ozzy_ka
ბრავო მაესტრო
ჯგუფი: Members
წერილები: 5369
წევრი No.: 83896
რეგისტრ.: 3-February 09
|
#15594689 · 19 Sep 2009, 15:05 · · პროფილი · პირადი მიმოწერა · ჩატი
ტემპერატურა
ტემპერატურის ცნება (ლათინური სიტყვა ,,ტემპერატურა” სწორ შეფარდებას, ნორმალურ მდგომარეობას ნიშნავს) ბუნებისმეტყველების ერთ-ერთი ფუნდამენტური ცნებაა.
ტერმინი ,,ტემპერატურა“ წარმოიშვა ჯერ კიდევ მაშინ, როცა ხალხი თვლიდა, რომ უფრო ცხელი სხეული შეიცავს განსაკუთრებულ ნივთიერებას- სითბომბადს, ვიდრე ნაკლებად თბილი სხეული და შეხებისას ხდება ამ ნივთიერების გადასვლა ერთი სხეულიდან მეორეში.
ტემპერატურა ახასიათებს სხეულის მთბარობის ხარისხს (ცივი, თბილი, ცხელი),მაგრამ ეს სუბიექტური შეგრძნებებია. ასეთი განსაზღვრა მოკლებულია ფიზიკურ აზრს და არ იძლევა მისი განსაზღვრის საშუალებას.
ტემპერატურის ცნების მეცნიერული შინაარსი ეყრდნობა 1.სისტემის სითბური წონასწორობის პოსტულატს ( ნებისმიერი სისტემა, გარეშე ზემოქმედების არარსებობის განმავლობაში სითბური წონასწორობის მდგომარეობაშია და მას თვითონ ამ მდგომარეობიდან გამოსვლა არ შეუძლია) და 2.სითბური წონასწორობის თვისებებს:
1.თუ ორი სხეული იმყოფება სითბურ წონასწორობაში ერთი და იგივე მესამე სხეულთან,მაშინ ისინი სითბურ წონასწორობაში იმყოფებიან ერთმანეთთან(სითბური წონასწორობის ტრანზიტულობა).
2.არსებობს ისეთი ფიზიკური სიდიდე,რომლის მნიშვნელობაც წონასწორული სისტემის ყველა წერტილში ერთნაირია (ეს სიდიდე წარმოადგენს სითბური წონასწორობის მახასიათებელს და უწოდებენ ტემპერატურას) .
3.წონასწორობისას შესაძლებელია სისტემის ენერგიის ერთადერთი განაწილება მის ნაწილებზე.სისტემის ენერგიის გაზრდით იზრდება მისი ნაწილების ენერგია.
ამასთან დაკავშირებით ტემპერატურა შეიძლება განვიხილოთ,როგორც სისტემის წონასწორული მდგომარეობის მახასიათებელი ფუნქცია,რომელიც იზრდება სისტემის შინაგანი ენერგიის გაზრდით.
ტემპერატურის გაზომვის სირთულე იმაში მდგომარეობს, რომ მას არ ახასიათებს ადიტიურობის თვისება,ანუ არ შეიძლება მისი შედარება ეტალონთან. ამიტომ მის გასაზომად იყენებენ სხეულის მოცულობის, სიგრძის, წნევის დამოკიდებულებას ტემპერატურაზე.
ტემპერატურის გასაზომად პირველად გამოიყენეს სითბური გაფართოება. ტემპერატურის გასაზომი I ხელსაწყო-თერმოსკოპი დაამზადა გალილეო გალილეიმ 1597 წელს,რომელიც საშუალებას იძლეოდა გვემსჯელა ტემპერატურის მომატება-შემცირებაზე.
1724 წ. გერმანელმა მეცნიერმა ფარენგეიტმა დაამზადა I ვერცხლისწყლიანი თერმომეტრი,რომელზეც ყინულის დნობის ტემპერატურად მიღებული იყო 32 გრადუსი, წყლის დუღილის ტემპერატურად კი 212 გრადუსი. მათ შორის სკალა დაყოფილი იყო 180 ნაწილად.
1730 წ. ფრანგმა მეცნიერმა რეომიურმა გამოიგონა სპირტიანი თერმომეტრი. მის ტემპერატურულ სკალაზე 1°Rუდრის ყინულის დნობისას (0°R) და წყლის დუღილის (80°R) წერტილებს შორის ტემპერატურული ინტერვალის 1/80 ნაწილს.
1742 წ. კი შვედმა მეცნიერმა ცელსიუსმა დაამზადა ამჟამად ფართოდ გავრცელებული თერმომეტრი, რომლის 0° c შეესაბამება ყინულის დნობის, 100° c კი-წყლის დუღილის ტემპერატურას, ნორმალური ატმოსფერული წნევისას. მათ შორის სკალა დაყოფილია 100 ტოლ ნაწილად. ცელსიუსის სკალაზე მოცემულია ტემპერატურის როგორც დადებითი,ისე უარყოფითი მნიშვნელობები.
1°F = 9/5°c+ 32
1°R = 1,25 °C
თერმომეტრის გამოგონებას უდიდესი მნიშვნელობა ჰქონდა მეცნიერებისათვის, ვინაიდან მან მოგვცა სითბური მოვლენების რაოდენობრივი შესწავლის საშუალება, მაგრამ თერმომეტრში სხეულების სითბური თვისებების გამოყენებამ მიგვიყვანა სხვადასხვა ემპირიული სკალების მიღებამდე. წამოიჭრა ისეთი თერმომეტრის შექმნის აუცილებლობა, რომლის თერმომეტრული სხეულის თვისება ტემპერატურაზე დამოკიდებული იქნებოდა მკაცრი კანონით. ასეთ თერმომეტრს წარმოადგენს აირის თერმომეტრი , რომლის თერმომეტრული სხეული იდეალური აირია. ტემპერატურის ცვლილებაზე მსჯელობენ აირის წნევის ცვლილებით მუდმივი მოცულობისას (ან აირის მოცულობის ცვლილებით მუდმივი წნევისას).
იდეალური აირისათვის სრულდება შემდეგი პირობა: P/T=Const მდუღარე წყალში , შემდეგ კი მდნარ ყინულში და გავზომავთ წნევებს , მათი ფარდობა
P/P0=1,3661 ,
თუ ჩავთვლით , რომ წყლის დუღილისა და ყინულის დნობის ტემპერატურებს შორის სხვაობა 100-ია. გრადუსად მივიღეთ ამ ინტერვალის 1/100.
T-T0=100
P/P0=T/T0 = T0+100/T0 = 1+ 100/T0
1,3661 -1 = 100/T0
0,3661T0=100
T0=273,15K
ამრიგად, აირის სკალაზე ყინულის დნობის ტემპერატურა შეესაბამება 273,15K , წყლის დუღილის ტემერატურა კი 373,15K.
აირის სკალის 0 შეესაბამება -273,15°c ტემპერატურას . მას ტემპერატურის აბსოლუტურ ნულს უწოდებენ.
ტემპერატურის აბსოლუტური ნული სისტემის ისეთი მდგომარეობაა, რომლის დროსაც მას არ შეუძლია ენერგია მისცეს სხვა სისტემას, ვინაიდან მას არ გააჩნია უფრო დაბალი დონე, რომელზეც ის გადავა, თუ ენერგიას გასცემს.
აბსოლუტური ნულის დროს სისტემა ასრულებს ნულოვან რხევებს, რომელთაც შეესაბამება ნულოვანი ენერგია.
1848 წელს ინგლისელმა მეცნიერმა ტომსონმა (შემდგომში-ლორდი კელვინი) შექმნა ტემპერატურული სკალა მხოლოდ დადებითი მნიშვნელობებით. ამ სკალას კელვინის სკალა ეწოდება და იგი თერმოდინამიკაში გამოიყენება . მისი ერთი დანაყოფია 1K. კელვინი SI სისტემის ძირითადი ერთეულია. კელვინის სკალის 0 შეესაბამება აბსოლუტურ ნულს – ტემერატურას, რომლის ქვევით ტემპერატურის ცნებას ფიზიკური აზრი არა აქვს, ანუ ესაა ბუნებაში შესაძლო უმცირესი ზღვრული ტემპერატურა. ცხადია, იგი მიუღწევადია. დღეისათვის მიღწეულია აბსოლუტურ ნულზე 0,00001 K-ით მეტი ტემპერატურა.
მოლეკულურ – კინეტიკური თეორიის თვალსაზრისით თერმოდინამიკური ტემპერატურა – ესაა ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს სისტემის შემადგენელი ნაწილაკების ქაოსური, სითბური მოძრაობის ინტენსივობას და პროპორციულია ერთი ნაწილაკის გადატანითი მოძრაობის საშუალო კინეტიკური ენერგიისა:
Eკ= 1/2mV²
ამრიგად, ერთნაირი მასისა და სიჩქარის მქონე ნაწილაკებს ერთი და იგივე ტემპერატურა აქვთ.
ნაწილაკების საშუალო კინეტიკური ენერგია თერმოდინამიკურ ტემპერატურასთან K ბოლცმანის მუდმივითაა დაკავშირებული.
Eსაშ=i/2KT
სადაც i– თავისუფლების ხარისხთა რიცხვია.
აბსოლუტურ ნულზე შეწყდებოდა ნივთიერების შემადგენელი ნაწილაკების სითბური მოძრაობა.
აირის წნევა აბსოლუტურ ტემერატურაზე დამოკიდებულია თანაფარდობით:
P=nKT
აირის მოლეკულების კონცენტრაცია n=N/V PV=NKT
აქედან შეგვიძლია დავასკვნათ , რომ T=OK ტემპერატურაზე ან P=O ან V=O.
ანუ ზღვრულ ტემპერატურას , რომლის დროსაც აირის წნევა ნული ხდება მუდმივი მოცულობისას ან – იმ ზღვრულ – ტემპერატურას , რომლის დროსაც აირის მოცულობა ნულისკენ მიისწრაფვის მუდმივი წნევისას , ტემპერატურის აბსოლუტური ნული ეწოდება.
1954 წ. ზომა-წონის X გენერალურმა კონფერენციამ თერმოდინამიკის სკალის ძირითად (საყრდენ) წერტილად წყლის სამმაგი წერტილი მიიღო. ესაა ტემპერატურა, რომელზეც წონასწორულ მდგომარეობაში იმყოფება ყინული, წყალი და ნაჯერი ორთქლი. ასეთი წერტილის არჩევა მოსახერხებელია იმით, რომ გვაქვს წნევისა და ტემპერატურის ერთადერთი მნიშვნელობა, რომელზეც წყალი შეიძლება ერთდროულად სამ მდგომარეობაში იმყოფებოდეს. სამმაგი წერტილის ტემპერატურაა 273,16K.ცელსიუსის სკალაზე ესაა 0,01°C.
საყრდენი წერტილის ასეთი არჩევისას თერმოდინამიკული სკალა მაქსიმალურად უახლოვდება კელვინის სკალას. ტემპერატურის ერთეულად ახალ სკალაზე მიღებულია 1K. იგი ტოლია 1/273,16 ტემპერატურული ინტერვალისა წყლის სამმაგი წერტილის თერმოდინამიკურ ტემერატურასა და აბსოლუტურ ნულს შორის. ყინულის დნობის ტემპერატურა 0,01K-ით ნაკლებია წყლის სამმაგი წერტილის ტემპერატურაზე, ანუ ტოლია 273,15K.
დანართი 1.
სხვადასხვა ტემპერატურულ სკალებს შორის კავშირი
კელვინი ცელსიუსი ფარენგეიტი
კელვინი(K ) =K =c+273,15 =(F+459,67)/1,8
ცელსიუსი© =k-273,15 =c =(f-32)1,8
ფარენგეიტი =k1,8-459,67 =c 1,8 +32 =F
This post has been edited by ozzy_ka on 19 Sep 2009, 15:05
--------------------
კახელთუმე ხარ შენ (c) feel for you
შენ ოზ ვაბშე კიდე სხვა ცალკე 13–ე ნიშანი ხარ. კახელი კურო (c) NI-NO
|
ყველაზე მაგარი შეკითხვა, ?!
