Температура

Что такое абсолютная температура

Автор

Абсолютная температура — это температура, измеренная с помощью термометра, который заполнен идеальным газом, и отсчитываемая от точки, лежащей на 273° шкалы Цельсия ниже температуры тающего льда (абсолютный нуль). Показания всякого термометра, вообще говоря, зависят от выбора вещества, величину расширения которого мы берем за меру температуры. Так, показания ртутного термометра несколько отличаются от показаний термометра спиртового и так далее.

Происходит это вследствие того, что законы расширения различных веществ при нагревании различны. Избавиться от этого произвола в определении температуры удалось следующим образом.

Опыт учит нас, что газы, в особенности трудно сжижаемые, как водород, гелий, азот, кислород и другие, при нагревании расширяются почти совершенно одинаково, а именно: при повышении t° на один градус Цельсия происходит увеличение объема этих газов на 1/273 объема, занимаемого газом при 0°С (при постоянном давлении). Поэтому, если объем газа при 0°С равен, скажем, 273 см3, то при 1°С он будет равен 274 см3, а при 100° — 373 см3 (закон Гей-Люссака).

Если же нагревание вести при постоянном объеме, то совершенно подобным же образом изменяется давление газа. На этом законе расширения и построена так называемая абсолютная шкала температуры. Абсолютная температура принимается пропорциональной объему газа, который нагревается при постоянном давлении, или давлению газа, нагревание которого происходит при постоянном объеме (на практике пользуются всегда вторым определением). 0°С принимается за 273° абсолютной температуры (а 100°С, следовательно, за 373° абсолютной температуры).

Если бы законы расширения газов сохраняли свою правильность при всех температурах, то при 0° абсолютной температуры, то есть при -273°С (точнее -273,09°С), объем газов должен бы быть равным нулю. Эта точка носит название абсолютного нуля. Из вышесказанного еще не видно, почему установленной таким образом шкале t° должно быть оказано предпочтение перед всеми другими, и какое право мы имеем назвать ее абсолютной шкалой.

Причины этого заключаются в следующем. В. Томсон (лорд Кельвин) показал, что основываясь на законах термодинамики, можно дать определение t°, вообще не зависящее от свойств какого-либо вещества, и что шкала t°, установленная таким образом с большой точностью, совпадает со шкалой газового (лучше всего водородного) термометра.

Совпадение было бы полное, если бы водород в точности следовал законам идеальных газов. Термодинамика дает нам возможность на основании отклонений от этих законов, обнаруживаемых водородом, вычислить, насколько это совпадение осуществлено в действительности. В честь Кельвина градус абсолютной температуры часто сокращенно обозначают буквой К.

Далее, кинетическая теория вещества, по которой тепло есть не что иное, как энергия беспорядочного движения частиц тел, показывает, что величина, названная нами абсолютной температурой, пропорциональна среднему значению живой силы теплового движения каждой частицы вещества.

Вот те соображения, по которым в науку и было введено понятие абсолютной температуры.

Из вышесказанного следует, что при абсолютном нуле движение молекул тела должно прекратиться. Самая низкая t°, которой удалось достигнуть на начало 20 века, испаряя при пониженном давлении жидкий гелий, равнялась приблизительно 0,9°К. Заметим еще, что из некоторых соображений вытекает, что хотя к абсолютному нулю, теоретически говоря, можно сколько угодно приблизиться, но принципиально исключена возможность построения машины,
с помощью которой абсолютного нуля можно было бы достигнуть.

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *