Temat: Skale temperaturowe
I.- Co to jest temperatura ?
Temperatura jest to skalarna wielkoć fizyczna, charakteryzujšca stan równowagi termodynamicznej układu makroskopowego. Zgodnie z zerowš zasadš termodynamiki, każdemu stanowi równowagi układu fizycznego można przyporzšdkować pewnš wielkoć o takiej własnoci, że dwa ciała znajdujš się w stanie równowagi termicznej wtedy i tylko wtedy, gdy ich temperatury sš sobie równe.
temperatura - skalarna wielkoć fizyczna, jeden z parametrów okrelajšcych stan układu termodynamicznego; jest miarš redniej energii kinetycznej chaotycznego ruchu czšsteczek (atomów) danego układu (ciała); jednostkš temperatury w układzie SI jest kelvin (1°K)
II.- Skale temperaturowe
Skale temperatur sš to zbiory wartoci temperatur uporzšdkowanych w taki sposób, że każdej temperaturze (pojętej jako okrelony stan cieplny) przyporzšdkowana jest okrelona wartoć wyrażona iloczynem wartoci liczbowej i jednostki temperatury przyjętej w danej skali. Zdefiniowanie skali temperatur wymaga:
1) Przyjęcia co najmniej jednej temperatury jako punktu podstawowego skali i przyporzšdkowanie tej temperaturze okrelonej wartoci;
2) Okrelenia przyjętej jednostki temperaturowej;
Za punkty podstawowe skali temperatur przyjmuje się najczęciej temperatury równowagi międzyfazowej układów jednoskładnikowych (np. temperatury wrzenia, krzepnięcia, topnienia lub punktów potrójnych substancji czystych). Najczęciej wybiera się punkty i substancje odznaczajšce się dużš odtwarzalnociš i niezmiennociš. Na przykład temperatura punktu potrójnego wody (273,16 °K = 0 °C) czy temperatura wrzenia wody (100 °C) pod cinieniem 101325 N/m3 (1 atmosfery fiz.)
Ponieważ temperatura należy do wartoci, które mierzymy metodš poredniš - mierzšc inne wielkoci zależne od temperatury, okrelenie jednostki temperaturowej wynika z przyjętej zależnoci pomiędzy wybranš własnociš okrelonego ciała i temperaturš. Ciało takie nazywamy ciałem termometrycznym, a własnoć - własnociš termometrycznš. Tš ostatniš może być na przykład objętoć okrelonej masy rtęci, cinienie okrelonej masy rzeczywistego gazu przy stałej objętoci, opór elektryczny czujnika platynowego itd. W najprostszym ujęciu zależnoć pomiędzy temperaturš a wartociš termometrycznš przedstawia się liniowo. Teoretycznie możliwe jest istnienie nieskończonej iloci skal temperatur ze względu na dowolnoć w wyborze substancji termometrycznych i przyjmowanych punktów podstawowych skali. Do najważniejszych skal temperatur stosowanych obecnie należš: skala Kelvina, Celsjusza, Fahrenheita oraz mniej znane lub nie stosowane już skale: Rankine'a, Réaumura oraz Międzynarodowa Praktyczna Skala Temperatur.
1) Skala Kelvina - jest podstawowš jednostkš temperatury układu SI, powstała przez przyporzšdkowanie punktowi potrójnemu wody wartoci równej 273,16 K. Za wartoć zerowš tej skali przyjęto temperaturę zera absolutnego. Jednostkš temperatury w tej skali jest kelwin (1K). Wartoć T° dobrano w taki sposób aby między wartociš temperatury Tk w skali Kelvina a wartociš temperatury tc w skali Celcjusza zachodził zwišzek.
Tc = Tk - 273,15 Tk = Tc + 273,15
2) Skala Celsjusza - jest oparta na dwóch punktach stałych: 0°C - temperaturze topnienia lodu przy cinieniu normalnym i 100°C - temperaturze wrzenia wody przy cinieniu j.w. Jednostkš temperatury w tej skali jest jeden stopień Celsjusza (1°C). Poczštkowo skala Celsjusza była okrelana na podstawie cieplnych zmian objętoci rtęci, następnie po wielu udoskonaleniach przekształcono jš w Międzynarodowš Praktycznš Skalę Temperatur.
3) Skala Fahrenheita - była poczštkowo oparta na dwóch punktach stałych: 0°F - temperatura topnienia mieszaniny niegu i salmiaku) i 100°F, będšcej naturalnš temperaturš ciała ludzkiego. Obecnie skalę Fahrenheita definiuje się przez przyporzšdkowanie 0°C wartoci 32°F oraz 100°C - 212°F. Jednostkš temperatury w tej skali jest jeden stopień Fahrenheita. Zwišzek pomiędzy temperaturš w skali Celsjusza i Fahrenheita ma postać:
Tf = 32 + Tc Tc = (Tf - 32)
4) Skala Réaumura - powstała przez przyporzšdkowanie temperaturze 0°C wartoci 0°R,
a temperaturze 100°C wartoci 80°R. Jednostkš w tej skali jest jeden stopień Reumera. Skala ta nie jest obecnie stosowana.
Tr = Tc Tc = Tr
5) Skala Rankine'a - powstała przez przyporzšdkowanie punktowi potrójnemu wody wartoci 491,688°Rank. Jednostkš temperatury w tej skali jest jeden stopień Rankine'a. Pomiędzy wartociš w skali Rankine'a a wartociš w skali Fahrenheita zachodzi zwišzek:
Trank = Tf + 459,67
6) Międzynarodowa Praktyczna Skala Temperatur - zamiennie skala Kelvina i Celsjusza.
III.- ródła
1.- Ilustrowana Encyklopedia dla Wszystkich "Fizyka", Warszawa, WNT, 1985/87/91
2.- Encyklopedia Fizyki, Warszawa, PWM, 1974
3.- Eric M. Rogers, Fizyka dla dociekliwych cz. III, Warszawa, PWN, 1986
Wygenerowano: 04-10-2003 07:06:06