Absoluuttinen nollalämpötila - molekyylien liikkeen pysähtymispiste

2024 Kirjoittaja: Henry Conors | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-02-12 06:48

Termi "lämpötila" ilmestyi aikana, jolloin fyysikot ajattelivat, että lämpimät kappaleet koostuvat suuremmasta määrästä tiettyä ainetta - kaloria - kuin samat kappaleet, mutta kylmät. Ja lämpötila tulkittiin arvoksi, joka vastaa kehon kalorimäärää. Siitä lähtien minkä tahansa kehon lämpötila on mitattu asteina. Mutta itse asiassa se on liikkuvien molekyylien kineettisen energian mitta, ja tämän perusteella se tulisi mitata jouleina C-yksikköjärjestelmän mukaisesti.

Absoluuttisen nollalämpötilan käsite tulee termodynamiikan toisesta pääsäännöstä. Sen mukaan lämmön siirtäminen kylmästä kehosta kuumaan on mahdotonta. Tämän käsitteen esitteli englantilainen fyysikko W. Thomson. Fysiikan saavutuksistaan Englannin kuningatar myönsi hänelle jalotittelin "lordi" ja arvonimen "Paroni Kelvin". Vuonna 1848 W. Thomson (Kelvin) ehdotti lämpötila-asteikon käyttöä, jossa hän otti äärimmäistä kylmyyttä vastaavan absoluuttisen nollalämpötilan lähtöpisteeksi ja otti celsiusasteet jakohinnaksi. Kelvin-yksikkö on 1/27316 veden kolmoispisteen lämpötilasta (noin 0 astetta C), ts. lämpötila, jossa puhdasta vettä välittömästiSitä on kolmessa muodossa: jää, nestemäinen vesi ja höyry. Absoluuttinen nollalämpötila on alin mahdollinen alhainen lämpötila, jossa molekyylien liike pysähtyy, eikä aineesta ole enää mahdollista saada lämpöenergiaa. Siitä lähtien absoluuttinen lämpötila-asteikko on nimetty hänen mukaansa.

Lämpötilaa mitataan eri asteikoilla

Yleimmin käytetty lämpötila-asteikko on nimeltään Celsius-asteikko. Se perustuu kahteen seikkaan: veden faasimuutoksen lämpötilaan nesteestä höyryksi ja vedestä jääksi. A. Celsius vuonna 1742 ehdotti vertailupisteiden välisen etäisyyden jakamista 100 väliin ja veden kiehumispisteen ottamista nollaksi, kun taas jäätymispiste on 100 astetta. Mutta ruotsalainen K. Linnaeus ehdotti päinvastoin. Siitä lähtien vesi jäätyy nollassa A. Celsius-asteessa. Vaikka sen pitäisi kiehua täsmälleen celsiusasteessa. Absoluuttinen nollapiste Celsius-asteina on miinus 273,16 celsiusastetta.

On olemassa useita muita lämpötila-asteikkoja: Fahrenheit, Réaumur, Rankine, Newton, Roemer. Niillä on erilaiset viitepisteet ja asteikkoarvot. Esimerkiksi Reaumur-asteikko on rakennettu myös veden kiehumisen ja jäätymisen mittareille, mutta siinä on 80 jakoa. Fahrenheit-asteikko, joka ilmestyi vuonna 1724, on käytössä jokapäiväisessä elämässä vain joissakin maailman maissa, mukaan lukien USA; vertailupisteet: yksi on vesijään ja ammoniakin seoksen lämpötila ja toinen on ihmiskehon lämpötila. Asteikko on jaettu sataan osa-alueeseen. Nolla Celsius vastaa 32 astetta Fahrenheit. Asteiden muuntaminen Fahrenheitiksi voidaan tehdä kaavalla: F \u003d 1,8 C + 32. Käänteinen käännös: C \u003d (F -32)/1, 8, jossa: F - Fahrenheit-astetta, C - Celsius-astetta. Jos olet liian laiska laskemaan, siirry Celsius-Fahrenheit-muunnospalveluun verkossa. Kirjoita ruutuun Celsius-asteiden lukumäärä, napsauta "Laske", valitse "Fahrenheit" ja napsauta "Aloita". Tulos tulee näkyviin välittömästi.

Rankin-asteikko on nimetty englantilaisen (tarkemmin skotlantilaisen) fyysikon William J. Rankinin mukaan, joka oli Kelvinin entinen aikalainen ja yksi teknisen termodynamiikan luojista. Hänen mittakaavassaan on kolme tärkeää kohtaa: alku on absoluuttinen nolla, veden jäätymispiste on 491,67 Rankine-astetta ja veden kiehumispiste 671,67 astetta. Veden jäätymisen ja kiehumisen välinen jako sekä Rankinen että Fahrenheitin lämpötilassa on 180.

Useinta osaa näistä vaaoista käyttävät yksinomaan fyysikot. Ja 40 % kyselyyn vastanneista amerikkalaisista lukiolaisista näinä päivinä sanoi, että he eivät tiedä mitä absoluuttinen nollalämpötila on.