Joto ni nini? Joto ni nini? Vitengo vya joto ni digrii. Joto la mvuke na gesi Joto ni kiasi cha kimwili kinachoonyesha hali

Mpango:

Utangulizi

• 1 Ufafanuzi wa Thermodynamic
  • 1.1 Historia ya mbinu ya thermodynamic
• 2 Uamuzi wa joto katika fizikia ya takwimu
• 3 Kipimo cha joto
• 4 Vitengo vya joto na kiwango
  • 4.1 Kiwango cha joto cha Kelvin
  • Kiwango cha 4.2 Celsius
  • 4.3 Fahrenheit
• 5 Nishati ya mwendo wa joto katika sifuri kabisa
  • 5.1 Joto na mionzi
  • 5.2 Kiwango cha Reaumur
• 6 Mabadiliko kutoka kwa mizani tofauti
• 7 Ulinganisho wa mizani ya joto
• 8 Tabia za mabadiliko ya awamu
• 9 Mambo ya Kuvutia
Vidokezo
Fasihi

Utangulizi

Halijoto(kutoka lat. hali ya joto- mchanganyiko sahihi, hali ya kawaida) ni kiasi cha kimwili kinachoonyesha wastani wa nishati ya kinetic ya chembe za mfumo wa macroscopic katika hali ya usawa wa thermodynamic kwa kiwango kimoja cha uhuru.

Kipimo cha joto sio harakati yenyewe, lakini asili ya machafuko ya harakati hii. Nasibu ya hali ya mwili huamua hali yake ya joto, na wazo hili (ambalo lilianzishwa kwanza na Boltzmann) kwamba hali fulani ya joto ya mwili haijaamuliwa kabisa na nishati ya harakati, lakini kwa bahati nasibu ya harakati hii. , ni dhana mpya katika maelezo ya hali ya joto ambayo ni lazima tutumie. . .

(P. L. Kapitsa)

Katika Mfumo wa Kimataifa wa Vitengo (SI), joto la thermodynamic ni mojawapo ya vitengo saba vya msingi na huonyeshwa kwa kelvins. Idadi ya SI inayotokana, ambayo ina jina maalum, ni pamoja na halijoto ya Selsiasi, iliyopimwa kwa nyuzi joto Selsiasi. Katika mazoezi, digrii Selsiasi hutumiwa mara nyingi kutokana na uhusiano wao wa kihistoria na sifa muhimu za maji - kiwango cha kuyeyuka kwa barafu (0 ° C) na kiwango cha kuchemsha (100 ° C). Hii ni rahisi kwa kuwa michakato mingi ya hali ya hewa, michakato katika wanyamapori, nk. inahusishwa na safu hii. Mabadiliko ya halijoto ya nyuzi joto moja ni sawa na mabadiliko ya halijoto ya Kelvin moja. Kwa hivyo, baada ya kuanzishwa kwa ufafanuzi mpya wa Kelvin mnamo 1967, kiwango cha kuchemsha cha maji kiliacha kuchukua jukumu la sehemu ya kumbukumbu ya kila wakati na, kama vipimo sahihi vinavyoonyesha, sio sawa na 100 ° C, lakini karibu na 99.975. °C.

Pia kuna mizani ya Fahrenheit na wengine wengine.

1. Ufafanuzi wa Thermodynamic

Kuwepo kwa hali ya usawa inaitwa nafasi ya kwanza ya thermodynamics. Msimamo wa pili wa awali wa thermodynamics ni taarifa kwamba hali ya usawa ina sifa ya kiasi fulani, ambacho, juu ya mawasiliano ya joto ya mifumo miwili ya usawa, inakuwa sawa kwao kutokana na kubadilishana kwa nishati. Kiasi hiki kinaitwa joto.

1.1. Historia ya mbinu ya thermodynamic

Neno "joto" liliibuka katika siku hizo wakati watu waliamini kuwa miili yenye joto zaidi ilikuwa na kiasi kikubwa cha dutu maalum - caloric - kuliko ile yenye joto kidogo. Kwa hivyo, halijoto ilionekana kama nguvu ya mchanganyiko wa vitu vya mwili na kalori. Kwa sababu hii, vitengo vya kipimo kwa nguvu za vinywaji vya pombe na joto huitwa sawa - digrii.

Katika hali ya usawa, hali ya joto ina thamani sawa kwa sehemu zote za macroscopic za mfumo. Ikiwa miili miwili katika mfumo ina joto sawa, basi hakuna uhamisho wa nishati ya kinetic ya chembe (joto) kati yao. Ikiwa kuna tofauti ya joto, basi joto hutoka kutoka kwa mwili na joto la juu hadi mwili ulio na chini, kwa sababu entropy jumla huongezeka.

Joto pia linahusishwa na hisia za kibinafsi za "joto" na "baridi", zinazohusiana na ikiwa tishu hai hutoa au hupokea joto.

Baadhi ya mifumo ya mitambo ya quantum inaweza kuwa katika hali ambayo entropy haiongezeki lakini inapungua kwa kuongeza ya nishati, ambayo inalingana rasmi na joto hasi kabisa. Walakini, majimbo kama haya sio "chini ya sifuri kabisa", lakini "juu ya infinity", kwani wakati mfumo kama huo unagusana na mwili na hali ya joto chanya, nishati huhamishwa kutoka kwa mfumo kwenda kwa mwili, na sio kinyume chake. maelezo zaidi, angalia Quantum thermodynamics).

Sifa za joto husomwa na tawi la fizikia - thermodynamics. Joto pia ina jukumu muhimu katika maeneo mengi ya sayansi, ikiwa ni pamoja na matawi mengine ya fizikia, pamoja na kemia na biolojia.

2. Uamuzi wa joto katika fizikia ya takwimu

Katika fizikia ya takwimu, hali ya joto imedhamiriwa na formula

ambapo S ni entropy, E ni nishati ya mfumo wa thermodynamic. Thamani T iliyoletwa kwa njia hii ni sawa kwa miili tofauti katika usawa wa thermodynamic. Wakati miili miwili inapogusana, mwili wenye thamani kubwa ya T utahamisha nishati hadi nyingine.

3. Kipimo cha joto

Ili kupima joto la thermodynamic, parameter fulani ya thermodynamic ya dutu ya thermometric imechaguliwa. Mabadiliko katika parameter hii yanahusishwa wazi na mabadiliko ya joto. Mfano wa classic wa thermometer ya thermodynamic ni thermometer ya gesi, ambayo joto huamua kwa kupima shinikizo la gesi katika silinda ya kiasi cha mara kwa mara. Mionzi kamili, kelele, na vipima joto vya akustisk pia hujulikana.

Thermodynamics ni vitengo ngumu sana ambavyo haviwezi kutumika kwa madhumuni ya vitendo. Kwa hiyo, vipimo vingi vinafanywa kwa kutumia thermometers ya vitendo, ambayo ni ya sekondari, kwani haiwezi kuhusisha moja kwa moja mali yoyote ya dutu kwa joto. Ili kupata kazi ya ukalimani, lazima ziwe zimesawazishwa katika pointi za kumbukumbu kwenye kiwango cha joto cha kimataifa. Thermometer sahihi zaidi ya vitendo ni thermometer ya upinzani ya platinamu. Vyombo vya kupimia halijoto mara nyingi husawazishwa kwa mizani inayolingana - Selsiasi au Fahrenheit.

Katika mazoezi, joto pia hupimwa

• vipima joto vya kioevu na mitambo,
• thermocouple,
• thermometer ya upinzani,

• kipima joto cha gesi,
• pyrometer.

Njia za hivi karibuni za kupima joto zimeandaliwa, kulingana na kupima vigezo vya mionzi ya laser.

4. Vitengo na kiwango cha kipimo cha joto

Kwa kuwa halijoto ni nishati ya kinetic ya molekuli, ni wazi kuwa ni kawaida zaidi kuipima katika vitengo vya nishati (yaani, katika mfumo wa SI katika joules). Hata hivyo, kipimo cha joto kilianza muda mrefu kabla ya kuundwa kwa nadharia ya kinetic ya molekuli, hivyo mizani ya vitendo hupima joto katika vitengo vya kawaida - digrii.

4.1. Kiwango cha joto cha Kelvin

Dhana ya joto kamili ilianzishwa na W. Thomson (Kelvin), na kwa hiyo kiwango cha joto kabisa kinaitwa kiwango cha Kelvin au kiwango cha joto cha thermodynamic. Kitengo cha joto kamili ni kelvin (K).

Kiwango cha joto kabisa kinaitwa hivyo kwa sababu kipimo cha hali ya chini ya kikomo cha chini cha joto ni sifuri kabisa, yaani, joto la chini kabisa ambalo, kwa kanuni, haiwezekani kutoa nishati ya joto kutoka kwa dutu.

Sufuri kabisa inafafanuliwa kuwa 0 K, ambayo ni sawa na -273.15 °C (haswa).

Kiwango cha joto cha Kelvin ni kipimo kinachoanzia sifuri kabisa.

Ya umuhimu mkubwa ni maendeleo, kulingana na kiwango cha Kelvin thermodynamic, ya mizani ya kimataifa ya vitendo kulingana na pointi za kumbukumbu - mabadiliko ya awamu ya vitu safi vinavyotambuliwa na mbinu za msingi za thermometry. Kiwango cha kwanza cha joto cha kimataifa kilipitishwa mnamo 1927 na ITS-27. Tangu 1927, kiwango kimefafanuliwa mara kadhaa (MTSh-48, MPTS-68, MTSh-90): joto la kumbukumbu na njia za ukalimani zimebadilika, lakini kanuni inabakia sawa - msingi wa kiwango ni seti ya mabadiliko ya awamu. ya vitu safi vilivyo na maadili fulani ya joto la thermodynamic na vyombo vya ukalimani vilivyowekwa katika sehemu hizi. Kiwango cha ITS-90 kinatumika kwa sasa. Hati kuu (Kanuni kwa kiwango) huanzisha ufafanuzi wa Kelvin, maadili ya joto la mpito wa awamu (pointi za kumbukumbu) na njia za kutafsiri.

Mizani ya joto inayotumiwa katika maisha ya kila siku - Celsius na Fahrenheit (inayotumiwa hasa nchini Marekani) - sio kabisa na kwa hiyo haifai wakati wa kufanya majaribio katika hali ambapo hali ya joto hupungua chini ya kiwango cha kufungia cha maji, ndiyo sababu joto lazima lionyeshwe hasi. nambari. Kwa matukio hayo, mizani ya joto kabisa ilianzishwa.

Mmoja wao anaitwa kiwango cha Rankine, na kingine ni kiwango kamili cha thermodynamic (kiwango cha Kelvin); viwango vyao vya joto hupimwa kwa digrii Rankine (°Ra) na kelvins (K), mtawalia. Mizani zote mbili huanza kwa joto la sifuri kabisa. Zinatofautiana kwa kuwa bei ya mgawanyiko mmoja kwenye mizani ya Kelvin ni sawa na bei ya mgawanyiko kwa kipimo cha Celsius, na bei ya kitengo kimoja kwenye kipimo cha Rankine ni sawa na bei ya mgawanyiko wa vipima joto kwa kipimo cha Fahrenheit. Kiwango cha kuganda cha maji kwa shinikizo la kawaida la anga linalingana na 273.15 K, 0 °C, 32 °F.

Kiwango cha Kelvin kimefungwa kwa hatua tatu ya maji (273.16 K), na mara kwa mara ya Boltzmann inategemea. Hii inajenga matatizo na usahihi wa tafsiri ya vipimo vya joto la juu. BIPM sasa inazingatia uwezekano wa kuhamia kwa ufafanuzi mpya wa Kelvin na kurekebisha Boltzmann mara kwa mara, badala ya kurejelea joto la pointi tatu. .

4.2. Celsius

Katika teknolojia, dawa, hali ya hewa na katika maisha ya kila siku, kiwango cha Celsius hutumiwa, ambayo joto la hatua tatu ya maji ni 0.008 ° C, na, kwa hiyo, kiwango cha kufungia cha maji kwa shinikizo la 1 atm ni 0 °. C. Hivi sasa, kiwango cha Celsius kinatambuliwa kupitia kiwango cha Kelvin: bei ya mgawanyiko mmoja kwenye kiwango cha Celsius ni sawa na bei ya mgawanyiko kwenye kiwango cha Kelvin, t(°C) = T(K) - 273.15. Kwa hivyo, kiwango cha kuchemsha cha maji, kilichochaguliwa hapo awali na Selsiasi kama sehemu ya marejeleo ya 100 ° C, kimepoteza umuhimu wake, na makadirio ya kisasa yanaweka kiwango cha kuchemsha cha maji kwenye shinikizo la kawaida la anga karibu 99.975 ° C. Mizani ya Selsiasi ni kivitendo. rahisi sana, kwani maji yameenea sana kwenye sayari yetu na maisha yetu yanategemea. Zero Celsius ni sehemu maalum ya hali ya hewa kwa sababu inahusishwa na kuganda kwa maji ya anga. Kiwango hicho kilipendekezwa na Anders Celsius mnamo 1742.

4.3. Fahrenheit

Huko Uingereza na haswa USA, kiwango cha Fahrenheit hutumiwa. Digrii sifuri ni nyuzi joto 32 Selsiasi, na digrii Selsiasi ni nyuzi joto 9/5.

Ufafanuzi wa sasa wa kiwango cha Fahrenheit ni kama ifuatavyo: ni kipimo cha joto ambapo digrii 1 (1 ° F) ni sawa na 1/180 tofauti kati ya kiwango cha kuchemsha cha maji na joto la kuyeyuka kwa barafu kwenye shinikizo la anga, na kiwango cha kuyeyuka kwa barafu ni +32 °F. Halijoto kwenye mizani ya Fahrenheit inahusiana na halijoto kwenye kipimo cha Selsiasi (t °C) kwa uwiano t °C = 5/9 (t °F - 32), t °F = 9/5 t °C + 32. Imependekezwa na G. Fahrenheit mwaka wa 1724.

5. Nishati ya mwendo wa joto kwa sifuri kabisa

Mada inapopoa, aina nyingi za nishati ya joto na athari zake zinazohusiana hupungua kwa wakati mmoja. Jambo husogea kutoka hali iliyoagizwa kidogo hadi iliyoagizwa zaidi.

... dhana ya kisasa ya sifuri kabisa sio wazo la kupumzika kabisa; kinyume chake, kwa sifuri kabisa kunaweza kuwa na harakati - na iko, lakini ni hali ya utaratibu kamili ...

P. L. Kapitsa (Sifa za heliamu ya kioevu)

Gesi hugeuka kuwa kioevu na kisha huangaza kuwa imara (heliamu, hata kwa sifuri kabisa, inabakia katika hali ya kioevu kwenye shinikizo la anga). Harakati za atomi na molekuli hupungua, nishati yao ya kinetic inapungua. Upinzani wa metali nyingi hupungua kwa sababu ya kupungua kwa kutawanyika kwa elektroni kwenye atomi za kimiani ya fuwele inayotetemeka na amplitude ya chini. Kwa hivyo, hata kwa sifuri kabisa, elektroni za upitishaji husogea kati ya atomi na kasi ya Fermi ya mpangilio wa 1 × 10 6 m/s.

Joto ambalo chembe za jambo zina kiwango cha chini cha mwendo, kilichohifadhiwa tu kutokana na mwendo wa mitambo ya quantum, ni joto la sifuri kabisa (T = 0K).

Halijoto ya sifuri kabisa haiwezi kufikiwa. Joto la chini kabisa (450 ± 80) × 10 −12 K la Bose-Einstein condensate ya atomi za sodiamu lilipatikana mnamo 2003 na watafiti kutoka MIT. Katika kesi hiyo, kilele cha mionzi ya joto iko katika eneo la urefu wa utaratibu wa kilomita 6400, yaani, takriban radius ya Dunia.

5.1. Joto na mionzi

Nishati inayotolewa na mwili inalingana na nguvu ya nne ya joto lake. Kwa hiyo, kwa 300 K, hadi watts 450 hutolewa kutoka mita ya mraba ya uso. Hii inaelezea, kwa mfano, baridi ya uso wa dunia usiku chini ya joto la kawaida. Nishati ya mionzi ya mwili mweusi kabisa inaelezewa na sheria ya Stefan-Boltzmann

5.2. Kiwango cha Reaumur

Ilipendekezwa mnamo 1730 na R. A. Reaumur, ambaye alielezea kipimajoto cha pombe alichovumbua.

Kitengo ni shahada ya Reaumur (°R), 1 °R ni sawa na 1/80 ya muda wa joto kati ya pointi za kumbukumbu - joto la kuyeyuka la barafu (0 °R) na kiwango cha kuchemsha cha maji (80 °R)

1 °R = 1.25 °C.

Hivi sasa, kiwango hicho kimeacha kutumika; kilinusurika kwa muda mrefu zaidi nchini Ufaransa, nchi ya mwandishi.

6. Mpito kutoka kwa mizani tofauti

7. Ulinganisho wa mizani ya joto

¹ Wastani wa joto la mwili wa binadamu ni 36.6 °C ±0.7 °C, au 98.2 °F ±1.3 °F. Thamani inayonukuliwa kwa kawaida ya 98.6 °F ni ubadilishaji halisi hadi Fahrenheit wa thamani ya Kijerumani ya karne ya 19 ya 37 °C. Hata hivyo, thamani hii haiko ndani ya kiwango cha wastani cha joto la mwili wa binadamu, kwani joto la sehemu tofauti za mwili ni tofauti.

Baadhi ya maadili katika jedwali hili yamezungushwa.

8. Tabia za mabadiliko ya awamu

Kuelezea sehemu za mpito za vitu anuwai, maadili yafuatayo ya joto hutumiwa:

• Kiwango cha joto
• Joto la kuchemsha
• Joto la kuchuja
• Hali ya joto ya sintering
• Joto la awali
• Joto la hewa
• Joto la udongo
• Joto la homologous
• Pointi tatu
• Halijoto ya Debye (Tabia ya halijoto)
• Hali ya joto ya Curie

9. Mambo ya kuvutia

Joto la chini kabisa Duniani hadi 1910 -68, Verkhoyansk

• Halijoto ya juu kabisa iliyoundwa na mwanadamu, ~ trilioni 10. K (ambayo inalinganishwa na joto la Ulimwengu katika sekunde za kwanza za maisha yake) ilifikiwa mnamo 2010 wakati wa mgongano wa ioni za risasi iliharakishwa hadi kasi ya karibu-mwanga. Jaribio hilo lilifanywa katika Gari Kubwa la Hadron Collider
• Joto la juu zaidi linawezekana kinadharia ni halijoto ya Planck. Joto la juu haliwezi kuwepo kwa kuwa kila kitu kinageuka kuwa nishati (chembe zote za subatomic zitaanguka). Halijoto hii ni takriban 1.41679(11)×10 32 K (takriban nonillion 142 K).
• Joto la chini kabisa lililoundwa na mwanadamu lilipatikana mnamo 1995 na Eric Cornell na Carl Wieman kutoka USA kwa kupoeza atomi za rubidium. . Ilikuwa juu ya sifuri kabisa kwa chini ya 1/170 bilioni ya sehemu ya K (5.9 × 10 −12 K).
• Joto la uso wa Jua ni karibu 6000 K.
• Mbegu za mimea ya juu hubakia kuwa na nguvu baada ya kupoa hadi −269 °C.

Vidokezo

1. GOST 8.417-2002. VITENGO VYA KIASI - nolik.ru/systems/gost.htm
2. Dhana ya joto - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=1
3. I.P. Bazarov. Thermodynamics, M., Shule ya Juu, 1976, p. 13-14.
4. Platinum - joto.ru/mtsh/mtsh.php?page=81 upinzani kipimajoto - kifaa kuu MTSH-90.
5. Laser thermometry - temperatures.ru/newmet/newmet.php?page=0
6. Pointi za kumbukumbu za MTSH-90 - temperatures.ru/mtsh/mtsh.php?page=3
7. Maendeleo ya ufafanuzi mpya wa Kelvin - temperatures.ru/kelvin/kelvin.php?page=2
8. D. A. Parshin, G. G. Zegrya Jambo muhimu. Sifa za dutu katika hali mbaya. Pointi tatu. Mabadiliko ya awamu ya aina ya pili. Njia za kupata joto la chini. - edu.ioffe.spb.ru/edu/thermodinamics/lect11h.pdf. Thermodynamics ya takwimu. Hotuba ya 11. Chuo Kikuu cha Kitaaluma cha St.
9. Kuhusu vipimo mbalimbali vya joto la mwili - hypertextbook.com/facts/LenaWong.shtml (Kiingereza)
10. BBC News - Large Hadron Collider (LHC) inazalisha "mini-Big Bang" - www.bbc.co.uk/news/science-environment-11711228
11. Kila kitu kuhusu kila kitu. Rekodi za joto - tem-6.narod.ru/weather_record.html
12. Maajabu ya sayansi - www.seti.ee/ff/34gin.swf

Fasihi

• B. I. Spassky Historia ya Fizikia Sehemu ya I - osnovanija.narod.ru/History/Spas/T1_1.djvu. - Moscow: "Shule ya Juu", 1977.
• Sivukhin D.V. Thermodynamics na fizikia ya Masi. - Moscow: "Sayansi", 1990.

Kitendawili ni kwamba ili kupima hali ya joto katika maisha ya kila siku, tasnia, na hata katika sayansi iliyotumika, hauitaji kujua "joto" ni nini. Wazo lisilo wazi kabisa kwamba "joto ni digrii inapokanzwa miili." Hakika, vyombo vingi vya vitendo vya kupima joto hupima sifa nyingine za dutu ambazo hutofautiana na kiwango hiki cha joto, kama vile shinikizo, kiasi, upinzani wa umeme, nk. Kisha usomaji wao hubadilishwa kiotomatiki au kwa mikono kuwa vitengo vya joto.

Watu wenye udadisi na wanafunzi ambao wanataka au wanalazimika kujua ni joto gani kawaida huanguka kwenye kipengele cha thermodynamics na sifuri yake, sheria za kwanza na za pili, mzunguko wa Carnot na entropy. Ni lazima ikubalike kwamba ufafanuzi wa halijoto kama kigezo cha injini bora ya joto inayoweza kubadilishwa, isiyotegemea dutu inayofanya kazi, kwa kawaida haiongezi uwazi kwa maana yetu ya dhana ya "joto".

"Inayoonekana" zaidi inaonekana kuwa mbinu inayoitwa nadharia ya kinetic ya molekuli, ambayo wazo linaundwa kwamba joto linaweza kuzingatiwa kama mojawapo ya aina za nishati, yaani nishati ya kinetic ya atomi na molekuli. Thamani hii, iliyokadiriwa juu ya idadi kubwa ya chembe zinazosonga bila mpangilio, zinageuka kuwa kipimo cha kile kinachoitwa joto la mwili. Chembe za mwili wenye joto hutembea haraka kuliko zile za mwili baridi.

Kwa kuwa dhana ya halijoto inahusiana kwa karibu na wastani wa nishati ya kinetiki ya chembe, itakuwa kawaida kutumia joule kama kitengo chake cha kipimo. Hata hivyo, nishati ya mwendo wa joto wa chembe ni ndogo sana ikilinganishwa na joule, hivyo matumizi ya wingi huu ni mbaya. Mwendo wa joto hupimwa katika vitengo vingine, vinavyotokana na joules kupitia kipengele cha uongofu "k".

Ikiwa halijoto ya T inapimwa kwa kelvins (K), basi uhusiano wake na wastani wa nishati ya kinetic ya mwendo wa kutafsiri wa atomi za gesi bora una fomu.

E k = (3/2) kT, (1)

Wapi k- sababu ya uongofu ambayo huamua ni sehemu gani ya joule iliyo kwenye kelvin. Ukubwa k inayoitwa mara kwa mara ya Boltzmann.

Kwa kuzingatia kwamba shinikizo linaweza pia kuonyeshwa kwa suala la nishati ya wastani ya mwendo wa Masi

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

Wapi n = N/V, V- kiasi cha gesi; N- jumla ya idadi ya molekuli katika kiasi hiki

Equation ya hali kwa gesi bora itakuwa:

p = n kT

Ikiwa jumla ya idadi ya molekuli inawakilishwa kama N = µN A, Wapi µ - idadi ya moles ya gesi; N A- Nambari ya Avagadro, yaani, idadi ya chembe kwa mole, unaweza kupata kwa urahisi mlinganyo unaojulikana wa Clapeyron-Mendeleev:

pV = µ RT, wapi R - gesi ya molar mara kwa mara R= N A.k

au kwa mole moja pV = N A. kT(3)

Kwa hivyo, hali ya joto ni parameta iliyoletwa kwa njia ya uwongo katika equation ya serikali. Kwa kutumia equation ya hali, joto la thermodynamic T linaweza kuamua ikiwa vigezo vingine vyote na mara kwa mara vinajulikana. Kutoka kwa ufafanuzi huu wa joto ni dhahiri kwamba maadili ya T yatategemea mara kwa mara ya Boltzmann. Je, tunaweza kuchagua thamani ya kiholela kwa mgawo huu wa uwiano kisha kukitegemea? Hapana. Baada ya yote, tunaweza kupata thamani ya kiholela kwa hatua tatu za maji, wakati tunapaswa kupata thamani 273.16 K! Swali linatokea - kwa nini hasa 273.16 K?

Sababu za hii ni za kihistoria tu, sio za mwili. Ukweli ni kwamba katika mizani ya kwanza ya joto, maadili halisi yalipitishwa kwa majimbo mawili mara moja - hatua ya kuimarisha (0 ° C) na kiwango cha kuchemsha (100 ° C). Hizi zilikuwa maadili ya kiholela yaliyochaguliwa kwa urahisi. Kwa kuzingatia kwamba digrii Selsiasi ni sawa na digrii Kelvin na kupima halijoto ya halijoto kwa kutumia kipimajoto cha gesi kilichosawazishwa katika sehemu hizi, tulipata thamani ya 273.15 °C kwa sufuri kabisa (0 °K) kwa njia ya kuongeza sauti. Bila shaka, thamani hii inaweza tu kuchukuliwa kuwa sahihi ikiwa vipimo na thermometer ya gesi vilikuwa sahihi kabisa. Hii si sahihi. Kwa hivyo, kwa kurekebisha thamani ya 273.16 K kwa hatua tatu ya maji, na kupima kiwango cha kuchemsha cha maji na thermometer ya juu zaidi ya gesi, unaweza kupata thamani tofauti kidogo ya kuchemsha kutoka 100 ° C. Kwa mfano, sasa thamani ya kweli zaidi ni 99.975 °C. Na hii ni kwa sababu tu kazi ya mapema na thermometer ya gesi ilitoa dhamana isiyo sahihi kwa sifuri kabisa. Kwa hivyo, tunaweza kurekebisha sifuri kabisa au muda wa 100 ° C kati ya maji ya kukandishwa na kuchemsha. Ikiwa tutarekebisha muda na kurudia vipimo ili kuongeza sifuri kabisa, tunapata -273.22 °C.

Mnamo 1954, CIPM ilipitisha azimio juu ya mpito kwa ufafanuzi mpya wa Kelvin, ambao haukuwa na uhusiano wowote na muda wa 0 -100 ° C. Kwa hakika iliweka thamani ya 273.16 K (0.01 °C) kwenye sehemu tatu za maji na "kuruhusu sehemu ya kuchemsha ya maji kuelea kwa uhuru" karibu 100 °C. Badala ya "degree Kelvin" kwa kitengo cha joto, "kelvin" tu ilianzishwa.

Kutoka kwa fomula (3) inafuata kwamba kwa kugawa thamani isiyobadilika ya 273.16 K hadi T katika hali thabiti na inayoweza kuzaliana vizuri ya mfumo kama sehemu tatu za maji, thamani ya k isiyobadilika inaweza kutambuliwa kwa majaribio. Hadi hivi majuzi, maadili sahihi zaidi ya majaribio ya k mara kwa mara ya Boltzmann yalipatikana kwa njia ya gesi ambayo haipatikani sana.

Kuna njia nyingine za kupata mara kwa mara ya Boltzmann, kwa kuzingatia matumizi ya sheria zinazojumuisha parameter kT.

Hii ni sheria ya Stefan-Boltzmann, kulingana na ambayo jumla ya nishati ya mionzi ya joto E (T) ni kazi ya nne ya nguvu ya CT.
Mlinganyo unaohusiana na mraba wa kasi ya sauti katika gesi bora hadi 0 2 utegemezi wa mstari na CT.
Equation kwa voltage wastani kelele mraba juu ya upinzani umeme V 2, pia linearly tegemezi CT.

Ufungaji wa kutekeleza njia za uamuzi hapo juu CT huitwa thermometry kamili au vyombo vya msingi vya thermometry.

Kwa hivyo, kuna kanuni nyingi za kuamua maadili ya joto katika kelvins badala ya joules. Jambo kuu ni kwamba mgawo wa uwiano yenyewe k kati ya vitengo vya joto na nishati sio mara kwa mara. Inategemea usahihi wa vipimo vya thermodynamic vinavyopatikana sasa. Njia hii haifai sana kwa thermometers ya msingi, hasa wale wanaofanya kazi katika kiwango cha joto mbali na hatua tatu. Usomaji wao utategemea mabadiliko katika thamani ya mara kwa mara ya Boltzmann.

Kila mabadiliko katika kiwango cha joto cha kimataifa ni matokeo ya utafiti wa kisayansi wa vituo vya metrolojia kote ulimwenguni. Kuanzishwa kwa toleo jipya la kiwango cha joto huathiri urekebishaji wa vyombo vyote vya kupimia joto.

Kila mtu hukutana na dhana ya joto kila siku. Neno limeingia sana katika maisha yetu ya kila siku: tunapasha moto chakula katika oveni ya microwave au kupika chakula katika oveni, tunavutiwa na hali ya hewa nje au kujua ikiwa maji kwenye mto ni baridi - yote haya yanahusiana sana na wazo hili. . Joto ni nini, parameter hii ya kimwili inamaanisha nini, inapimwaje? Tutajibu maswali haya na mengine katika makala.

Kiasi cha kimwili

Hebu tuangalie ni joto gani kutoka kwa mtazamo wa mfumo wa pekee katika usawa wa thermodynamic. Neno linatokana na Kilatini na linamaanisha "mchanganyiko sahihi", "hali ya kawaida", "usawa". Kiasi hiki kinaonyesha hali ya usawa wa thermodynamic ya mfumo wowote wa macroscopic. Katika kesi wakati mfumo uliotengwa haupo kwa usawa, baada ya muda kuna mpito wa nishati kutoka kwa vitu vyenye joto zaidi hadi vya chini vya joto. Matokeo yake ni kusawazisha (mabadiliko) ya halijoto katika mfumo mzima. Hii ni postulate ya kwanza (zero sheria) ya thermodynamics.

Joto huamua usambazaji wa chembe za mfumo kwa viwango vya nishati na kasi, kiwango cha ionization ya vitu, mali ya usawa wa mionzi ya sumakuumeme ya miili, na jumla ya wiani wa mionzi ya volumetric. Kwa kuwa kwa mfumo ulio katika usawa wa thermodynamic, vigezo vilivyoorodheshwa ni sawa, kwa kawaida huitwa joto la mfumo.

Plasma

Mbali na miili ya usawa, kuna mifumo ambayo serikali ina sifa ya maadili kadhaa ya joto ambayo si sawa kwa kila mmoja. Mfano mzuri ni plasma. Inajumuisha elektroni (chembe za kushtakiwa mwanga) na ioni (chembe nzito za chaji). Wakati zinapogongana, uhamisho wa haraka wa nishati hutokea kutoka kwa elektroni hadi elektroni na kutoka kwa ioni hadi ioni. Lakini kati ya vipengele tofauti kuna mabadiliko ya polepole. Plasma inaweza kuwa katika hali ambayo elektroni na ayoni moja moja ziko karibu na usawa. Katika kesi hii, inawezekana kudhani joto tofauti kwa kila aina ya chembe. Walakini, vigezo hivi vitatofautiana kutoka kwa kila mmoja.

Sumaku

Katika miili ambayo chembe zina wakati wa sumaku, uhamishaji wa nishati kawaida hufanyika polepole: kutoka kwa tafsiri hadi digrii za uhuru, ambazo zinahusishwa na uwezekano wa kubadilisha mwelekeo wa wakati huo. Inatokea kwamba kuna majimbo ambayo mwili una sifa ya joto ambayo hailingani na parameter ya kinetic. Inalingana na mwendo wa mbele wa chembe za msingi. Joto la sumaku huamua sehemu ya nishati ya ndani. Inaweza kuwa chanya na hasi. Wakati wa mchakato wa kusawazisha, nishati itahamishwa kutoka kwa chembe zilizo na joto la juu hadi chembe zilizo na halijoto ya chini ikiwa zote ni chanya au hasi. Katika hali tofauti, mchakato huu utaendelea kwa mwelekeo tofauti - hali ya joto hasi itakuwa "juu" kuliko ile nzuri.

Kwa nini hii ni muhimu?

Kitendawili ni kwamba mtu wa kawaida, ili kutekeleza mchakato wa kipimo katika maisha ya kila siku na katika tasnia, haitaji hata kujua ni joto gani. Itakuwa ya kutosha kwake kuelewa kwamba hii ni kiwango cha joto la kitu au mazingira, hasa kwa vile tumekuwa tukifahamu maneno haya tangu utoto. Hakika, vyombo vingi vya vitendo vilivyoundwa kupima kigezo hiki kwa kweli hupima sifa nyingine za dutu zinazobadilika kulingana na kiwango cha joto au baridi. Kwa mfano, shinikizo, upinzani wa umeme, kiasi, nk Zaidi ya hayo, masomo hayo yanahesabiwa kwa manually au moja kwa moja kwa thamani inayotakiwa.

Inatokea kwamba kuamua hali ya joto, hakuna haja ya kujifunza fizikia. Wengi wa wakazi wa sayari yetu wanaishi kwa kanuni hii. Ikiwa TV inafanya kazi, basi hakuna haja ya kuelewa taratibu za muda mfupi za vifaa vya semiconductor, kujifunza ambapo umeme hutoka kwenye duka au jinsi ishara inavyofika kwenye sahani ya satelaiti. Watu wamezoea ukweli kwamba katika kila eneo kuna wataalamu ambao wanaweza kutengeneza au kurekebisha mfumo. Mtu wa kawaida hataki kusumbua ubongo wake, kwa sababu ni bora kutazama opera ya sabuni au mpira wa miguu kwenye "sanduku" huku akinywa bia baridi.

Na ninataka kujua

Lakini kuna watu, mara nyingi hawa ni wanafunzi, ambao, ama kwa udadisi au kwa lazima, wanalazimika kusoma fizikia na kuamua ni joto gani. Matokeo yake, katika utafutaji wao wanajikuta katika jungle ya thermodynamics na kujifunza sheria yake ya sifuri, ya kwanza na ya pili. Kwa kuongezea, akili ya kudadisi italazimika kuelewa mizunguko ya Carnot na entropy. Na mwishoni mwa safari yake, labda atakubali kwamba kufafanua hali ya joto kama kigezo cha mfumo wa joto unaoweza kubadilika, ambao hautegemei aina ya dutu inayofanya kazi, haitaongeza uwazi kwa maana ya wazo hili. Na sawa, sehemu inayoonekana itakuwa digrii zingine zinazokubaliwa na mfumo wa kimataifa wa vitengo (SI).

Joto kama nishati ya kinetic

Mtazamo "unaoonekana" zaidi unaitwa nadharia ya kinetic ya molekuli. Kutoka kwake, wazo linaundwa kuwa joto huzingatiwa kama aina ya nishati. Kwa mfano, nishati ya kinetic ya molekuli na atomi, kigezo kilicho wastani juu ya idadi kubwa ya chembe zinazosonga kwa fujo, zinageuka kuwa kipimo cha kile kinachojulikana kama joto la mwili. Kwa hivyo, chembe katika mfumo wa joto hutembea kwa kasi zaidi kuliko katika mfumo wa baridi.

Kwa kuwa neno linalozungumziwa linahusiana kwa karibu na wastani wa nishati ya kinetiki ya kikundi cha chembe, itakuwa kawaida kutumia joule kama kipimo cha joto. Walakini, hii haifanyiki, ambayo inaelezewa na ukweli kwamba nishati ya mwendo wa joto wa chembe za msingi ni ndogo sana kuhusiana na joule. Kwa hiyo, ni usumbufu kutumia. Mwendo wa joto hupimwa katika vitengo vinavyotokana na joules kwa kutumia kipengele maalum cha uongofu.

Vitengo vya joto

Leo, vitengo vitatu kuu vinatumiwa kuonyesha parameter hii. Katika nchi yetu, hali ya joto ni kawaida kuamua katika digrii Celsius. Kitengo hiki cha kipimo kinategemea hatua ya uimarishaji wa maji - thamani kamili. Ni hatua ya kuanzia. Hiyo ni, joto la maji ambayo barafu huanza kuunda ni sifuri. Katika kesi hii, maji hutumika kama kigezo cha mfano. Mkataba huu umepitishwa kwa urahisi. Thamani ya pili kabisa ni joto la mvuke, yaani, wakati ambapo maji hubadilika kutoka hali ya kioevu hadi hali ya gesi.

Kitengo kinachofuata ni digrii Kelvin. Asili ya mfumo huu inachukuliwa kuwa nukta sifuri kabisa. Kwa hivyo, digrii moja Kelvin ni sawa na digrii moja ya Selsiasi. Tofauti pekee ni mahali pa kuanzia. Tunapata kwamba sifuri Kelvin itakuwa sawa na minus 273.16 digrii Selsiasi. Mnamo 1954, Mkutano Mkuu wa Uzito na Vipimo uliamua kubadilisha neno "kelvin" kwa kitengo cha joto na "kelvin".

Kipimo cha tatu kinachokubalika kwa kawaida ni digrii Fahrenheit. Hadi 1960, zilitumiwa sana katika nchi zote zinazozungumza Kiingereza. Hata hivyo, kitengo hiki bado kinatumika katika maisha ya kila siku nchini Marekani. Mfumo huo kimsingi ni tofauti na ule ulioelezwa hapo juu. Joto la kufungia la mchanganyiko wa chumvi, amonia na maji katika uwiano wa 1: 1: 1 huchukuliwa kama hatua ya kuanzia. Kwa hivyo, kwa kiwango cha Fahrenheit, kiwango cha kufungia cha maji ni pamoja na digrii 32, na kiwango cha kuchemsha ni pamoja na digrii 212. Katika mfumo huu, digrii moja ni sawa na 1/180 ya tofauti kati ya viwango hivi vya joto. Kwa hivyo, safu kutoka 0 hadi +100 digrii Fahrenheit inalingana na anuwai kutoka -18 hadi +38 Selsiasi.

Joto la sifuri kabisa

Wacha tujue parameter hii inamaanisha nini. Sufuri kabisa ni thamani ya joto la kuzuia ambapo shinikizo la gesi bora huwa sifuri kwa kiasi kilichowekwa. Hii ndiyo thamani ya chini kabisa katika asili. Kama Mikhailo Lomonosov alivyotabiri, "hii ndiyo kiwango kikubwa zaidi au cha mwisho cha baridi." Kutokana na hili hufuata sheria ya kemikali ya Avogadro: kiasi sawa cha gesi, chini ya joto sawa na shinikizo, huwa na idadi sawa ya molekuli. Nini kinafuata kutoka kwa hii? Kuna joto la chini la gesi ambalo shinikizo au kiasi chake huenda hadi sifuri. Thamani hii kamili inalingana na sifuri Kelvin, au digrii 273 Celsius.

Baadhi ya ukweli wa kuvutia kuhusu mfumo wa jua

Joto juu ya uso wa Jua hufikia 5700 Kelvin, na katikati ya msingi - milioni 15 Kelvin. Sayari za mfumo wa jua hutofautiana sana kutoka kwa kila mmoja kwa suala la viwango vya joto. Kwa hivyo, joto la msingi wa Dunia yetu ni takriban sawa na kwenye uso wa Jua. Jupita inachukuliwa kuwa sayari yenye joto zaidi. Joto katikati ya msingi wake ni mara tano zaidi kuliko kwenye uso wa Jua. Lakini thamani ya chini kabisa ya paramu ilirekodiwa kwenye uso wa Mwezi - ilikuwa Kelvin 30 tu. Thamani hii ni ya chini zaidi kuliko kwenye uso wa Pluto.

Ukweli kuhusu Dunia

1. Joto la juu zaidi lililorekodiwa na mwanadamu lilikuwa nyuzi joto bilioni 4. Thamani hii ni mara 250 zaidi ya joto la msingi wa Jua. Rekodi hiyo iliwekwa na Maabara ya Asili ya Brookhaven ya New York katika mgongano wa ioni, ambao una urefu wa kilomita 4 hivi.

2. Joto kwenye sayari yetu pia sio bora kila wakati na vizuri. Kwa mfano, katika jiji la Verkhnoyansk huko Yakutia, hali ya joto wakati wa baridi hupungua hadi digrii 45 Celsius. Lakini katika mji wa Dallol nchini Ethiopia hali ni kinyume. Huko wastani wa joto la kila mwaka ni pamoja na digrii 34.

3. Hali mbaya zaidi ambazo watu hufanya kazi chini yake zimerekodiwa katika migodi ya dhahabu nchini Afrika Kusini. Wachimbaji hufanya kazi kwa kina cha kilomita tatu kwa joto la pamoja na nyuzi 65 Celsius.

Joto la Thermodynamic

Joto la Thermodynamic(Kiingereza) joto la thermodynamic, Kijerumani Thermodynamis Joto), au joto kabisa(Kiingereza) joto kabisa, Kijerumani joto kabisa) ni kazi pekee ya hali ya mfumo wa thermodynamic ambayo inaashiria mwelekeo wa kubadilishana joto kwa hiari kati ya miili (mifumo).

Halijoto ya halijoto ya joto inaonyeshwa na herufi T (\displaystyle T), iliyopimwa kwa kelvins (inayoonyeshwa na K) na kupimwa kwa kipimo kamili cha thermodynamic (kipimo cha Kelvin). Kiwango kamili cha thermodynamic ndio kiwango cha msingi katika fizikia na milinganyo ya thermodynamics.

Nadharia ya kinetiki ya Masi, kwa upande wake, inaunganisha halijoto kamili na wastani wa nishati ya kinetiki ya mwendo wa kutafsiri wa molekuli za gesi bora chini ya hali ya usawa wa thermodynamic:

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

ambapo m (\displaystyle m) ─ molekuli, v ¯ (\displaystyle (\bar (v))) ─ mzizi maana ya kasi ya mraba ya mwendo wa kutafsiri wa molekuli, T (\displaystyle T) ─ halijoto kamili, k (\displaystyle k ) ─ Boltzmann mara kwa mara.

Hadithi

Kipimo cha joto kimekuja kwa njia ndefu na ngumu katika maendeleo yake. Kwa kuwa hali ya joto haiwezi kupimwa moja kwa moja, mali ya miili ya thermometric, ambayo ilikuwa inategemea kazi ya joto, ilitumiwa kupima. Kwa msingi huu, mizani mbalimbali ya joto ilitengenezwa, ambayo iliitwa wa majaribio, na hali ya joto iliyopimwa kwa msaada wao inaitwa empirical. Hasara kubwa za mizani ya majaribio ni ukosefu wao wa kuendelea na tofauti kati ya maadili ya joto kwa miili tofauti ya thermometric: wote kati ya pointi za kumbukumbu na zaidi yao. Ukosefu wa mwendelezo wa mizani ya majaribio ni kwa sababu ya kutokuwepo kwa asili ya dutu ambayo ina uwezo wa kudumisha mali zake juu ya anuwai ya joto linalowezekana. Mnamo 1848, Thomson (Bwana Kelvin) alipendekeza kuchagua kiwango cha kiwango cha joto kwa njia ambayo ndani ya mipaka yake ufanisi wa injini bora ya joto itakuwa sawa. Baadaye, mnamo 1854, alipendekeza kutumia kazi ya inverse ya Carnot kuunda kiwango cha thermodynamic kisichotegemea sifa za miili ya thermometriki. Hata hivyo, utekelezaji wa vitendo wa wazo hili uligeuka kuwa hauwezekani. Mwanzoni mwa karne ya 19, wakitafuta kifaa "kabisa" cha kupima joto, walirudi tena kwenye wazo la kipimajoto bora cha gesi kulingana na sheria za gesi bora za Gay-Lussac na Charles. Kipimajoto cha gesi kilikuwa kwa muda mrefu njia pekee ya kuzaliana joto kabisa. Maelekezo mapya katika kuzalisha tena kipimo kamili cha halijoto yanatokana na matumizi ya mlingano wa Stefan-Boltzmann katika thermometry isiyo na mawasiliano na mlingano wa Harry (Harry) Nyquist katika thermometry ya mawasiliano.

Msingi wa kimwili wa kujenga kiwango cha joto cha thermodynamic

1. Kiwango cha joto la thermodynamic kimsingi kinaweza kujengwa kwa msingi wa nadharia ya Carnot, ambayo inasema kwamba ufanisi wa injini bora ya joto hautegemei asili ya maji ya kufanya kazi na muundo wa injini, na inategemea tu joto la heater na jokofu.

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))),)

ambapo Q 1 (\displaystyle Q_(1)) ni kiasi cha joto kinachopokelewa na kiowevu kinachofanya kazi (gesi bora) kutoka kwa hita, Q 2 (\displaystyle Q_(2)) ni kiasi cha joto kinachotolewa na kiowevu cha kufanya kazi kwa jokofu, T 1, T 2 ( \displaystyle T_(1), T_(2)) - joto la heater na jokofu, kwa mtiririko huo.

Kutoka kwa equation hapo juu uhusiano ufuatao:

Q 1 Q 2 = T 1 T 2 . (\mtindo wa maonyesho (\frac (Q_(1))(Q_(2)))=(\frac (T_(1))(T_(2))))

Uhusiano huu unaweza kutumika kujenga joto kamili la thermodynamic. Ikiwa moja ya michakato ya isothermal ya mzunguko wa Carnot Q 3 (\displaystyle Q_(3)) inafanywa kwa joto la hatua tatu za maji (pointi ya kumbukumbu), iliyowekwa kiholela ─ T 3 = 273, 16 K, (\ displaystyle T_(3)=273(, )16\,K,) basi halijoto nyingine yoyote itabainishwa kwa fomula T = 273, 16 Q Q 3 (\displaystyle T=273(,)16(\frac (Q)( Q_(3)))). Kiwango cha joto kilichoanzishwa kwa njia hii kinaitwa Kiwango cha Kelvin cha thermodynamic. Kwa bahati mbaya, usahihi wa kupima kiasi cha joto ni cha chini, ambayo hairuhusu njia iliyoelezwa hapo juu kutekelezwa katika mazoezi.

2. Kipimo kamili cha halijoto kinaweza kujengwa ikiwa gesi bora itatumika kama chombo cha halijoto. Kwa kweli, mlinganyo wa Clapeyron unamaanisha uhusiano

T = p V R. (\displaystyle T=(\frac (pV)(R)))

Ikiwa unapima shinikizo la gesi karibu na mali kwa bora, iko kwenye chombo kilichofungwa cha kiasi cha mara kwa mara, basi kwa njia hii unaweza kuanzisha kiwango cha joto, kinachoitwa. bora-gesi. Faida ya kiwango hiki ni kwamba shinikizo la gesi bora kwa V = c o n s t (\displaystyle V=const) inatofautiana kwa mstari na joto. Kwa kuwa hata gesi ambazo hazipatikani sana hutofautiana kwa kiasi fulani katika mali zao kutoka kwa gesi bora, utekelezaji wa kiwango bora cha gesi unahusishwa na matatizo fulani.

3. Vitabu mbalimbali vya kiada kuhusu thermodynamics hutoa ushahidi kwamba halijoto inayopimwa kwa kiwango bora cha gesi inapatana na halijoto ya thermodynamic. Walakini, uhifadhi unapaswa kufanywa: licha ya ukweli kwamba kwa nambari mizani ya thermodynamic na bora ya gesi inafanana kabisa, kutoka kwa mtazamo wa ubora kuna tofauti ya kimsingi kati yao. Kiwango cha thermodynamic tu ni huru kabisa ya mali ya dutu ya thermometric.

4. Kama ilivyoonyeshwa tayari, uzazi sahihi wa kiwango cha thermodynamic, pamoja na kiwango bora cha gesi, umejaa shida kubwa. Katika kesi ya kwanza, ni muhimu kupima kwa uangalifu kiasi cha joto ambacho hutolewa na kuondolewa katika michakato ya isothermal ya injini bora ya joto. Aina hii ya kipimo sio sahihi. Uzazi wa kiwango cha joto cha thermodynamic (gesi bora) katika safu kutoka 10 hadi 1337 K inawezekana kwa kutumia thermometer ya gesi. Kwa joto la juu, uenezaji wa gesi halisi kupitia kuta za tank huonekana, na kwa joto la digrii elfu kadhaa, gesi za polyatomic hutengana ndani ya atomi. Kwa joto la juu zaidi, gesi halisi hujaa ioni na kugeuka kuwa plasma, ambayo haitii usawa wa Clapeyron. Joto la chini kabisa ambalo linaweza kupimwa na thermometer ya gesi iliyojaa heliamu kwa shinikizo la chini ni 1 K. Kupima joto zaidi ya uwezo wa thermometers ya gesi, mbinu maalum za kipimo hutumiwa. Tazama maelezo zaidi. Thermometry.

Uamuzi wa hatua ya kumwaga

Usumbufu kuu katika mfumo wa usambazaji wa mafuta kwa joto la chini huhusishwa na hatua ya wingu na hatua ya kumwaga mafuta. Tofauti na petroli, mafuta ya dizeli yanaweza kuwa na hidrokaboni nyingi na kiwango cha juu cha kuyeyuka, hasa parafini (alkane) na hidrokaboni yenye kunukia.

Halijoto inapopungua, hidrokaboni zinazoyeyuka zaidi hutoka kwenye mafuta kwa namna ya fuwele za maumbo mbalimbali, na mafuta huwa na mawingu. Joto la juu ambalo mafuta hupoteza uwazi wake huitwa hatua ya wingu. Wakati huo huo, mafuta hayapoteza mali yake ya maji. Thamani ya mnato huongezeka kidogo kwa kuongezeka kwa joto, hata hivyo, fuwele, hupenya kupitia chujio cha coarse, huunda filamu isiyoweza kupenyeza mafuta kwenye chujio cha faini, ambayo husababisha kuacha kwa usambazaji wa mafuta. Kiwango cha wingu, kama sheria, kinapaswa kuwa 3-5 ° C chini ya joto la kawaida. Kwa kupozwa zaidi kwa mafuta ya dizeli, fuwele za mtu binafsi huungana kwenye fremu inayopenya mafuta yote, ikiifunga. Mafuta hupoteza maji yake.

Kwa baridi zaidi ya mafuta, fuwele za hidrokaboni yenye kiwango cha juu huanza kuungana, na kutengeneza kimiani cha anga katika seli ambazo hidrokaboni za kioevu hubakia. Kisha muundo unaosababishwa umeimarishwa sana kwamba mafuta hupoteza maji yake - huimarisha. Joto la juu zaidi ambalo mafuta hupoteza unyevu huitwa sehemu ya kumwaga. Inapaswa kuwa 8-12 ° C chini ya joto la kawaida. Hatua ya kumwaga Joto ambalo mafuta ya dizeli hutiwa ndani ya bomba la majaribio, ikipozwa chini ya hali fulani, haibadilishi msimamo wa meniscus ndani ya dakika 1 wakati bomba la mtihani limeelekezwa kwa pembe ya 45 ° kutoka kwa wima inazingatiwa (GOST 20287- 91). Sehemu ya kumwaga mafuta ya dizeli ni thamani ya masharti na hutumika tu kama mwongozo wa kuamua hali ya kutumia mafuta.

Vifaa: kifaa cha kuamua hatua ya wingu ya mafuta; tripod ya maabara; vitendanishi vya mchanganyiko wa kupoeza (chumvi-barafu kwa joto la hadi minus 20 °C; pombe na dioksidi kaboni - barafu kavu - kwa joto chini ya 20 °C); tube ya mtihani; sampuli ya mafuta; asidi ya sulfuriki.

Mchele. 2.3. Kifaa cha kuamua hatua ya wingu na kumwaga uhakika wa mafuta: 1 - tube ya mtihani wa nje; 2 - tube ya mtihani wa ndani; 3 - kuziba; 4 - thermometer; 5 - kichochea

Utaratibu wa kazi:

Kiini cha kuamua hatua ya wingu ya mafuta ni kuipunguza kwa kina na kuibua mabadiliko katika hali yake. Kiini cha kuamua mahali pa kumwaga ni kupoza mafuta kwa kina hadi kupoteza uhamaji.

1. Changanya mafuta ili kujaribiwa vizuri na kumwaga ndani ya bomba la ndani la mtihani hadi alama (40 mm kutoka chini kuna alama). Funga bomba la mtihani na kizuizi cha cork na thermometer. Ingiza thermometer ili mpira wake wa zebaki uwe kwenye bomba la mtihani kwa umbali wa mm 15 kutoka chini na umbali sawa kutoka kwa kuta.

2. Mimina mafuta ya majaribio kwenye bomba lingine la majaribio, ambalo hutumika kama kiwango cha uwazi.

3. Jaza chombo cha kifaa na mchanganyiko wa baridi, kiwango ambacho kinapaswa kudumishwa 30-40 mm juu ya kiwango cha mafuta katika tube ya mtihani. Joto la mchanganyiko wa kupozea wakati wa majaribio lazima iwe 15±2 °C chini ya joto la mafuta yanayojaribiwa.

4. Weka bomba la ndani kwa mafuta na kipima joto kwenye bomba la nje. Ili kuepuka ukungu wa kuta za ndani, 0.5-1.0 ml ya asidi ya sulfuriki hutiwa kati ya zilizopo za mtihani.

5. Weka kifaa kilichokusanyika kwenye mchanganyiko wa baridi. Koroga mafuta wakati wote unapopoa.

6. 5 °C kabla ya kiwango cha wingu kinachotarajiwa, ondoa bomba la majaribio kutoka kwa mchanganyiko wa baridi, uifuta haraka na pamba iliyotiwa ndani ya pombe, na ulinganishe na kiwango. Muda wa uamuzi wa kulinganisha sio zaidi ya 12 s.

7. Ikiwa mafuta hayajabadilika kwa kulinganisha na kiwango cha uwazi, basi tube ya mtihani inapungua tena kwenye chombo cha chombo na uchunguzi zaidi unafanywa kila shahada, kupunguza joto la mafuta. Uchunguzi huu wa kulinganisha na kiwango cha uwazi unafanywa mpaka mafuta huanza kutofautiana na kiwango, yaani, wakati turbidity inaonekana ndani yake. Wakati wa kubainisha mahali pa wingu la sampuli ya mafuta isiyojulikana, kwanza tambua thamani za halijoto hizi takriban kwa kuchunguza hali ya mafuta kila 5 °C.

8. Kuamua kiwango cha kumwaga mafuta kwa mujibu wa pointi 1 na 2, jitayarisha kifaa kilicho na maji ya mtihani (kwa kutumia kloridi ya kalsiamu iliyosafishwa hivi karibuni). Weka kifaa kilichoandaliwa kwenye chombo kilicho na baridi. Joto la mchanganyiko wa kupozea linapaswa kuwa 5 °C chini ya kiwango kinachotarajiwa cha kumwaga mafuta.

9. Bila kuiondoa kwenye mchanganyiko wa baridi, pindua kifaa kwa pembe ya 45 ° na ushikilie katika nafasi hii kwa dakika moja, mpaka mafuta ya mtihani katika tube ya mtihani kufikia joto linalofanana na hatua yake ya kumwaga.

10. Ondoa bomba la mtihani kutoka kwa mchanganyiko wa baridi, futa kuta na pamba iliyotiwa na pombe, na uangalie ikiwa meniscus ya mafuta imehama. Ikiwa meniscus haijabadilika, basi mafuta hubakia waliohifadhiwa, na kinyume chake. Ikiwa halijoto ya mafuta hata haijulikani takriban, mtihani wa uhamishaji wa meniscus unafanywa kila kupungua kwa 5 °C kwa joto la mafuta. Katika kesi hiyo, joto la mchanganyiko huhifadhiwa 4-5 ° chini ya joto la mafuta. Baada ya jaribio, rudisha kifaa na mahali pa kazi kwenye nafasi yao ya asili. Linganisha joto linalosababishwa na viashiria vya GOST.

Uamuzi wa nambari ya cetane ya mafuta ya dizeli kwa njia ya kuhesabu

Uwezo wa mafuta ya dizeli kujiwaka hupimwa na nambari ya cetane (CN). Njia ya kutathmini kuwaka kwa mafuta kwa injini za dizeli ya kasi ni sawa na njia ya kutathmini upinzani wa detonation ya petroli. Hidrokaboni mbili huchaguliwa kama mafuta ya marejeleo ya kubainisha kuwaka kiotomatiki: cetane C16H34 na alphamethylnaphthalene C10H7CH3. Kuwasha kwa hidrokaboni ya kwanza kwa kawaida huchukuliwa kama 100, ya pili - kama 0. Kwa kuchanganya, unaweza kupata mchanganyiko na kuwasha kwa hiari kutoka 0 hadi 100. Kwa hivyo, nambari ya cetane inaitwa kiashiria cha masharti, kwa nambari sawa na asilimia ya cetane katika mchanganyiko wake na alphamethylnaphthalene, ambayo kwa suala la kuwaka kwa hiari inalingana na sampuli ya jaribio.

Nambari ya cetane ya mafuta ya dizeli imedhamiriwa na njia ya bahati mbaya ya flash (Mchoro 2.4).

Kwa uendeshaji usio na shida wa injini za kisasa, mafuta yenye nambari ya cetane ya angalau 45 katika majira ya joto na 50 katika majira ya baridi inahitajika. Kwa nambari ya cetane chini ya 45, injini za dizeli hufanya kazi kwa ukali, hasa wakati wa baridi, na juu ya 45 - kwa upole. Hata hivyo, kutumia mafuta yenye nambari ya cetane juu ya 60 haina faida, kwani ukali wa uendeshaji hubadilika kidogo, na matumizi maalum ya mafuta huongezeka. Mwisho unaelezewa na ukweli kwamba wakati mzunguko wa kati unapoongezeka zaidi ya 55, muda wa kuchelewesha kuwasha (wakati kutoka wakati mafuta hutolewa kwa silinda ya injini hadi kuanza mwako) ni ndogo sana kwamba mafuta huwaka karibu na pua. , na hewa iko zaidi kutoka kwa tovuti ya sindano karibu haishiriki katika mwako wa mchakato. Matokeo yake, mafuta haina kuchoma kabisa na ufanisi wa injini hupungua.

Mafuta ya dizeli haitoi kila wakati moto unaohitajika, kwa hivyo kuna haja ya kuongeza nambari ya cetane. Kuna njia mbili kuu: kubadilisha muundo wa kemikali na kuanzisha nyongeza maalum.

Kuhusu kuegemea kwa injini baridi huanza kwa joto tofauti la mazingira, inategemea kwa kiwango kikubwa muundo wa injini na hali ya kuanzia kuliko kwenye CN ya mafuta. Kwa joto katika chumba cha mwako chini ya 350-400 ° C, mchanganyiko unaowaka hautaweza kuwaka tena. Kasi ya chini ya kuanzia ya crankshaft ya dizeli inapaswa kuwa 100-120 min-1. Na juu ya mzunguko wa kuanzia, juu ya joto la hewa iliyoshinikizwa, na kwa hiyo hali ya kuanzisha injini.

Nambari ya cetane inategemea maudhui na muundo wa hidrokaboni zinazounda mafuta ya dizeli. Nambari za cetane za alkanes ndizo za juu zaidi; hidrokaboni zenye kunukia zina nambari za chini zaidi. Hidrokaboni zilizojumuishwa katika mafuta ya dizeli hupangwa kulingana na nambari ya kati kama ifuatavyo: 1 - alkanes, 2 - cycloalkanes, 3 - isoalkanes, 4 - hidrokaboni yenye kunukia. Kuongezeka kwa idadi ya atomi za kaboni katika molekuli za hidrokaboni husababisha kuongezeka kwa idadi ya cetane. Kwa hivyo, ongezeko la maudhui ya n-alkanes husababisha kuongezeka kwa CN. Hata hivyo, n-alkanes zina joto la juu la fuwele, ambalo husababisha kuzorota kwa mali ya chini ya joto ya mafuta ya dizeli.

Kuanzishwa kwa viungio maalum vyenye oksijeni kwenye mafuta ya dizeli huwezesha kutolewa kwa oksijeni hai kwa urahisi. Viongeza vile ni pamoja na peroksidi za kikaboni, esta za asidi ya nitriki, ambayo, wakati wa kuingia kwenye chumba cha mwako, huharakisha uundaji wa peroxides, mtengano ambao huharakisha mchakato wa kuwasha. Kwa hivyo, kuongeza 1% ya nitrati ya isopropyl huongeza nambari ya kati kwa vitengo 10-12 na inaboresha mali ya kuanzia ya injini za dizeli wakati wa baridi. Kuna uhusiano wa kimajaribio kati ya nambari ya cetane ya mafuta na nambari yake ya octane.

CN = 60 - OC / 2, (2.4)

ambapo CN ni nambari ya cetane; OC - ​​nambari ya octane.

Nambari ya octane ya juu, chini ya nambari yake ya cetane na kinyume chake. Kwa hiyo, kuongeza sehemu za petroli kwa mafuta ya dizeli daima husababisha kupungua kwa idadi yake ya cetane.

Nambari ya cetane inaweza kuhesabiwa takriban kwa kutumia fomula (matokeo yanayotokana hutofautiana na ile halisi kwa vitengo 2-3):

Ts.Ch. = 1.5879 · (ν 20 + 17.8) / ρ 20, (2.5)

ambapo ν 20 ni mnato wa mafuta katika cSt saa 20 ° C; ρ 20 - wiani wa mafuta saa 20 ° C, g / cm3.

Joto ni nini?

Majibu kama vile "kipimo cha joto la mwili" hayakubaliwi))))))

Vitalik Obukhov

Joto (kutoka kwa Kilatini temperatura - mchanganyiko sahihi, hali ya kawaida) ni kiasi cha kimwili ambacho takriban kina sifa ya wastani wa nishati ya kinetic ya chembe za mfumo wa macroscopic kwa kiwango kimoja cha uhuru, kilicho katika hali ya usawa wa thermodynamic.
Katika mfumo wa SI, joto hupimwa kwa kelvins. Lakini katika mazoezi, digrii Celsius hutumiwa mara nyingi kutokana na uhusiano wao na sifa muhimu za maji - joto la kuyeyuka kwa barafu (0 ° C) na kiwango cha kuchemsha (100 ° C). Hii ni rahisi kwa kuwa michakato mingi ya hali ya hewa, michakato katika wanyamapori, nk. inahusishwa na safu hii.
Pia kuna mizani ya Fahrenheit na wengine wengine.
Halijoto, kutoka kwa mtazamo wa kinetiki wa molekuli, ni kiasi cha kimwili kinachoonyesha ukubwa wa mwendo wa machafuko, wa joto wa seti nzima ya chembe katika mfumo na ni sawia na wastani wa nishati ya kinetiki ya mwendo wa tafsiri wa chembe moja.
Uhusiano kati ya nishati ya kinetic, misa na kasi huonyeshwa na fomula ifuatayo:
Ek = 1/2m v 2
Kwa hivyo, chembe za misa sawa na kuwa na kasi sawa pia zina joto sawa.
Wastani wa nishati ya kinetic ya chembe inahusiana na halijoto ya thermodynamic ya mara kwa mara ya Boltzmann:
Eav = i/2kBT
Wapi:
i - idadi ya digrii za uhuru
kB = 1.380 6505(24) × 10−23 J/K - Boltzmann mara kwa mara
T - joto;
Halijoto ni badiliko la mabadiliko katika entropy (shahada ya machafuko) ya mfumo wakati kiasi cha joto kinaongezwa kwenye mfumo: 1/T = ΔS/ΔQ.
[hariri] Historia ya mbinu ya thermodynamic
Neno "joto" liliibuka katika siku hizo wakati watu waliamini kuwa miili yenye joto zaidi ilikuwa na kiasi kikubwa cha dutu maalum - caloric - kuliko ile yenye joto kidogo. Kwa hivyo, halijoto ilionekana kama nguvu ya mchanganyiko wa vitu vya mwili na kalori. Kwa sababu hii, vitengo vya kipimo kwa nguvu za vinywaji vya pombe na joto huitwa sawa - digrii.
Katika hali ya usawa, hali ya joto ina thamani sawa kwa sehemu zote za macroscopic za mfumo. Ikiwa miili miwili katika mfumo ina joto sawa, basi hakuna uhamisho wa nishati ya kinetic ya chembe (joto) kati yao. Ikiwa kuna tofauti ya joto, basi joto hutoka kutoka kwa mwili na joto la juu hadi mwili ulio na chini, kwa sababu entropy jumla huongezeka.
Joto pia linahusishwa na hisia za kibinafsi za "joto" na "baridi", zinazohusiana na ikiwa tishu hai hutoa au hupokea joto.
Baadhi ya mifumo ya mitambo ya quantum inaweza kuwa katika hali ambayo entropy haiongezeki lakini inapungua kwa kuongeza ya nishati, ambayo inalingana rasmi na joto hasi kabisa. Walakini, majimbo kama haya sio "chini ya sifuri kabisa," lakini "juu ya infinity," kwani wakati mfumo kama huo unagusana na mwili wenye joto chanya, nishati huhamishwa kutoka kwa mfumo kwenda kwa mwili, na sio kinyume chake (kwa maelezo zaidi, angalia Quantum thermodynamics).
Sifa za joto husomwa na tawi la fizikia - thermodynamics. Joto pia ina jukumu muhimu katika maeneo mengi ya sayansi, ikiwa ni pamoja na matawi mengine ya fizikia, pamoja na kemia na biolojia.

Beaver

Ikiwa "kwenye vidole", basi ni kipimo cha nishati ya wastani ya chembe za dutu. Ikiwa tunazungumza juu ya gesi au kioevu - nishati ya kinetic, ikiwa ni juu ya dutu ngumu, basi nishati ya vibrations ya chembe kwenye kimiani.
Ni muhimu hapa kwamba hii ni kipimo cha nishati ya wastani, yaani ikiwa kuna chembe chache sana, basi dhana ya joto inapoteza maana yake. Kwa mfano, katika nafasi: kuna kila aina ya chembe zinazoelea karibu na hapo, lakini kuna chache sana kati yao kwa nishati ya wastani ili kuleta maana.

Dmitry D.

Beaver aliandika kwa usahihi kwa kanuni, mitetemo tu ya chembe kwenye kimiani pia ni nishati ya kinetic. , kwa hivyo ufafanuzi mfupi zaidi ni:
joto ni kipimo cha wastani wa nishati ya kinetiki ya chembe za muundo wa dutu.

Joto ni rahisi!

Halijoto

Halijoto ni kipimo cha wastani wa nishati ya kinetiki ya molekuli.
Joto ni sifa ya kiwango cha joto la miili.

Kifaa cha kupima joto - kipimajoto.
Kanuni ya uendeshaji kipimajoto:
Wakati wa kupima joto, utegemezi wa mabadiliko katika parameter yoyote ya macroscopic (kiasi, shinikizo, upinzani wa umeme, nk) ya dutu kwenye joto hutumiwa.
Katika thermometers ya kioevu, hii ni mabadiliko katika kiasi cha kioevu.
Wakati vyombo viwili vya habari vinapogusana, nishati huhamishwa kutoka kwa mazingira yenye joto zaidi hadi kwenye joto kidogo.
Wakati wa mchakato wa kipimo, joto la mwili na thermometer hufikia hali ya usawa wa joto.

Vipimajoto vya kioevu

Katika mazoezi, thermometers ya kioevu hutumiwa mara nyingi: zebaki (katika aina mbalimbali kutoka -35 o C hadi +750 o C) na pombe (kutoka -80 o C hadi +70 o C).
Wanatumia mali ya kioevu kubadilisha kiasi chake wakati hali ya joto inabadilika.
Hata hivyo, kila kioevu kina sifa zake za mabadiliko ya kiasi (upanuzi) kwa joto tofauti.
Kama matokeo ya kulinganisha, kwa mfano, usomaji wa thermometers za zebaki na pombe, mechi halisi itakuwa tu kwa pointi mbili (kwa joto la 0 o C na 100 o C).
Vipimajoto vya gesi hazina hasara hizi.

Vipimajoto vya gesi

Thermometer ya kwanza ya gesi iliundwa na mwanafizikia wa Kifaransa J. Charles.

Faida kipimajoto cha gesi:
- utegemezi wa mstari wa mabadiliko ya kiasi cha gesi au shinikizo kwenye joto hutumiwa, ambayo ni halali kwa gesi zote
- usahihi wa kipimo kutoka 0.003 o C hadi 0.02 o C
Kiwango cha joto kutoka -271 o C hadi +1027 o C.

Usawa wa joto

Wakati miili miwili ya joto tofauti inapogusana, nishati ya ndani huhamishwa kutoka kwa mwili wenye joto zaidi hadi kwenye joto kidogo, na halijoto ya miili yote miwili inasawazishwa.
Hali ya usawa wa joto hutokea, ambayo macroparameters zote (kiasi, shinikizo, joto) za miili yote miwili hubakia bila kubadilika chini ya hali ya nje ya mara kwa mara.

Usawa wa joto ni hali ambayo vigezo vyote vya macroscopic hubakia bila kubadilika kwa muda mrefu usiojulikana.
Hali ya usawa wa joto wa mfumo wa miili ina sifa ya joto: miili yote ya mfumo ambayo iko katika usawa wa joto na kila mmoja ina joto sawa.
Imeanzishwa kuwa katika usawa wa joto, nishati ya wastani ya kinetic ya mwendo wa tafsiri ya molekuli ya gesi zote ni sawa, i.e.

Kwa gesi adimu (bora) thamani

na inategemea joto tu, basi

ambapo k ni Boltzmann ya mara kwa mara

Utegemezi huu hufanya iwezekanavyo kuanzisha kiwango kipya cha joto - kiwango cha joto kabisa ambacho hakitegemei dutu inayotumiwa kupima joto.

Kiwango cha joto kabisa

Ilianzishwa na mwanafizikia wa Kiingereza W. Kelvin
- hakuna joto hasi

Kipimo cha SI cha halijoto kamili: [T] = 1K (Kelvin)
Joto la sifuri la kiwango kamili ni sifuri kabisa (0K = -273 o C), joto la chini kabisa katika asili. Hivi sasa, joto la chini kabisa limefikiwa - 0.0001K.
Thamani ya 1K ni sawa na 1 o C.

Uhusiano kati ya mizani kamili na mizani ya Selsiasi

Kumbuka! Katika fomula, halijoto kamili inaonyeshwa na herufi "T", na halijoto kwenye kiwango cha Celsius kwa herufi "t".

Baada ya kuanzisha joto kabisa tunapata misemo mpya ya fomula:

Wastani wa nishati ya kinetiki ya mwendo wa tafsiri wa molekuli

Shinikizo la gesi - equation ya msingi ya MKT

Wastani wa kasi ya mraba ya molekuli

Joto ni kiasi cha kimwili ambacho kinaonyesha hali ya usawa wa thermodynamic ya mfumo wa macroscopic. Joto ni sawa kwa sehemu zote za mfumo uliotengwa ambao uko katika usawa wa thermodynamic. Ikiwa mfumo wa pekee wa thermodynamic hauko katika usawa, basi baada ya muda mpito wa nishati (uhamisho wa joto) kutoka kwa sehemu zenye joto zaidi za mfumo hadi za joto kidogo husababisha usawa wa joto katika mfumo mzima (sheria ya sifuri ya thermodynamics). Chini ya hali ya usawa, hali ya joto ni sawia na wastani wa nishati ya kinetic ya chembe za mwili.

Joto haliwezi kupimwa moja kwa moja. Mabadiliko ya hali ya joto yanahukumiwa na mabadiliko katika mali nyingine za kimwili za miili (kiasi, shinikizo, upinzani wa umeme, emf, kiwango cha mionzi, nk) ambayo ni ya kipekee kuhusiana nayo (kinachojulikana kama mali ya thermodynamic). Njia yoyote ya kupima joto inahusisha kufafanua kiwango cha joto.

Njia za kupima joto ni tofauti kwa safu tofauti za joto zilizopimwa, zinategemea hali ya kipimo na usahihi unaohitajika. Wanaweza kugawanywa katika vikundi viwili kuu: mawasiliano na yasiyo ya kuwasiliana. Njia za mawasiliano zinajulikana na ukweli kwamba kifaa cha kupima joto la kati lazima iwe katika usawa wa joto nayo, i.e. kuwa na joto sawa na yeye. Vipengele kuu vya vyombo vyote vya kupima joto ni kipengele nyeti, ambapo mali ya thermometric inafanyika, na kifaa cha kupimia kinachohusishwa na kipengele.

Kulingana na nadharia ya kinetiki ya molekuli ya gesi bora, halijoto ni kiasi kinachoonyesha wastani wa nishati ya kinetiki ya mwendo wa kutafsiri wa molekuli za gesi bora. Kwa kuzingatia maana ya thermodynamic ya halijoto, tunaweza kupunguza kipimo cha halijoto ya mwili wowote kwa kipimo cha wastani wa nishati ya kinetiki ya molekuli za gesi bora.

Hata hivyo, katika mazoezi, sio nishati ya molekuli ambayo hupimwa kwa kasi yao, lakini shinikizo la gesi, ambalo linalingana moja kwa moja na nishati.

Kulingana na nadharia ya kinetic ya molekuli ya gesi bora, joto T ni kipimo cha wastani wa nishati ya kinetiki ya mwendo wa tafsiri wa molekuli:

Wapi
J/C- Boltzmann mara kwa mara;

T- hali ya joto kabisa katika Kelvin.

Equation ya msingi ya nadharia ya kinetic ya molekuli ya gesi bora, kuanzisha utegemezi wa shinikizo kutoka kwa nishati ya kinetic ya mwendo wa kutafsiri wa molekuli za gesi, ina fomu:

, (2)

Wapi - idadi ya molekuli kwa kiasi cha kitengo, i.e. mkusanyiko.

Kwa kutumia equation (1) na (2), tunapata utegemezi

(3)

kati ya shinikizo na joto, ambayo inaruhusu sisi kutambua kwamba shinikizo la gesi bora ni sawia na joto lake kamili na mkusanyiko wa molekuli, ambapo

(4)

Kipimo cha halijoto kinatokana na mambo mawili ya majaribio yafuatayo:

a) ikiwa kuna miili miwili, ambayo kila moja iko katika usawa wa joto na mwili sawa wa tatu, basi miili yote mitatu ina joto sawa;

b) mabadiliko ya joto daima hufuatana na mabadiliko ya kuendelea katika angalau moja ya vigezo, bila kuhesabu joto yenyewe, ambayo ni sifa ya hali ya mwili, kwa mfano: kiasi, shinikizo, conductivity ya umeme, nk. masharti haya hukuruhusu kulinganisha halijoto ya miili tofauti bila kuwaleta wewe mwenyewe.

Nafasi ya pili hukuruhusu kuchagua moja ya vigezo kama thermometric.

Kwa ujumla, halijoto hufafanuliwa kama derivative ya nishati kwa ujumla kuhusiana na entropy yake. Halijoto inayofafanuliwa kwa njia hii daima ni chanya (kwa kuwa nishati ya kinetic daima ni chanya), inaitwa joto au halijoto kwenye mizani ya halijoto ya thermodynamic na inaashiria. T. Kitengo cha SI (Mfumo wa Kimataifa wa Vitengo) cha joto kamili ni kelvin ( KWA) Angalia "Utangulizi". Joto mara nyingi hupimwa kwa kipimo cha Celsius (
), inahusishwa na T (KWA) usawa

;
(5)

Wapi
- mgawo wa joto wa upanuzi wa volumetric wa gesi.