Абсолютная температура – есть такое понятие

Видео: Термодинамика | вычисляем абсолютную температуру и энтропию | 1

Мы все знаем, что окружающие нас тела бывают горячими или холодными. Стакан, в который налит кипяток, горячий, но тот же стакан, когда он пустой, – холодный. Мы чувствуем холод или тепло рукой, когда прикасаемся к стакану. А что именно мы ощущаем? Для понимания этого учеными было введено такое понятие, как температура.

Первоначально, когда не была ещё создана молекулярно-кинетическая теория, ученые считали, что за температуру отвечает специальное вещество – теплород. Именно он, точнее, его количество, определяет, горячим или холодным будет тело. Это похоже на оценку того, насколько «крепкой» получилась смесь вещества и теплорода. Исходя из этой аналогии, крепость спиртных напитков и температура измеряются в одних и тех же единицах – градусах.

Сейчас температура считается мерой кинетической энергии молекул и служит, в частности, мерой степени нагрева тел. Для ее оценки ученые используют энергетические единицы: в системе единиц СИ это будет джоуль. Но измерять температуру начали задолго до появления энергетической теории. Как уже упоминалось, в повседневной деятельности используется специальная единица измерения – градус.

Практикуют несколько различных подходов к измерению температуры. Для каждого из них существует своя шкала температуры для установления единицы градуса. Они называются по именам ученых, предложивших способ определения – шкала Фаренгейта, Реомюра, Цельсия. Принцип заключается в том, что берут какой-то диапазон температур и делят его на определённое число. Так, по системе Цельсия 0 градусов равен температуре замерзания воды, а 100 градусов – температуре ее кипения. Данный диапазон делят на 100 и получают значение 1 градуса.

В каждой системе для установления значения в один градус используются свои опорные точки, при этом у одного и того же тела в каждой из них будет своя температура. Правда, ее значение можно переводить из одной шкалы в другую. Но ученые ввели новое понятие – абсолютная температура. Оно опять-таки связано с пониманием температуры как меры энергии теплового движения молекул.

Из данного подхода следует, что абсолютная температура – это та, которая отсчитывается от абсолютного нуля, представляющего собой значение температуры, при котором полностью отсутствует тепловое движение, а внутренняя энергия тела минимальна. Такой способ ее оценки производится по так называемой шкале Кельвина, за начало отсчета в которой принимают температуру абсолютного нуля, равную минус 273,15 градусов по Цельсию.

Таким образом, абсолютная температура в повседневном понимании ничем не отличается от обычной – у нее просто другая точка начального отсчета. Конечно, никто не скажет, что на улице плюс 296,15 градусов Кельвина, когда там плюс 23 градуса Цельсия, хотя обе цифры будут справедливы. У температуры по шкале Кельвина – совсем другое применение, не связанное с житейскими ситуациями.

Видео: Термодинамика | вычисляем абсолютную температуру и энтропию | 3

Получается, что абсолютная температура или температура по шкале Кельвина – это инструмент, которым пользуются в основном ученые. Применяют его при рассмотрении самых разных теоретических и практических вопросов, связанных с исследованиями свойств, возможностей и явлений, происходящих в окружающем мире. Обычных людей, не имеющих отношения к науке, больше должна интересовать возможность практического использования такого понятия, как абсолютная температура.

Введение определения абсолютного нуля приводит ко многим любопытным явлениям. Например, при попытках его достижения возникает такое явление как сверхпроводимость. Теоретически, если проводник электрического тока охладить до нуля градусов Кельвина (0°К), тепловое движение в объёме вещества прекратится, электрическое сопротивление проводника будет стремиться к нулю, и потери тока будут минимальны. Однако считается, что на практике абсолютный нуль температур недостижим, хотя в лабораторных условиях удалось приблизиться к данному значению максимально близко.

Не менее интересно такое явление, как сверхтекучесть. Если абсолютная температура газа начинает понижаться, то при некотором ее значении, для каждого газа своем, происходит переход газа в жидкость. Когда гелий превращается в жидкость, он приобретает способность проникать сквозь мельчайшие капилляры. Для использования в повседневной жизни подобные явления пока не применяются, но позволяют понять многие вопросы квантовой механики и фундаментальной науки.

Такое понятие, как абсолютная температура, используется в теоретических исследованиях и практических экспериментах по изучению окружающего мира. Кроме него, в статье рассмотрено само понятие температуры с точки зрения молекулярно-кинетической теории.