ideell gass under forhold med termodynamisk likevekt:

1 2 m v ¯ 2 = 3 2 k T , (\displaystyle (\frac (1)(2))m(\bar (v))^(2)=(\frac (3)(2))kT,)

hvor m (\displaystyle m) ─ molekylmasse, v ¯ (\displaystyle (\bar (v))) ─ rotmiddelkvadrathastighet for translasjonsbevegelse av molekyler, T (\displaystyle T) ─ absolutt temperatur, k (\displaystyle k ) ─ konstant Boltzmann.

Historie

Temperaturmåling har kommet en lang og vanskelig vei i utviklingen. Siden temperatur ikke kan måles direkte, ble egenskapene til termometriske legemer, som var funksjonelt avhengige av temperatur, brukt til å måle den. På dette grunnlaget ble det utviklet forskjellige temperaturskalaer, som ble kalt empirisk, og temperaturen målt med deres hjelp kalles empirisk. Vesentlige ulemper med empiriske skalaer er deres mangel på kontinuitet og avviket mellom temperaturverdier for forskjellige termometriske kropper: både mellom referansepunkter og utenfor dem. Mangelen på kontinuitet i empiriske skalaer skyldes fraværet i naturen av et stoff som er i stand til å opprettholde sine egenskaper over hele området av mulige temperaturer. I 1848 foreslo Thomson (Lord Kelvin) å velge en temperaturskala på en slik måte at effektiviteten til en ideell varmemotor innenfor sine grenser ville være den samme. Deretter, i 1854, foreslo han å bruke den inverse Carnot-funksjonen for å konstruere en termodynamisk skala uavhengig av egenskapene til termometriske legemer. Den praktiske implementeringen av denne ideen viste seg imidlertid å være umulig. På begynnelsen av 1800-tallet, på jakt etter en "absolutt" enhet for å måle temperatur, vendte de igjen tilbake til ideen om et ideelt gasstermometer basert på lovene til ideelle gasser til Gay-Lussac og Charles. Gasstermometeret var lenge den eneste måten å reprodusere absolutt temperatur. Nye retninger for å reprodusere den absolutte temperaturskalaen er basert på bruken av Stefan-Boltzmann-ligningen i ikke-kontakttermometri og Harry (Harry) Nyquist-ligningen i kontakttermometri.

Fysisk grunnlag for å konstruere en termodynamisk temperaturskala

1. Den termodynamiske temperaturskalaen kan i prinsippet konstrueres på grunnlag av Carnots teorem, som sier at effektiviteten til en ideell varmemotor ikke er avhengig av arbeidsvæskens art og motorens utforming, og kun avhenger av temperaturer på varmeapparatet og kjøleskapet.

η = Q 1 − Q 2 Q 1 = T 1 − T 2 T 1 , (\displaystyle \eta =(\frac (Q_(1)-Q_(2))(Q_(1)))=(\frac ( T_(1)-T_(2))(T_(1))),)

der Q 1 (\displaystyle Q_(1)) er mengden varme som mottas av arbeidsfluidet (ideell gass) fra varmeren, Q 2 (\displaystyle Q_(2)) er mengden varme som gis av arbeidsfluidet til kjøleskapet, T 1 , T 2 ( \displaystyle T_(1),T_(2)) - temperaturer på henholdsvis varmeapparatet og kjøleskapet.

Fra ligningen ovenfor følger følgende forhold:

Q 1 Q 2 = T 1 T 2 . (\displaystyle (\frac (Q_(1))(Q_(2)))=(\frac (T_(1))(T_(2))).)

Dette forholdet kan brukes til å konstruere absolutt termodynamisk temperatur. Hvis en av de isotermiske prosessene i Carnot-syklusen Q 3 (\displaystyle Q_(3)) utføres ved temperaturen til trippelpunktet for vann (referansepunkt), settes vilkårlig ─ T 3 = 273, 16 K, (\ displaystyle T_(3)=273(, )16\,K,) så vil enhver annen temperatur bli bestemt av formelen T = 273, 16 Q Q 3 (\displaystyle T=273(,)16(\frac (Q)( Q_(3)))) . Temperaturskalaen etablert på denne måten kalles termodynamisk Kelvin-skala. Dessverre er nøyaktigheten av å måle mengden varme lav, noe som ikke lar den ovenfor beskrevne metoden implementeres i praksis.

2. En absolutt temperaturskala kan konstrueres hvis en ideell gass brukes som et termometrisk legeme. Faktisk antyder Clapeyron-ligningen forholdet

T = pVR. (\displaystyle T=(\frac (pV)(R)).)

Hvis du måler trykket til en gass nært i egenskaper til ideelle, plassert i et forseglet kar med konstant volum, kan du på denne måten etablere en temperaturskala, som kalles ideal-gass. Fordelen med denne skalaen er at trykket til en ideell gass ved V = c o n s t (\displaystyle V=const) varierer lineært med temperaturen. Siden selv svært sjeldne gasser avviker noe i egenskapene deres fra en ideell gass, er implementeringen av den ideelle gassskalaen forbundet med visse vanskeligheter.

3. Ulike lærebøker om termodynamikk gir bevis på at temperatur målt på den ideelle gassskalaen sammenfaller med termodynamisk temperatur. Imidlertid bør det tas et forbehold: til tross for at de termodynamiske og ideelle gassskalaene numerisk er helt identiske, er det fra et kvalitativt synspunkt en grunnleggende forskjell mellom dem. Bare den termodynamiske skalaen er helt uavhengig av egenskapene til det termometriske stoffet.

4. Som allerede angitt, er nøyaktig gjengivelse av den termodynamiske skalaen, så vel som den ideelle gassskalaen, full av alvorlige vanskeligheter. I det første tilfellet er det nødvendig å nøye måle mengden varme som tilføres og fjernes i de isotermiske prosessene til en ideell varmemotor. Denne typen målinger er unøyaktige. Reproduksjon av termodynamisk (ideell gass) temperaturskala i området fra 10 til 1337 K er mulig ved bruk av et gasstermometer. Ved høyere temperaturer er diffusjonen av ekte gass gjennom tankens vegger merkbar, og ved temperaturer på flere tusen grader desintegrerer polyatomiske gasser til atomer. Ved enda høyere temperaturer ioniserer ekte gasser og blir til plasma, som ikke følger Clapeyron-ligningen. Den laveste temperaturen som kan måles av et gasstermometer fylt med helium ved lavt trykk er 1 K. For å måle temperaturer utover evnene til gasstermometre brukes spesielle målemetoder. Se flere detaljer. Termometri.

Bestemmelse av flytepunkt

Hovedforstyrrelsene i drivstoffforsyningssystemet ved lave temperaturer er knyttet til uklarhetspunktet og flytepunktet til drivstoffet. I motsetning til bensin kan diesel inneholde ganske mye hydrokarboner med høyt smeltepunkt, først og fremst parafiniske (alkan) og aromatiske hydrokarboner.

Når temperaturen synker, faller de mest smeltende hydrokarbonene ut av drivstoffet i form av krystaller av forskjellige former, og drivstoffet blir uklart. Den høyeste temperaturen der drivstoffet mister sin gjennomsiktighet kalles skypunkt. Samtidig mister ikke drivstoffet sin fluiditetsegenskap. Viskositetsverdien øker litt med økende temperatur, men krystallene, som trenger gjennom grovfilteret, danner en film som er ugjennomtrengelig for drivstoff på finfilteret, noe som fører til stopp i drivstofftilførselen. Uklarhetspunktet skal som regel være 3-5 °C under omgivelsestemperaturen. Med ytterligere avkjøling av dieseldrivstoffet, smelter individuelle krystaller sammen til en ramme som gjennomsyrer hele drivstoffet og binder det. Drivstoffet mister sin flytbarhet.

Med ytterligere avkjøling av drivstoffet begynner krystaller av høytsmeltende hydrokarboner å forene seg, og danner et romlig gitter i cellene som flytende hydrokarboner forblir. Deretter blir den resulterende strukturen så styrket at drivstoffet mister sin fluiditet - det størkner. Den høyeste temperaturen der drivstoffet mister flyten kalles flytepunktet. Det bør være 8-12 °C under omgivelsestemperaturen. Hellepunkt Temperaturen ved hvilken diesel som helles inn i et reagensrør, når det avkjøles under visse forhold, endrer ikke meniskens posisjon innen 1 minutt når reagensrøret vippes i en vinkel på 45° fra vertikalen, vurderes (GOST 20287- 91). Flytepunktet for diesel er en betinget verdi og tjener bare som en veiledning for å bestemme betingelsene for bruk av drivstoffet.

Utstyr: enhet for å bestemme uklarhetspunktet for drivstoff; laboratoriet stativ; reagenser for kjøleblandinger (salt-is for temperaturer opp til minus 20 °C; alkohol og karbondioksid - tørris - for temperaturer under minus 20 °C); prøverør; drivstoff prøve; svovelsyre.

Ris. 2.3. Enhet for å bestemme uklarhetspunktet og flytepunktet for drivstoff: 1 - eksternt reagensrør; 2 - internt reagensrør; 3 - plugg; 4 - termometer; 5 - røreverk

Arbeidsordre:

Essensen av å bestemme uklarhetspunktet for drivstoff er å dypkjøle det og visuelt observere endringer i tilstanden. Essensen av å bestemme flytepunktet er å dypkjøle drivstoffet til et punkt med tap av mobilitet.

1. Bland drivstoffet som skal testes grundig og hell det i det indre reagensrøret opp til merket (40 mm fra bunnen er det et merke). Lukk reagensrøret med en korkpropp og et termometer. Sett inn termometeret slik at kvikksølvkulen er i reagensrøret i en avstand på 15 mm fra bunnen og lik avstand fra veggene.

2. Hell testdrivstoffet over i et annet reagensrør, som brukes som transparentstandard.

3. Fyll enhetsbeholderen med en kjøleblanding, hvis nivå skal holdes 30-40 mm over drivstoffnivået i reagensrøret. Temperaturen på kjølevæskeblandingen under testing skal alltid være 15±2 °C under temperaturen på drivstoffet som testes.

4. Fest det indre røret med drivstoff og termometer i det ytre røret. For å unngå dugging av de indre veggene, helles 0,5-1,0 ml svovelsyre mellom reagensrørene.

5. Plasser den sammensatte enheten i kjøleblandingen. Rør hele tiden i drivstoffet under avkjøling.

6. 5 °C før forventet uklarhetspunkt, fjern reagensrøret fra kjøleblandingen, tørk raskt av med bomullsull dynket i alkohol, og sammenlign med standarden. Varigheten av sammenligningsbestemmelsen er ikke mer enn 12 s.

7. Hvis drivstoffet ikke har endret seg i forhold til den gjennomsiktige standarden, senkes reagensrøret igjen ned i instrumentbeholderen og ytterligere observasjon utføres hver grad, og senker temperaturen på drivstoffet. Disse sammenlignende observasjonene med en gjennomsiktig standard utføres til drivstoffet begynner å avvike fra standarden, dvs. når det oppstår turbiditet i det. Når du bestemmer uklarhetspunktet for en ukjent drivstoffprøve, må du først fastslå verdiene for disse temperaturene omtrent ved å observere drivstoffets tilstand hver 5. °C.

8. For å bestemme flytepunktet for drivstoff i samsvar med punktene 1 og 2, klargjør du en enhet med testen dehydrert (ved bruk av nykalsinert kalsiumklorid) drivstoff. Plasser den forberedte enheten i en beholder med kjølevæske. Temperaturen på kjølevæskeblandingen bør være 5 °C under det forventede flytepunktet for drivstoffet.

9. Uten å fjerne det fra kjøleblandingen, vipp enheten i en vinkel på 45° og hold den i denne posisjonen i ett minutt, til testdrivstoffet i reagensrøret når en temperatur som tilsvarer flytepunktet.

10. Fjern reagensrøret fra kjøleblandingen, tørk av veggene med bomullsull dynket i alkohol, og observer om drivstoffmenisken har forskjøvet seg. Hvis menisken ikke har forskjøvet seg, forblir drivstoffet frosset, og omvendt. Hvis drivstofftemperaturen ikke engang er tilnærmet kjent, utføres en meniskforskyvningstest hver 5 °C nedgang i drivstofftemperaturen. I dette tilfellet holdes blandingstemperaturen 4-5° under drivstofftemperaturen. Etter testen, returner enheten og arbeidsplassen til sin opprinnelige posisjon. Sammenlign den resulterende temperaturen med GOST-indikatorer.

Bestemmelse av cetantallet for diesel ved beregningsmetode

Dieseldrivstoffs evne til å selvantenne er vurdert av cetantallet (CN). Metoden for å vurdere selvantennelsen av drivstoff for høyhastighets dieselmotorer er lik metoden for å vurdere detonasjonsmotstanden til bensin. To hydrokarboner er valgt som referansedrivstoff for å bestemme selvantennelse: cetan C16H34 og alfametylnaftalen C10H7CH3. Den spontane antennelsen av det første hydrokarbonet er konvensjonelt tatt som 100, det andre - som 0. Ved å blande dem kan du få en blanding med en spontan antennelse fra 0 til 100. Dermed, cetantall kalles en betinget indikator, numerisk lik prosentandelen av cetan i blandingen med alfametylnaftalen, som når det gjelder spontan antennelse tilsvarer testprøven.

Cetantallet til dieselbrensel bestemmes av flash coincidence-metoden (fig. 2.4).

For problemfri drift av moderne motorer kreves drivstoff med et cetan-tall på minst 45 om sommeren og 50 om vinteren. Med et cetan-tall under 45 fungerer dieselmotorer hardt, spesielt om vinteren, og over 45 - mykt. Imidlertid er det ulønnsomt å bruke drivstoff med et cetantall over 60, siden driftsalvorlighetsgraden endres ubetydelig, og det spesifikke drivstofforbruket øker. Sistnevnte forklares med det faktum at når sentralfrekvensen øker over 55, er tenningsforsinkelsesperioden (tiden fra det øyeblikket drivstoffet tilføres motorsylinderen til forbrenningsstart) så liten at drivstoffet antennes nær dysen. , og luften som ligger lenger fra injeksjonsstedet deltar nesten ikke i prosessforbrenningen. Som et resultat brenner ikke drivstoffet helt og motorens effektivitet reduseres.

Diesel gir ikke alltid den nødvendige selvantenningen, så det er behov for å øke cetantallet. Det er to hovedmetoder: endring av den kjemiske sammensetningen og innføring av spesielle tilsetningsstoffer.

Når det gjelder påliteligheten til en kald motorstart ved forskjellige omgivelsestemperaturer, avhenger den i større grad av motordesignet og startmodusen enn av drivstoffets CN. Ved temperaturer i brennkammeret under 350-400 °C vil den brennbare blandingen ikke lenger kunne antennes. Minimum starthastighet for dieselveivakselen skal være 100-120 min-1. Og jo høyere startfrekvens, desto høyere temperatur på trykkluften, og derfor betingelsene for å starte motoren.

Cetantall avhenger av innholdet og strukturen til hydrokarbonene som utgjør dieseldrivstoffet. Cetantallene til alkaner er de høyeste; aromatiske hydrokarboner har de laveste tallene. Hydrokarbonene som inngår i dieselbrensel er ordnet i henhold til sentralnummeret som følger: 1 - alkaner, 2 - cykloalkaner, 3 - isoalkaner, 4 - aromatiske hydrokarboner. En økning i antall karbonatomer i hydrokarbonmolekyler fører til en økning i cetantall. Dermed fører en økning i innholdet av n-alkaner til en økning i CN. Imidlertid har n-alkaner en høy krystalliseringstemperatur, noe som fører til en forringelse av lavtemperaturegenskapene til diesel.

Innføringen av spesielle oksygenholdige tilsetningsstoffer i diesel gjør det lettere å frigjøre aktivt oksygen. Slike tilsetningsstoffer inkluderer organiske peroksider, estere av salpetersyre, som, når de kommer inn i forbrenningskammeret, akselererer dannelsen av peroksider, hvis nedbrytning akselererer prosessen med selvantennelse. Dermed øker tilsetningen av 1% isopropylnitrat sentraltallet med 10-12 enheter og forbedrer startegenskapene til dieselmotorer om vinteren. Det er et empirisk forhold mellom cetantallet til et brensel og oktantallet.

CN = 60 - OC / 2, (2,4)

hvor CN er cetantallet; OC - ​​oktantall.

Jo høyere oktantall, jo lavere cetantal og omvendt. Derfor fører tilsetning av bensinfraksjoner til dieseldrivstoff alltid til en reduksjon i cetantallet.

Cetantallet kan beregnes omtrentlig ved hjelp av formelen (det resulterende resultatet avviker fra det faktiske med 2-3 enheter):

Ts.Ch. = 1,5879 · (ν 20 + 17,8) / ρ 20, (2,5)

hvor ν 20 er brenselviskositeten i cSt ved 20°C; ρ 20 - drivstofftetthet ved 20°C, g/cm3.

Hva er temperatur?

Svar som "måling av kroppsvarme" godtas ikke))))))

Vitalik Obukhov

Temperatur (fra latin temperatura - riktig blanding, normal tilstand) er en fysisk størrelse som omtrent karakteriserer den gjennomsnittlige kinetiske energien til partikler i et makroskopisk system per en frihetsgrad, som er i en tilstand av termodynamisk likevekt.
I SI-systemet måles temperaturen i kelvin. Men i praksis brukes grader Celsius ofte på grunn av deres tilknytning til viktige egenskaper ved vann - smeltetemperaturen til is (0 ° C) og kokepunktet (100 ° C). Dette er praktisk siden de fleste klimaprosesser, prosesser i dyrelivet osv. er knyttet til dette området.
Det er også Fahrenheit-skalaer og noen andre.
Temperatur, fra et molekylært kinetisk synspunkt, er en fysisk størrelse som karakteriserer intensiteten til den kaotiske, termiske bevegelsen til hele settet av partikler i systemet og er proporsjonal med den gjennomsnittlige kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til en partikkel.
Forholdet mellom kinetisk energi, masse og hastighet uttrykkes med følgende formel:
Ek = 1/2m v 2
Dermed har partikler med samme masse og med samme hastighet også samme temperatur.
Den gjennomsnittlige kinetiske energien til en partikkel er relatert til den termodynamiske temperaturen til Boltzmanns konstant:
Eav = i/2kBT
Hvor:
i - antall frihetsgrader
kB = 1,380 6505(24) × 10−23 J/K - Boltzmann konstant
T - temperatur;
Temperatur er den gjensidige endringen i entropi (graden av uorden) til et system når en enhetsmengde varme legges til systemet: 1/T = ΔS/ΔQ.
[rediger] Historien om den termodynamiske tilnærmingen
Ordet "temperatur" oppsto i de dager da folk trodde at flere oppvarmede kropper inneholdt en større mengde av et spesielt stoff - kalori - enn mindre oppvarmede. Derfor ble temperatur oppfattet som styrken til en blanding av kroppsstoff og kalori. Av denne grunn kalles måleenhetene for styrken til alkoholholdige drikkevarer og temperatur de samme - grader.
I en likevektstilstand har temperaturen samme verdi for alle makroskopiske deler av systemet. Hvis to kropper i et system har samme temperatur, er det ingen overføring av kinetisk energi av partikler (varme) mellom dem. Hvis det er en temperaturforskjell, beveger varmen seg fra et legeme med høyere temperatur til et legeme med en lavere, fordi den totale entropien øker.
Temperatur er også assosiert med de subjektive følelsene av "varmt" og "kaldt", relatert til om levende vev avgir eller mottar varme.
Noen kvantemekaniske systemer kan være i en tilstand der entropien ikke øker, men avtar ved tilførsel av energi, som formelt tilsvarer en negativ absolutt temperatur. Imidlertid er slike tilstander ikke "under absolutt null", men "over uendelig", siden når et slikt system kommer i kontakt med en kropp med en positiv temperatur, overføres energi fra systemet til kroppen, og ikke omvendt (f. flere detaljer, se kvantetermodynamikk).
Temperaturens egenskaper studeres av grenen av fysikk - termodynamikk. Temperatur spiller også en viktig rolle i mange områder av vitenskapen, inkludert andre grener av fysikk, så vel som kjemi og biologi.

Bever

Hvis "på fingrene", så er det et mål på den gjennomsnittlige energien til partikler av et stoff. Hvis vi snakker om en gass eller væske - kinetisk energi, hvis om et fast stoff, så energien til vibrasjoner av partikler i gitteret.
Det er viktig her at dette er et mål på den gjennomsnittlige energien, dvs. hvis det er for få partikler, så mister begrepet temperatur sin betydning. For eksempel i verdensrommet: det er alle slags partikler som flyter rundt der, men det er for få av dem til at gjennomsnittlig energi gir mening.

Dmitry D.

Beaver skrev prinsipielt riktig, bare vibrasjoner av partikler i et gitter er også kinetisk energi. , så den korteste definisjonen er:
temperatur er et mål på den gjennomsnittlige kinetiske energien til de strukturelle partiklene til et stoff.

Temperaturen er lett!

Temperatur

Temperatur er et mål på den gjennomsnittlige kinetiske energien til molekyler.
Temperatur karakteriserer graden av oppvarming av legemer.

Temperaturmåler - termometer.
Driftsprinsipp termometer:
Ved måling av temperatur brukes avhengigheten av endringen i enhver makroskopisk parameter (volum, trykk, elektrisk motstand, etc.) av et stoff på temperaturen.
I væsketermometre er dette en endring i væskevolumet.
Når to medier kommer i kontakt, overføres energi fra det mer oppvarmede miljøet til det mindre oppvarmede.
Under måleprosessen når kroppstemperaturen og termometeret en tilstand av termisk likevekt.

Væsketermometre

I praksis brukes ofte flytende termometre: kvikksølv (i området fra -35 o C til +750 o C) og alkohol (fra -80 o C til +70 o C).
De bruker egenskapen til en væske til å endre volumet når temperaturen endres.
Imidlertid har hver væske sine egne egenskaper for volumendring (ekspansjon) ved forskjellige temperaturer.
Som et resultat av å sammenligne for eksempel avlesningene til kvikksølv- og alkoholtermometre, vil en nøyaktig overensstemmelse bare være på to punkter (ved temperaturer på 0 o C og 100 o C).
Gasstermometre har ikke disse ulempene.

Gass termometre

Det første gasstermometeret ble laget av den franske fysikeren J. Charles.

Fordeler gass ​​termometer:
- det brukes en lineær avhengighet av endringen i gassvolum eller trykk på temperaturen, som er gyldig for alle gasser
- målenøyaktighet fra 0,003 o C til 0,02 o C
- temperaturområde fra -271 o C til +1027 o C.

Termisk likevekt

Når to legemer med forskjellige temperaturer kommer i kontakt, overføres intern energi fra den mer oppvarmede kroppen til den mindre oppvarmede, og temperaturene til begge legemer utjevnes.
En tilstand av termisk likevekt oppstår, der alle makroparametre (volum, trykk, temperatur) til begge legemer forblir uendret under konstante ytre forhold.

Termisk likevekt er en tilstand der alle makroskopiske parametere forblir uendret i uendelig lang tid.
Tilstanden til termisk likevekt til et system av kropper er preget av temperatur: alle kropper i systemet som er i termisk likevekt med hverandre har samme temperatur.
Det er fastslått at ved termisk likevekt er de gjennomsnittlige kinetiske energiene til translasjonsbevegelsen til molekylene til alle gasser de samme, dvs.

For sjeldne (ideelle) gasser verdien

og avhenger kun av temperaturen, da

hvor k er Boltzmanns konstant

Denne avhengigheten gjør det mulig å innføre en ny temperaturskala – en absolutt temperaturskala som ikke er avhengig av stoffet som brukes til å måle temperatur.

Absolutt temperaturskala

Introdusert av den engelske fysikeren W. Kelvin
- ingen negative temperaturer

SI-enhet for absolutt temperatur: [T] = 1K (Kelvin)
Nulltemperaturen på den absolutte skalaen er absolutt null (0K = -273 o C), den laveste temperaturen i naturen. For øyeblikket er den laveste temperaturen nådd - 0,0001K.
Verdien av 1K er lik 1 o C.

Forholdet mellom den absolutte skalaen og Celsius-skalaen

Huske! I formler er absolutt temperatur betegnet med bokstaven "T", og temperatur på Celsius-skalaen med bokstaven "t".

Etter å ha innført den absolutte temperaturen får vi nye uttrykk for formler:

Gjennomsnittlig kinetisk energi av translasjonsbevegelse av molekyler

Gasstrykk - den grunnleggende ligningen til MKT

Gjennomsnittlig kvadrathastighet for molekyler

Temperatur er en fysisk størrelse som karakteriserer tilstanden til termodynamisk likevekt i et makroskopisk system. Temperaturen er den samme for alle deler av et isolert system som er i termodynamisk likevekt. Hvis et isolert termodynamisk system ikke er i likevekt, fører over tid overgangen av energi (varmeoverføring) fra mer oppvarmede deler av systemet til mindre oppvarmede til temperaturutjevning gjennom hele systemet (termodynamikkens nulllov). Under likevektsforhold er temperaturen proporsjonal med den gjennomsnittlige kinetiske energien til partikler i kroppen.

Temperaturen kan ikke måles direkte. En endring i temperaturen bedømmes av endringer i andre fysiske egenskaper til legemer (volum, trykk, elektrisk motstand, emf, strålingsintensitet, etc.) som er unikt relatert til den (de såkalte termodynamiske egenskapene). Enhver metode for å måle temperatur innebærer å definere en temperaturskala.

Metoder for å måle temperatur er forskjellige for ulike områder av målte temperaturer, de avhenger av måleforholdene og den nødvendige nøyaktigheten. De kan deles inn i to hovedgrupper: kontakt og ikke-kontakt. Kontaktmetoder er preget av at enheten som måler temperaturen på mediet må være i termisk likevekt med den, dvs. har samme temperatur som henne. Hovedkomponentene i alle instrumenter for måling av temperatur er det følsomme elementet, hvor den termometriske egenskapen er realisert, og måleanordningen knyttet til elementet.

I følge den molekylære kinetiske teorien om en ideell gass, er temperatur en mengde som karakteriserer den gjennomsnittlige kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til molekyler i en ideell gass. Når vi tar i betraktning den termodynamiske betydningen av temperatur, kan vi redusere målingen av temperaturen til ethvert legeme til målingen av den gjennomsnittlige kinetiske energien til molekylene til en ideell gass.

Men i praksis er det ikke energien til molekyler som måles ved deres hastighet, men gasstrykket, som er direkte proporsjonalt med energien.

I følge den molekylære kinetiske teorien om en ideell gass, temperaturen T er et mål på den gjennomsnittlige kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til molekyler:

Hvor
J/C– Boltzmann konstant;

T– absolutt temperatur i Kelvin.

Den grunnleggende ligningen for den molekylære kinetiske teorien om en ideell gass, som etablerer avhengigheten av trykk fra den kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til gassmolekyler, har formen:

, (2)

Hvor – antall molekyler per volumenhet, dvs. konsentrasjon.

Ved å bruke ligning (1) og (2) får vi avhengigheten

(3)

mellom trykk og temperatur, som lar oss fastslå at trykket til en ideell gass er proporsjonal med dens absolutte temperatur og konsentrasjon av molekyler, der

(4)

Temperaturmåling er basert på følgende to eksperimentelle fakta:

a) hvis det er to legemer, som hver er i termisk likevekt med det samme tredje legemet, så har alle tre legemer samme temperatur;

b) en endring i temperaturen er alltid ledsaget av en kontinuerlig endring i minst én av parameterne, ikke medregnet selve temperaturen, som kjennetegner kroppens tilstand, for eksempel: volum, trykk, elektrisk ledningsevne osv. Den første av disse bestemmelsene lar deg sammenligne temperaturen til forskjellige kropper uten å bringe dem i kontakt selv.

Den andre posisjonen lar deg velge en av parameterne som termometrisk.

Generelt er temperatur definert som derivatet av energien som helhet med hensyn til dens entropi. Temperaturen definert på denne måten er alltid positiv (siden kinetisk energi alltid er positiv), kalles den temperatur eller temperatur på den termodynamiske temperaturskalaen og betegnes T. SI-enheten (International System of Units) for absolutt temperatur er kelvin ( TIL). Se "Introduksjon". Temperaturen måles ofte på Celsius-skalaen (
), er det assosiert med T (TIL) likhet

;
(5)

Hvor
– termisk koeffisient for volumetrisk ekspansjon av gass.