Hər bir insan hər gün temperatur anlayışı ilə qarşılaşır. Termin gündəlik həyatımıza möhkəm şəkildə daxil oldu: biz mikrodalğalı sobada yeməyi qızdırırıq və ya sobada yemək bişiririk, çöldəki hava ilə maraqlanırıq və ya çaydakı suyun soyuq olub olmadığını öyrənirik - bütün bunlar bu konsepsiya ilə sıx bağlıdır. Və temperatur nədir, bu fiziki parametr nə deməkdir, hansı üsulla ölçülür? Bu və digər suallara məqalədə cavab verəcəyik.
Fiziki kəmiyyət
Termodinamik tarazlıqda olan təcrid olunmuş sistem baxımından temperaturun nə olduğunu nəzərdən keçirək. Termin latın dilindən gəlir və "düzgün qarışdırma", "normal vəziyyət", "mütənasiblik" deməkdir. Bu dəyər istənilən makroskopik sistemin termodinamik tarazlığının vəziyyətini xarakterizə edir. İzolyasiya edilmiş bir sistem tarazlıqdan çıxdıqda, zaman keçdikcə enerjinin daha çox qızdırılan cisimlərdən daha az qızdırılanlara keçidi baş verir. Nəticə bütün sistemdə temperaturun bərabərləşməsi (dəyişməsi) olur. Bu, termodinamikanın ilk postulatıdır (sıfır prinsipi).
Temperatur müəyyən edirsistemin tərkib hissəciklərinin enerji səviyyələri və sürətləri üzrə paylanması, maddələrin ionlaşma dərəcəsi, cisimlərin tarazlıq elektromaqnit şüalanmasının xassələri, şüalanmanın ümumi həcm sıxlığı. Termodinamik tarazlıqda olan bir sistem üçün sadalanan parametrlər bərabər olduğundan onlar adətən sistemin temperaturu adlanır.
Plazma
Tarazlıq cisimləri ilə yanaşı, dövlətin bir-birinə bərabər olmayan bir neçə temperatur dəyəri ilə xarakterizə olunduğu sistemlər var. Plazma yaxşı bir nümunədir. O, elektronlardan (yüngül yüklü hissəciklər) və ionlardan (ağır yüklü hissəciklər) ibarətdir. Onlar toqquşduqda enerji sürətlə elektrondan elektrona və iondan iona keçir. Ancaq heterojen elementlər arasında yavaş bir keçid var. Plazma elektronların və ionların ayrı-ayrılıqda tarazlığa yaxın olduğu bir vəziyyətdə ola bilər. Bu halda, hər növ hissəcik üçün ayrı-ayrı temperaturlar götürülə bilər. Lakin bu parametrlər bir-birindən fərqli olacaq.
Maqnitlər
Hissəciklərin maqnit momentinə malik olduğu cisimlərdə enerji ötürülməsi adətən yavaş-yavaş baş verir: translyasiyadan maqnit sərbəstlik dərəcələrinə, bu anın istiqamətlərini dəyişmək imkanı ilə bağlıdır. Bədənin kinetik parametrlə üst-üstə düşməyən bir temperaturla xarakterizə olunduğu dövlətlər olduğu ortaya çıxır. Elementar hissəciklərin translyasiya hərəkətinə uyğundur. Maqnit temperaturu daxili enerjinin bir hissəsini təyin edir. Bu ya müsbət, ya da ola bilərmənfi. Hizalanma prosesi zamanı enerji yüksək dəyərə malik hissəciklərdən, həm müsbət, həm də mənfi olduqda, aşağı temperatur dəyərinə malik hissəciklərə ötürüləcəkdir. Əks halda, bu proses əks istiqamətdə davam edəcək - mənfi temperatur müsbətdən "daha yüksək" olacaq.
Bu nə üçün lazımdır?
Paradoks ondan ibarətdir ki, orta insan həm gündəlik həyatda, həm də sənayedə ölçmə prosesini həyata keçirmək üçün temperaturun nə olduğunu bilməyə belə ehtiyac duymur. Xüsusilə uşaqlıqdan bəri bu terminlərlə tanış olduğumuz üçün bunun bir obyektin və ya ətraf mühitin qızdırma dərəcəsi olduğunu başa düşməsi kifayət edəcəkdir. Həqiqətən də, bu parametri ölçmək üçün nəzərdə tutulmuş praktiki cihazların əksəriyyəti əslində istilik və ya soyutma səviyyəsi ilə dəyişən maddələrin digər xüsusiyyətlərini ölçür. Məsələn, təzyiq, elektrik müqaviməti, həcm və s. Bundan əlavə, bu cür oxunuşlar əl ilə və ya avtomatik olaraq istədiyiniz dəyərə çevrilir.
Belə çıxır ki, temperaturu təyin etmək üçün fizikanı öyrənməyə ehtiyac yoxdur. Planetimizin əhalisinin əksəriyyəti bu prinsiplə yaşayır. Televiziya açıqdırsa, o zaman yarımkeçirici cihazların keçici proseslərini başa düşməyə, elektrikin çıxışda haradan gəldiyini və ya siqnalın peyk yeməyinə necə gəldiyini öyrənməyə ehtiyac yoxdur. İnsanlar öyrəşiblər ki, hər sahədə sistemi düzəldə və ya sazlaya bilən mütəxəssislər var. Layman beynini yormaq istəmir, çünki qurtum içərkən "qutuda" seriala və ya futbola baxmaq harada daha yaxşıdırsoyuq pivə.
bilmək istəyirəm
Amma elə insanlar var ki, çox vaxt tələbələrdir ki, onlar ya öz maraqları çərçivəsində, ya da zərurət üzündən fizikanı öyrənməyə və əslində temperaturun nə olduğunu müəyyən etməyə məcbur olurlar. Nəticədə onlar öz axtarışlarında termodinamikanın vəhşiliyinə düşür və onun sıfır, birinci və ikinci qanunlarını öyrənirlər. Bundan əlavə, maraqlanan bir ağıl Carnot dövrlərini və entropiyanı dərk etməli olacaq. Və səyahətinin sonunda o, şübhəsiz ki, temperaturun işlək maddənin növündən asılı olmayan, geri çevrilən istilik sisteminin parametri kimi tərifinin bu konsepsiyanın duyğusuna aydınlıq gətirməyəcəyini etiraf edəcəkdir. Bununla belə, görünən hissə beynəlxalq vahidlər sistemi (SI) tərəfindən qəbul edilən bəzi dərəcələr olacaqdır.
Kinetik enerji kimi temperatur
Daha çox "mənəvi" yanaşma molekulyar-kinetik nəzəriyyə adlanır. İstiliyin enerji formalarından biri kimi qəbul edilməsi fikrini formalaşdırır. Məsələn, molekulların və atomların kinetik enerjisi, çoxlu sayda təsadüfi hərəkət edən hissəciklər üzərində orta hesabla alınan bir parametr, ümumiyyətlə cismin temperaturu adlanan bir ölçüyə çevrilir. Beləliklə, qızdırılan sistemin hissəcikləri soyuqdan daha sürətli hərəkət edir.
Baxılan termin hissəciklər qrupunun orta kinetik enerjisi ilə sıx əlaqəli olduğundan, temperatur vahidi kimi jouldan istifadə etmək tamamilə təbii olardı. Bununla belə, bu baş vermir, bu, elementarın istilik hərəkətinin enerjisi ilə izah olunurhissəciklər joule nisbətən çox kiçikdir. Buna görə də onun istifadəsi əlverişsizdir. İstilik hərəkəti xüsusi çevirmə əmsalı vasitəsilə joullardan alınan vahidlərlə ölçülür.
Temperatur vahidləri
Bu gün bu parametri göstərmək üçün üç əsas vahiddən istifadə olunur. Ölkəmizdə temperatur adətən Selsi ilə ölçülür. Bu ölçü vahidi suyun donma nöqtəsinə əsaslanır - mütləq dəyər. O, başlanğıc nöqtəsidir. Yəni buzun əmələ gəlməyə başladığı suyun temperaturu sıfırdır. Bu vəziyyətdə su nümunəvi bir tədbir kimi xidmət edir. Bu konvensiya rahatlıq üçün qəbul edilmişdir. İkinci mütləq dəyər buxarın temperaturudur, yəni suyun maye haldan qaz halına keçdiyi andır.
Növbəti vahid Kelvindir. Bu sistemin istinad nöqtəsi mütləq sıfır nöqtəsi hesab olunur. Beləliklə, bir dərəcə Kelvin bir dərəcə Selsiyə bərabərdir. Fərq yalnız geri sayımın başlanğıcıdır. Kelvində sıfırın mənfi 273,16 dərəcə Selsiyə bərabər olacağını alırıq. 1954-cü ildə Çəkilər və Ölçülər üzrə Baş Konfransda temperatur vahidi üçün “Kelvin dərəcəsi” ifadəsini “kelvin” ilə əvəz etmək qərara alındı.
Üçüncü ümumi ölçü vahidi Farenheitdir. 1960-cı ilə qədər onlar bütün ingilisdilli ölkələrdə geniş istifadə olunurdu. Ancaq bu gün ABŞ-da gündəlik həyatda bu vahiddən istifadə edin. Sistem yuxarıda təsvir edilənlərdən əsaslı şəkildə fərqlənir. Başlanğıc nöqtəsi kimi götürülüb1:1:1 nisbətində duz, ammonyak və su qarışığının donma nöqtəsi. Beləliklə, Fahrenheit şkalası ilə suyun donma nöqtəsi plus 32 dərəcə, qaynama nöqtəsi isə plus 212 dərəcədir. Bu sistemdə bir dərəcə bu temperaturlar arasındakı fərqin 1/180 hissəsinə bərabərdir. Beləliklə, 0 ilə +100 dərəcə Fahrenheit diapazonu -18 ilə +38 Selsi diapazonuna uyğundur.
Mütləq sıfır temperatur
Bu parametrin nə demək olduğunu anlayaq. Mütləq sıfır ideal qazın təzyiqinin sabit bir həcmdə itdiyi məhdudlaşdırıcı temperaturdur. Bu təbiətdəki ən aşağı dəyərdir. Mixailo Lomonosovun proqnozlaşdırdığı kimi, "bu, soyuqluğun ən böyük və ya sonuncu dərəcəsidir". Avoqadronun kimyəvi qanunu bundan irəli gəlir: eyni temperatur və təzyiqdə bərabər həcmli qazlar eyni sayda molekul ehtiva edir. Bundan nə nəticə çıxarır? Qazın təzyiqinin və ya həcminin itdiyi minimum temperatur var. Bu mütləq dəyər sıfır Kelvinə və ya 273 dərəcə Selsiyə uyğundur.
Günəş sistemi haqqında bəzi maraqlı faktlar
Günəşin səthində temperatur 5700 Kelvinə, nüvənin mərkəzində isə 15 milyon Kelvinə çatır. Günəş sisteminin planetləri istilik səviyyəsinə görə bir-birindən çox fərqlidir. Beləliklə, Yerimizin nüvəsinin temperaturu Günəşin səthindəki temperaturla təxminən eynidir. Yupiter ən isti planet hesab olunur. Onun nüvəsinin mərkəzindəki temperatur Günəşin səthindən beş dəfə yüksəkdir. Və burada parametrin ən aşağı dəyəri varayın səthində qeydə alınmışdır - bu, cəmi 30 kelvin idi. Bu dəyər Plutonun səthindən də aşağıdır.
Yer Faktları
1. Bir insanın qeydə aldığı ən yüksək temperatur 4 milyard dərəcə Selsi olub. Bu dəyər Günəşin nüvəsinin temperaturundan 250 dəfə yüksəkdir. Rekord təxminən 4 kilometr uzunluğunda olan ion toqquşdurucuda Nyu York Brukhaven Təbii Laboratoriyası tərəfindən müəyyən edilib.
2. Planetimizdəki temperatur da həmişə ideal və rahat deyil. Məsələn, Yakutiyanın Verxnoyansk şəhərində qışda temperatur mənfi 45 dərəcəyə enir. Lakin Efiopiyanın Dallol şəhərində vəziyyət əksinədir. Orada illik orta temperatur +34 dərəcədir.
3. İnsanların işlədiyi ən ekstremal şərait Cənubi Afrikadakı qızıl mədənlərində qeydə alınır. Mədənçilər üç kilometr dərinlikdə + 65 dərəcə Selsi temperaturunda işləyirlər.
