48. Температура. Визначення температури газовим термометром.

Температу́ра— фізична величина, яка окреслює здатність макроскопічної системи (тіла), що знаходиться в стані термодинамічної рівноваги, до теплопередачі. Позначається літерою T або t.

В стані рівноваги температура має однакове значення для всіх макроскопічних частин системи. Якщо в системі два тіла мають однакову температуру, то між ними не відбувається передачі кінетичної енергії часток (тепла). Якщо існує різниця температур, то тепло переходить від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою.

Температура також відіграє важливу роль у багатьох галузях науки, включаючи фізику, хімію і біологію.

Для вимірювання температури вибирається певний термодинамічний параметр термометричної речовини. Вимірювання цього параметра однозначно пов'язується із зміною температури.

В газовій Т. термометричною властивістю є температурна залежність тиску газу (при постійному об'ємі) або об'єму газу (при постійному тиску), відповідно розрізняють — газовий термометр постійного об'єму і газовий термометр постійного тиску. Термометрична речовина в цих термометрах — газ, що наближається по своїх властивостях до ідеального. Рівняння стану ідеального газу pv = RT встановлює зв'язок абсолютної температури Т з тиском р (при постійному об'ємі V) або Т з об'ємом V (при постійному тиску). Газовим термометром вимірюють термодинамічну температуру. Точність приладу залежить від міри наближення використовуваного газу (азот, гелій) до ідеального.

48. Шкала Цельсія та абсолютна шкала температури.

Градус Цельсія (°C) — одиниця виміру температури, подібна до Кельвіна. Широко використовується в побуті.

Градус Цельсія названий на честь шведського вченого Андерса Цельсія, За нуль за шкалою Цельсія приймалася точка плавлення льоду, а за 100 градусів — точка кипіння води при стандартному атмосферному тиску. Ця шкала є лінійною в інтервалі 0—100° і лінійно продовжується в області нижче 0° та вище 100°.

Початкове визначення градуса Цельсія залежало від значення стандартного атмосферного тиску (температура кипіння води, як і температура плавлення льоду, залежить від тиску). Це не дуже зручно для стандартизації одиниці вимірювання. За сучасним означенням, величина градуса Цельсія дорівнює одному Кельвіну, а нуль шкали Цельсія встановлений таким чином, що температура потрійної точки води становить 0,01 °C. В результаті шкали Цельсія та Кельвіна зсунуті на 273,15:

°C = K − 273,15

Температуру за шкалою Цельсія заведено позначати малою латинською літерою t, а абсолютну температуру — великою латинською літерою T.

50. Рівняння Клапейрона.

Згідно з рівнянням стану ідеального газу (або рівняння Клапейрона-Менделєєва), характеристики ідеального газу задовільняють рівність

,

де p — тиск, V — об'єм, m — маса, T — температура газу відповідно, μ — молярна маса газу, R — газова стала.

Газ сталої маси може перебувати в різних станах з різними параметрами:

Оскільки праві частини обох виразів однакові, то, порівнюючи їх ліві частини, отримаємо рівняння, справедливе для газу незмінної маси:

або

Останнє рівняння називають рівнянням Клапейрона (об'єднаним газовим законом).

Процеси, які відбуваються за незмінного значення одного з параметрів ідеального газу сталої маси m і молярної маси μ називають ізопроцесами. Оскільки жоден із параметрів газу не може бути строго фіксованим, то ізопроцес — це ідеалізована модель стану ідеального газу. Ізотермічним процесом називається процес, в якому маса газу, молярна маса газу та його температура є константами.

Якщо до ізотермічного процесу застосувати рівняння Клапейрона, то з урахуванням сталості температури T₁ = T₂ воно набуде вигляду

p₁V₁ = p₂V₂

або

p₁V₁ = const,

тобто, для деякої маси газу добуток тиску газу на об'єм за незмінної температури є сталою величиною.