Температура

Най-важното от урока

Температурата е мярка за средната кинетична енергия на частиците на веществото.
Топлинно равновесие се постига, когато допрени тела изравнят температурите си.
Скала на Целзий ($^{\circ}\text{C}$): $0 \ ^{\circ}\text{C}$ - топене на лед, $100 \ ^{\circ}\text{C}$ - кипене на вода.
Скала на Келвин ($\text{K}$): $0 \ \text{K}$ (абсолютна нула) е най-ниската възможна температура.
Връзка между скалите: $T(\text{K}) = t(^{\circ}\text{C}) + 273,15$.

Топлинно равновесие е състояние, при което две или повече допрени тела имат еднаква температура и между тях се прекратява топлообменът.

Температурата е физична величина, която характеризира степента на нагрятост на телата. По-топлите тела имат по-висока температура.

Ако потопите студен предмет в гореща вода, след известно време предметът и водата ще достигнат една и съща температура и ще бъдат в топлинно равновесие.

Тяло А има температура $20 \ ^{\circ}\text{C}$, а тяло Б – $80 \ ^{\circ}\text{C}$. Ако ги допрем, в каква посока ще се осъществи топлообмен?

Отговор: Топлообменът ще е от по-топлото тяло Б към по-студеното тяло А, докато температурите им се изравнят.

Скалата на Целзий използва две опорни точки: температурата на топене на леда ($0 \ ^{\circ}\text{C}$) и температурата на кипене на водата ($100 \ ^{\circ}\text{C}$) при нормално атмосферно налягане.

Мерната единица е градус Целзий ($^{\circ}\text{C}$).

$Диаграма, илюстрираща температурната скала на Целзий чрез показване на две референтни точки, разположени хоризонтално една до друга. Отляво е представен вертикален стъклен термометър, потопен в прозрачен съд, който съдържа топящ се лед и вода. Нивото на термометричната течност в капилярната тръбичка на левия термометър е позиционирано на долната опорна точка и е ясно обозначено като $0 \ ^{\circ}\text{C}$, както на скалата на термометъра, така и до съда. Отдясно е представен втори идентичен вертикален стъклен термометър, потопен в прозрачен съд, съдържащ вряща вода, от която излиза пара. Нивото на термометричната течност в капилярната тръбичка на десния термометър е позиционирано на горната опорна точка и е ясно обозначено като $100 \ ^{\circ}\text{C}$, както на скалата на термометъра, така и до съда. И двата термометъра имат видима градуирана скала.$

Каква е температурната разлика в градуси Целзий между кипенето на водата и топенето на леда?

Отговор: $100 \ ^{\circ}\text{C} - 0 \ ^{\circ}\text{C} = 100 \ ^{\circ}\text{C}$.

Топлинно движение се нарича хаотичното, непрекъснато движение на градивните частици на веществото (атоми, молекули).

Температурата е мярка за средната кинетична енергия на топлинното движение на частиците. При повишаване на температурата, частиците се движат по-бързо (по-интензивно).

Молекулите на горещия въздух се движат средно по-бързо от молекулите на студения въздух.

Какво се случва със средната кинетична енергия на водните молекули, когато охлаждаме вода от $50 \ ^{\circ}\text{C}$ до $10 \ ^{\circ}\text{C}$?

Отговор: Средната им кинетична енергия намалява, защото температурата се понижава.

Абсолютна нула е най-ниската възможна температура, при която топлинното движение на частиците се прекратява. Тя е равна на $-273,15 \ ^{\circ}\text{C}$.

Скалата на Келвин започва от абсолютната нула ($0 \ \text{K}$).

Мерната единица е келвин ($\text{K}$). Температурна разлика от $1 \ \text{K}$ е равна на разлика от $1 \ ^{\circ}\text{C}$.

${Диаграма, сравняваща абсолютната температурна скала (Келвин) и скалата на Целзий, показваща съответствията за абсолютна нула ($0 \ \text{K}$ и $-273,15 \ ^{\circ}\text{C}$), точката на топене на леда ($273,15 \ \text{K}$ и $0 \ ^{\circ}\text{C}$) и точката на кипене на водата ($373,15 \ \text{K}$ и $100 \ ^{\circ}\text{C}$).}$

\[ T(\text{K}) = t(^{\circ}\text{C}) + 273,15 \] Където $T$ е температурата в келвини, а $t$ е температурата в градуси Целзий. За повечето задачи може да се използва закръглената стойност 273.

Преобразувайте $20 \ ^{\circ}\text{C}$ в келвини (използвайте $273$).

Решение: $T = 20 + 273 = 293 \ \text{K}$.

Задачи за упражнение

Лесна: Температурата на човешкото тяло е около $37 \ ^{\circ}\text{C}$. Колко е тази температура в келвини? (Използвайте $273$).

Прилагаме формулата: $T = t + 273$.
$T = 37 + 273 = 310 \ \text{K}$.

Средна: Температурата на течния азот е $77 \ \text{K}$. Колко е тази температура в градуси Целзий? (Използвайте $273,15$).

Преобразуваме формулата: $t = T - 273,15$.
$t = 77 - 273,15 = -196,15 \ ^{\circ}\text{C}$.

Трудна: Температурата на едно тяло се увеличава с $25 \ ^{\circ}\text{C}$. С колко келвина се е увеличила температурата му? Обосновете се.

Температурата се е увеличила с $25 \ \text{K}$.
Обосновка: По определение температурна разлика от $1 \ ^{\circ}\text{C}$ е равна на температурна разлика от $1 \ \text{K}$. Следователно, промяна в температурата има еднаква числена стойност и в двете скали.

20. Температура

Избери решение на задача: