Bendros žinios apie temperatūrą (8)
Temperatūra yra vienas iš pagrindinių SI sistemos apibrėžiamų fizikinių dydžių. Ji matuojama skirtingomis skalėmis (Kelvino, Celsijaus, Farenheito, Reomiūro), todėl dažnai reikia žinoti tarpusavio skalių analitines priklausomybes.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Temperatūra yra vienas iš pagrindinių SI sistemos apibrėžiamų fizikinių dydžių. Tai skaliarinis dydis, apibūdinantis kūno arba aplinkos šiluminę energiją ir proporcingas vidutinei kinetinei dalelių (molekulių, atomų, elektronų ir t.t.) energijai. Kuo temperatūra aukštesnė, tuo didesnė ši energija. Temperatūra, skirtingai nuo kitų pagrindinių fizikinių dydžių, apibūdina ne ekstensyvias, tai yra kiekybines, o intensyvias, kokybines, sistemos savybes. Tikslų temperatūros apibrėžimą galima gauti naudojantis termodinamikos dėsniais.
1848 m. lordas Kelvinas pasiūlė termodinaminę temperatūros skalę. Ji pagrįsta Karno ciklu, kai idealus šiluminis variklis iš vienos talpos, kurios temperatūra T2, paima šilumos kiekį Q2% ir perduoda į kitą talpą, kurios temperatūra T1, šilumos kiekį Q1. Jeigu T2 > T1, šiluminė energija atlieka darbą, proporcingą temperatūrų skirtumui:
(1)
Čia darbas A= Q2 –Q1. Išmatavus atliktą darbą A ir šilumos kiekį Q2, galima rasti temperatūros matavimo būdą, nepriklausantį nuo šilumą nešančios medžiagos savybių. Tam reikia pasirinkti vieną pastovią temperatūrą, pavyzdžiui, T1, lygią ledo tirpimo temperatūrai, ir skalės dalijimo vienetą. Kita temperatūra T2 randama iš formulės
(2)
kuri gaunama iš aukščiau pateiktos lygties.
Taip apibrėžta skalė vadinama termodinamine skale. Termodinaminėje skalėje temperatūros vienetas yra kelvinas, kuris apibrėžiamas kaip vandens trigubojo taško (0,01ºC) termodinaminės temperatūros 1/273,16 dalis.
Temeratūrą gali būti matuojama įvariais metodais irskirtingose matavimų skalėse. Pasaulyje dažnai sutinkamos 4 temperatūros matavimų skalės (yra ir daugiau): Kelvino, Celsijaus, Farenheito ir Reomiūro.
Kelvino skalė yra bazinė SI sistemoje. Ji dar vadinama termodinamine temperatūros skale. Kelvino skalė pasižymi tuo, jog joje nėra neigiamų temperatūrų - jos nulis sutampa su absoliutiniu nuliu ir atitinka būseną, kurioje molekulės ir atomai turi mažiausią įmanomą šiluminę energiją. Tokioje temperatūroje idealių dujų tūris yra nulinis - norint gauti mažesnę temperatūrą, dujų turis turi būti neigiamas - kas fiziškai yra neįmanoma. Norint iš Celsijaus skalės gauti Kelvinus, reikia naudoti sekančią išraišką:
K = °C + 273,16 (3)
Celsijaus skalė labai paplitusi Europinėje pasaulio dalyje buitinėms reikmėms nusakyti temperatūrą. Skalės nulis sutampa su vandens užšalimo-tirpimo temperatūra, o 100 oC atitinka vandens virimo temperatūrą. Kelvinoje skalėje absoliutus nulis Celsijaus skalėje atitinka -273,6 oC. Žinant temperatūrą Kelvinais, Celsijaus laipsnius galima nustatyti pagal (4) išraišką:
°C = K - 273,16 (4)
Farenheito skalė labiausiai paplitusi JAV ir kai kuriose kitos šalyse. Farenheito skalė parinkta, remiantis dviem atskaitos taškais (0F atitinka vandens ir druskos mišinio užšalimo temperatūrą, o 100F - vidutinę žmogaus kūno temperatūrą). Vandens užšalimo-tirpimo temperatūra (0 oC) atitinka 32 oF; vandens virimo temperatūra (100 oC) - 212 oF. Žinant temperatūrą pagal Celsijų, galima surasti temperatūrą pagal Farengeitą (5):
F = 1.8°C + 32 = 9/5°C + 32 (5)
Reomiūro skalė gana retai sutinkama moksliniuose darbuose, tačiau naudojama kai kuriose vietovėse buitinėms reikmėms. Atraminiai skalės taškai sutampa su Celsijaus skalės taškais - vandens užšalimo-tirpimo temperatūra ir vandens virimo temperatūra, o skalės reikšmė nustatoma kaip aštuonesdešimtoji intervalo tarp atraminių taškų dalis. Vadinasi su Celsijaus skale galioja (6) priklausomybė:
R = 0.8 °C (6)
Naudota literatūra:
1. R. Kažys, Neelektrinių dydžių matavimo metodai., Kaunas, Technologija, 1997.
2. Temperatūros matavimo vienetai. http://lt.wikipedia.org/wiki/Temperat%C5%ABra
3. Temperatūrų skalės http://www.termopribor.ru/mesure.html