Параграф 4 Физика 8 класс Пёрышкин | Конспект

Температура

Определение температуры

Температура — это физическая величина, характеризующая степень нагретости или охлажденности тела. В повседневной жизни мы ощущаем температуру через прикосновение, когда можем определить, теплый или холодный предмет перед нами. Температура связана с такими явлениями, как плавление парафина, замерзание воды или нагревание металлов. Например, одна рука, опущенная в горячую воду, а другая — в холодную, будут ощущать разницу в температуре, что связано с передачей тепла между телами. Температура напрямую влияет на агрегатные состояния веществ и их физические свойства. Для точного определения температуры используют приборы — термометры, которые измеряют ее по разным шкалам.

Как измеряют температуру

Измерение температуры производится при помощи термометров. Основной принцип работы термометра основан на тепловом равновесии: когда термометр и тело приходят к одинаковой температуре, они обмениваются теплом. В жидкостных термометрах используется расширение жидкости при нагревании, что позволяет точно фиксировать изменение температуры. Жидкость в капилляре термометра движется вверх при нагревании и опускается при охлаждении, показывая значение температуры на шкале. Помимо жидкостных, существуют газовые и электрические термометры, работающие по другим принципам. Выбор термометра зависит от условий измерения и диапазона температур. Для измерения высоких температур применяются термопары и оптические пирометры.

Шкалы измерения температуры

Существуют разные температурные шкалы, основными из которых являются шкала Цельсия и шкала Кельвина. Шкала Цельсия была предложена в XVIII веке и использует точки замерзания и кипения воды в качестве основных отметок: 0 °C — температура замерзания воды и 100 °C — температура кипения. Деление шкалы происходит на 100 равных частей, каждая из которых соответствует изменению температуры на 1 °C. Шкала Кельвина была разработана для описания абсолютной температуры и начинается с абсолютного нуля, равного -273,15 °C. В шкале Кельвина используется единица измерения, равная 1 °C, но отсчет идет от абсолютного нуля, когда движение молекул полностью прекращается. Связь между шкалами выражается формулой: T=t+273T = t + 273T=t+273.

Температура и кинетическая энергия молекул

Температура напрямую связана с кинетической энергией движения молекул. Чем выше температура, тем больше средняя кинетическая энергия молекул вещества. Это означает, что при нагревании молекулы начинают двигаться быстрее и интенсивнее сталкиваются друг с другом. Температура определяет среднюю энергию хаотического движения молекул и является мерой этой энергии. Именно это свойство делает температуру важным параметром в описании тепловых процессов и агрегатных состояний вещества. При равной температуре средняя кинетическая энергия молекул разных веществ одинакова, что подтверждается экспериментальными данными.

Абсолютный нуль и шкала Кельвина

Понятие абсолютного нуля — это состояние, при котором движение молекул практически прекращается. Абсолютный нуль соответствует температуре -273,15 °C по шкале Цельсия и является теоретической точкой, которую невозможно достигнуть на практике. Шкала Кельвина используется для описания температур ниже точки замерзания воды и удобна для научных расчетов. В этой шкале каждая степень соответствует изменению кинетической энергии молекул, и 0 К — это полное отсутствие теплового движения. Абсолютный нуль важен для понимания пределов охлаждения вещества и является основой для исследований в области криогеники и физики низких температур.