तापमान बराबर है। तापमान अवधारणा। निरपेक्ष तापमान पैमाने। आदर्श गैस निरपेक्ष तापमान

गैस का दबाव गतिमान अणुओं के अराजक प्रभावों से निर्धारित होता है। इसका मतलब यह है कि गैस को ठंडा करने पर दबाव में कमी को अणुओं की अनुवाद गति की औसत ऊर्जा में कमी () द्वारा समझाया जा सकता है। आणविक गतिज सिद्धांत के मूल नियम के अनुसार, गैस का दबाव शून्य तक पहुँच जाता है:

गैस के अणुओं की सांद्रता n को एक स्थिर अशून्य माना जाता है।

आदर्श गैस निरपेक्ष तापमान

गैस कूलिंग की एक सीमा होती है। निरपेक्ष शून्य वह तापमान है जिस पर अणुओं की स्थानांतरीय गति रुक ​​जाती है।

एक आदर्श गैस (वास्तविक गैसों के विपरीत) किसी भी तापमान पर गैसीय अवस्था में रहती है। तापमान का मान जिस पर अणुओं की स्थानांतरीय गति रुक ​​जाएगी, उस नियम से ज्ञात किया जा सकता है जिसे जे. चार्ल्स द्वारा परिभाषित किया गया था: एक आदर्श गैस के दबाव का तापमान गुणांक गैस के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है और इसके बराबर है ... इस मामले में, एक मनमाना तापमान पर एक आदर्श गैस का दबाव है:

जहां टी सेल्सियस पैमाने पर तापमान है; - पर दबाव। आइए हम अभिव्यक्ति (2) में दबाव को शून्य के बराबर करें, और उस तापमान को व्यक्त करें जिस पर आदर्श गैस के अणु अपनी अनुवाद गति को रोक देंगे:

वी. केल्विन ने सुझाव दिया कि निरपेक्ष शून्य का प्राप्त मान किसी भी पदार्थ के अणुओं की स्थानांतरीय गति की समाप्ति के अनुरूप होगा। परम शून्य से नीचे का तापमान (T = 0 K) प्रकृति में मौजूद नहीं है। चूंकि परम शून्य के तापमान पर अणुओं की तापीय गति की ऊर्जा को दूर करना और शरीर के तापमान को कम करना असंभव है, क्योंकि थर्मल गति की ऊर्जा नकारात्मक नहीं हो सकती है। प्रयोगशालाओं में, पूर्ण शून्य (एक डिग्री का लगभग एक हजारवां हिस्सा) के करीब तापमान प्राप्त किया गया था।

थर्मोडायनामिक तापमान पैमाना

थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने (केल्विन स्केल के रूप में भी जाना जाता है) पर, तापमान के पूर्ण शून्य को संदर्भ बिंदु माना जाता है। तापमान को पूंजी टी के साथ नामित किया गया है।

व्युत्पन्न समान होंगे यदि उन्हें विभिन्न तापमान मल का उपयोग करके लिया जाता है:

केल्विन से सेल्सियस में बदलते समय, थर्मल विस्तार गुणांक और दबाव गुणांक की परिभाषाएं बरकरार रहती हैं।

इकाइयों की अंतरराष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) में, तापमान की इकाई बुनियादी है, इसे केल्विन (के) कहा जाता है। एसआई प्रणाली में, तापमान को पढ़ने के लिए थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने का उपयोग किया जाता है।

अंतरराष्ट्रीय समझौते के अनुसार, केल्विन का आकार निम्नलिखित स्थितियों से निर्धारित होता है: बैल के ट्रिपल पॉइंट का तापमान 273.16 K के बराबर लिया जाता है। सेल्सियस में पानी का ट्रिपल पॉइंट 0.01 o से मेल खाता है, पिघलने का तापमान केल्विन में बर्फ की मात्रा 273.15 K के बराबर होती है।

केल्विन में मापा गया तापमान निरपेक्ष कहलाता है। निरपेक्ष तापमान और सेल्सियस तापमान के बीच संबंध अभिव्यक्ति द्वारा परिलक्षित होता है:

निरपेक्ष तापमान, अणुओं की गतिज ऊर्जा और एक आदर्श गैस का दबाव

अणुओं की स्थानांतरीय गति की औसत ऊर्जा का मान सीधे गैस के तापमान के समानुपाती होता है:

जहां बोल्ट्जमान स्थिरांक है। सूत्र (6) का अर्थ है कि अणुओं की स्थानांतरीय गति की गतिज ऊर्जा का औसत मान आदर्श गैस के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल उसके तापमान से निर्धारित होता है।

एक आदर्श गैस का दबाव उसके तापमान से ही निर्धारित होता है:

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

व्यायाम	सेल्सियस पैमाने पर किस तापमान पर गैस के अणुओं की स्थानांतरीय गति की औसत गतिज ऊर्जा J होगी?
समाधान	समस्या को हल करने के आधार के रूप में, हम थर्मोडायनामिक पैमाने पर तापमान और अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा से संबंधित कानून लेंगे: आइए हम (1.1) से निरपेक्ष तापमान व्यक्त करें: आइए तापमान की गणना करें: केल्विन में तापमान और सेल्सियस में तापमान अभिव्यक्ति द्वारा संबंधित हैं: हमें गैस का तापमान मिलता है:
उत्तर

उदाहरण 2

व्यायाम	आदर्श गैस अणुओं की स्थानांतरीय गति की औसत गतिज ऊर्जा कैसे बदलती है, यदि इस प्रक्रिया को चित्र 1 में ग्राफ द्वारा दर्शाया जा सकता है?
समाधान	समस्या को हल करने के आधार के रूप में, हम एक आदर्श गैस की अवस्था का समीकरण इस रूप में लेते हैं:

इतिहास

"तापमान" शब्द की उत्पत्ति ऐसे समय में हुई जब लोगों का मानना ​​था कि अधिक गर्म पिंडों में एक विशेष पदार्थ अधिक होता है - कम गर्म की तुलना में कैलोरी। इसलिए, तापमान को शरीर के पदार्थ और कैलोरी के मिश्रण की ताकत के रूप में माना जाता था। इस कारण से, मादक पेय पदार्थों की ताकत और तापमान को मापने की इकाइयों को समान - डिग्री कहा जाता है।

इस तथ्य से कि तापमान अणुओं की गतिज ऊर्जा है, यह स्पष्ट है कि इसे ऊर्जा इकाइयों (यानी, जूल में एसआई प्रणाली में) में मापना सबसे स्वाभाविक है। हालांकि, आणविक गतिज सिद्धांत के निर्माण से बहुत पहले तापमान माप शुरू हो गया था, इसलिए व्यावहारिक पैमाने मनमानी इकाइयों - डिग्री में तापमान को मापते हैं।

केल्विन स्केल

ऊष्मप्रवैगिकी में, केल्विन पैमाने का उपयोग किया जाता है, जिसमें तापमान को पूर्ण शून्य (शरीर की न्यूनतम सैद्धांतिक रूप से संभव आंतरिक ऊर्जा के अनुरूप राज्य) से मापा जाता है, और एक केल्विन निरपेक्ष शून्य से दूरी के 1 / 273.16 के बराबर होता है। पानी का त्रिगुण बिंदु (वह अवस्था जिसमें बर्फ, पानी और पानी की भाप संतुलन में होती है)। बोल्ट्जमान स्थिरांक का उपयोग केल्विन को ऊर्जा इकाइयों में बदलने के लिए किया जाता है। व्युत्पन्न इकाइयों का भी उपयोग किया जाता है: किलोकेल्विन, मेगाकेल्विन, मिलिकेल्विन, आदि।

सेल्सीयस

दैनिक जीवन में सेल्सियस पैमाने का प्रयोग किया जाता है, जिसमें जल का हिमांक 0 तथा वायुमंडलीय दाब पर जल का क्वथनांक 100° लिया जाता है। चूंकि पानी के हिमांक और क्वथनांक अच्छी तरह से परिभाषित नहीं हैं, वर्तमान में सेल्सियस पैमाने को केल्विन पैमाने के माध्यम से निर्धारित किया जाता है: सेल्सियस केल्विन के बराबर होता है, पूर्ण शून्य को -273.15 डिग्री सेल्सियस के रूप में लिया जाता है। सेल्सियस पैमाना व्यावहारिक रूप से बहुत सुविधाजनक है, क्योंकि हमारे ग्रह पर पानी बहुत आम है और हमारा जीवन इस पर आधारित है। शून्य सेल्सियस मौसम विज्ञान के लिए एक विशेष बिंदु है, क्योंकि वायुमंडलीय पानी के जमने से सब कुछ महत्वपूर्ण रूप से बदल जाता है।

फ़ारेनहाइट

इंग्लैंड में, और विशेष रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में, फारेनहाइट पैमाने का उपयोग किया जाता है। इस पैमाने पर, जिस शहर में फारेनहाइट रहता था, उस शहर में सबसे ठंडी सर्दी के तापमान से अंतराल को मानव शरीर के तापमान में 100 डिग्री से विभाजित किया जाता है। शून्य डिग्री सेल्सियस 32 डिग्री फ़ारेनहाइट और फ़ारेनहाइट 5/9 डिग्री सेल्सियस है।

फ़ारेनहाइट पैमाने की वर्तमान परिभाषा यह है कि यह 1 डिग्री (1 ° F) का तापमान पैमाना है जो वायुमंडलीय दबाव पर पानी के क्वथनांक और बर्फ के पिघलने के बीच के अंतर के 1/180 के बराबर है, और बर्फ का गलनांक है +32 डिग्री फारेनहाइट फारेनहाइट तापमान सेल्सियस तापमान (टी डिग्री सेल्सियस) से टी डिग्री सेल्सियस = 5/9 (टी डिग्री फ़ारेनहाइट - 32) से संबंधित है, यानी तापमान में 1 डिग्री फ़ारेनहाइट परिवर्तन 5/9 डिग्री सेल्सियस परिवर्तन से मेल खाता है। 1724 में जी. फारेनहाइट द्वारा प्रस्तावित।

रेउमुर स्केल

1730 में आरए रेउमुर द्वारा प्रस्तावित, जिन्होंने उनके द्वारा आविष्कार किए गए अल्कोहल थर्मामीटर का वर्णन किया।

यूनिट - डिग्री रेउमुर (° R), 1 ° R, संदर्भ बिंदुओं के बीच तापमान अंतराल के 1/80 के बराबर है - बर्फ के पिघलने का तापमान (0 ° R) और पानी का क्वथनांक (80 ° R)

1 डिग्री आर = 1.25 डिग्री सेल्सियस।

वर्तमान में, पैमाना उपयोग से बाहर हो गया है; इसे लेखक की मातृभूमि में फ्रांस में सबसे लंबे समय तक संरक्षित किया गया है।

मुख्य पैमानों के बीच तापमान का रूपांतरण
	केल्विन	सेल्सीयस	फ़ारेनहाइट
केल्विन (के)		सी + 273.15	= (एफ + 459.67) / 1.8
सेल्सियस (डिग्री सेल्सियस)	कश्मीर - 273.15		= (एफ - 32) / 1.8
फारेनहाइट (डिग्री फारेनहाइट)	के 1.8 - 459.67	सी 1.8 + 32

तापमान पैमानों की तुलना

विवरण	केल्विन	सेल्सीयस	फ़ारेनहाइट	न्यूटन	थर्मामीटर
परम शुन्य		−273.15	−459.67	−90.14	−218.52
फारेनहाइट मिश्रण का गलनांक (नमक और बर्फ की समान मात्रा)	255.37	−17.78		−5.87	−14.22
पानी का हिमांक (सामान्य स्थिति)	273.15
औसत मानव शरीर का तापमान ¹	310.0	36.8	98.2	12.21	29.6
पानी का क्वथनांक (सामान्य स्थिति)	373.15
सूर्य की सतह का तापमान	5800	5526	9980	1823	4421

सामान्य मानव शरीर का तापमान 36.6 ° C ± 0.7 ° C, या 98.2 ° F ± 1.3 ° F होता है। 98.6 ° F का सामान्य रूप से उद्धृत मान जर्मन 19वीं सदी के 37 ° C के फ़ारेनहाइट में सटीक रूपांतरण है। चूंकि यह मान आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार सामान्य तापमान की सीमा में शामिल नहीं है, इसलिए हम कह सकते हैं कि इसमें अत्यधिक (गलत) सटीकता है। इस तालिका में कुछ मानों को गोल किया गया है।

फारेनहाइट और सेल्सियस पैमाने की तुलना

(का- फारेनहाइट स्केल, ओ सी- सेल्सियस स्केल)

हेएफ	हेसी		हेएफ	हेसी		हेएफ	हेसी		हेएफ	हेसी
459.67 -450 -400 -350 -300 -250 -200 -190 -180 -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65	273.15 -267.8 -240.0 -212.2 -184.4 -156.7 -128.9 -123.3 -117.8 -112.2 -106.7 -101.1 -95.6 -90.0 -84.4 -78.9 -73.3 -70.6 -67.8 -65.0 -62.2 -59.4 -56.7 -53.9		60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5	51.1 -48.3 -45.6 -42.8 -40.0 -37.2 -34.4 -31.7 -28.9 -28.3 -27.8 -27.2 -26.7 -26.1 -25.6 -25.0 -24.4 -23.9 -23.3 -22.8 -22.2 -21.7 -21.1 -20.6		4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19	20.0 -19.4 -18.9 -18.3 -17.8 -17.2 -16.7 -16.1 -15.6 -15.0 -14.4 -13.9 -13.3 -12.8 -12.2 -11.7 -11.1 -10.6 -10.0 -9.4 -8.9 -8.3 -7.8 -7.2		20 21 22 23 24 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 125 150 200	6.7 -6.1 -5.6 -5.0 -4.4 -3.9 -1.1 1.7 4.4 7.2 10.0 12.8 15.6 18.3 21.1 23.9 26.7 29.4 32.2 35.0 37.8 51.7 65.6 93.3

डिग्री सेल्सियस को केल्विन में बदलने के लिए, आपको सूत्र का उपयोग करना होगा टी = टी + टी 0जहां टी केल्विन में तापमान है, टी डिग्री सेल्सियस में तापमान है, टी 0 = 273.15 केल्विन। आकार की दृष्टि से एक डिग्री सेल्सियस केल्विन के बराबर होता है।

तापमानएक अदिश भौतिक मात्रा है जो एक मैक्रोस्कोपिक प्रणाली के कणों की औसत गतिज ऊर्जा को थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति में प्रति डिग्री स्वतंत्रता की विशेषता है।

एसआई व्युत्पन्न मात्रा, जिसका एक विशेष नाम है, में सेल्सियस तापमान शामिल है, जिसे डिग्री सेल्सियस में मापा जाता है। व्यवहार में, पानी की महत्वपूर्ण विशेषताओं के ऐतिहासिक लिंक के कारण डिग्री सेल्सियस का उपयोग अक्सर किया जाता है - बर्फ पिघलने का तापमान (0 डिग्री सेल्सियस) और क्वथनांक (100 डिग्री सेल्सियस)। यह सुविधाजनक है, क्योंकि अधिकांश जलवायु प्रक्रियाएं, वन्य जीवन में प्रक्रियाएं आदि इस श्रेणी से जुड़ी हैं। तापमान में एक डिग्री सेल्सियस का परिवर्तन एक केल्विन द्वारा तापमान में परिवर्तन के समान है। इसलिए, 1967 में केल्विन की एक नई परिभाषा की शुरुआत के बाद, पानी का क्वथनांक एक निरंतर संदर्भ बिंदु की भूमिका निभाना बंद कर देता है और, जैसा कि सटीक माप दिखाता है, यह अब 100 ° C के बराबर नहीं है, बल्कि 99.975 के करीब है। डिग्री सेल्सियस

निरपेक्ष तापमान स्केल- थर्मोडायनामिक तापमान पैमाना या अंतर्राष्ट्रीय व्यावहारिक तापमान पैमाना, जिसके द्वारा तापमान को डिग्री केल्विन (केल्विन) में परम शून्य से मापा जाता है।

न केवल गैस कानूनों को और अधिक सुविधाजनक खेत बनाने के लिए विज्ञान में निरपेक्ष तापमान पैमाना पेश किया गया था। इसका गहरा भौतिक अर्थ है।
निरपेक्ष तापमान पैमाने या केल्विन पैमाने या थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने को अंतर्राष्ट्रीय समिति द्वारा वजन और माप के लिए मुख्य माना जाता है। थर्मोडायनामिक तापमान पैमाने की परिभाषा थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम पर आधारित है और कार्नोट चक्र का उपयोग करती है। थर्मोडायनामिक पैमाने के सबसे महत्वपूर्ण गुणों में से एक थर्मोमेट्रिक पदार्थ से इसकी स्वतंत्रता है।

पैमाने की डिग्री निर्धारित करने के लिए, एक संदर्भ बिंदु का उपयोग किया जाता है - पानी का त्रिगुण बिंदु, और तापमान सीमा की निचली सीमा पूर्ण शून्य का बिंदु है। पानी के त्रिगुण बिंदु को ठीक 273-15 K का तापमान दिया जाता है। केल्विन पानी के त्रिक बिंदु के थर्मोडायनामिक तापमान के / 273.16 के बराबर है।
निरपेक्ष तापमान पैमाने का शून्य बिंदु -273 (G 273 O.
एक निरपेक्ष तापमान पैमाना एक ऐसा पैमाना है जिसमें परम शून्य तापमान के बिंदु को संदर्भ बिंदु के रूप में लिया जाता है। केल्विन मान विशिष्ट रूप से इस आवश्यकता से निर्धारित होता है कि पानी के त्रिगुण बिंदु का तापमान (संदर्भ तापमान बिंदु जिस पर किसी पदार्थ के तरल, ठोस और गैसीय चरण संतुलन में मौजूद होते हैं) 273 16 K के बराबर होना चाहिए। फिर सामान्य बिंदु बर्फ के पिघलने और पानी के निरपेक्ष पैमाने पर उबलने का तापमान 273 15 और 373 15 K के तापमान के अनुरूप होता है, और 1 K का तापमान रेंज 1 C के तापमान रेंज के बराबर होता है।
निरपेक्ष तापमान पैमाने को तापमान पैमाना कहा जाता है, जो थर्मोडायनामिक विधि द्वारा इस तरह से निर्धारित किया जाता है कि यह थर्मोमेट्रिक पदार्थ की पसंद पर निर्भर नहीं करता है। इस पैमाने के शून्य बिंदु को न्यूनतम थर्मोडायनामिक रूप से संभव तापमान के रूप में परिभाषित किया गया है। निरपेक्ष तापमान पैमाना, जो वर्तमान में थर्मल भौतिकी में उपयोग किया जाता है, लॉर्ड केल्विन (विलियम थॉमसन) द्वारा 1848 में पेश किया गया था और इसलिए इसे केल्विन स्केल भी कहा जाता है।
एक निरपेक्ष तापमान पैमाना भी है जो डिग्री फ़ारेनहाइट का उपयोग करता है।
किसी विशेष पदार्थ के गुणों से स्वतंत्र एक निरपेक्ष तापमान पैमाने की स्थापना की वांछनीयता पहले ही Ch में इंगित की जा चुकी है।
केल्विन और रैंकिन तराजू ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों और एक निरपेक्ष तापमान पूल की अवधारणा के आधार पर पूर्ण तापमान पैमाने हैं।
निरपेक्ष थर्मोडायनामिक तापमान पैमाना अनुभवजन्य निरपेक्ष तापमान पैमाने के समान है।
इस संबंध में, दो पूर्ण तापमान पैमाने प्रस्तावित किए गए थे - केल्विन और रैंकिन, उनमें अपनाई गई तापमान माप इकाई के मूल्य में भिन्नता।
इस लेख की शुरुआत में, यह नोट किया गया था कि ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम के आधार पर और राज्य के अन्य मापदंडों के साथ तापमान टी को जोड़ने के आधार पर किसी भी संबंध का उपयोग करके पूर्ण तापमान पैमाने की स्थापना की जा सकती है।
सेंटीग्रेड पैमाने के अलावा, विज्ञान और प्रौद्योगिकी में पूर्ण तापमान पैमाने का उपयोग किया जाता है।
इन निष्कर्षों के आधार पर, एक तापमान पैमाना बनाया गया, जिसे निरपेक्ष तापमान पैमाना कहा जाता है।

7. आंतरिक ऊर्जा।

आंतरिक ऊर्जाशरीर (के रूप में चिह्नित इया यू) अणु की आणविक अंतःक्रियाओं और तापीय गतियों की ऊर्जाओं का योग है। आंतरिक ऊर्जा प्रणाली की स्थिति का एक स्पष्ट कार्य है। इसका मतलब यह है कि जब भी सिस्टम किसी दिए गए राज्य में होता है, तो सिस्टम के इतिहास की परवाह किए बिना, इसकी आंतरिक ऊर्जा इस राज्य में निहित मूल्य पर ले जाती है। नतीजतन, एक राज्य से दूसरे राज्य में संक्रमण के दौरान आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन हमेशा अंतिम और प्रारंभिक राज्यों में इसके मूल्यों के बीच के अंतर के बराबर होगा, चाहे जिस पथ के साथ संक्रमण किया गया हो।

- रासायनिक क्षमता

- प्रणाली में कणों की संख्या

प्रत्येक व्यक्ति को दैनिक आधार पर तापमान की अवधारणा का सामना करना पड़ता है। यह शब्द हमारे रोजमर्रा के जीवन में मजबूती से स्थापित हो गया है: हम माइक्रोवेव में खाना गर्म करते हैं या ओवन में खाना पकाते हैं, हम बाहर के मौसम में रुचि रखते हैं या यह पता लगाते हैं कि क्या नदी का पानी ठंडा है - यह सब इस से निकटता से संबंधित है संकल्पना। और तापमान क्या है, इस भौतिक पैरामीटर का क्या अर्थ है, इसे कैसे मापा जाता है? हम लेख में इन और अन्य सवालों के जवाब देंगे।

भौतिक मात्रा

आइए देखें कि थर्मोडायनामिक संतुलन में एक पृथक प्रणाली के संदर्भ में तापमान क्या है। यह शब्द लैटिन भाषा से आया है और इसका अर्थ है "उचित मिश्रण", "सामान्य अवस्था", "अनुपात"। यह मान किसी भी मैक्रोस्कोपिक सिस्टम के थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति को दर्शाता है। मामले में जब यह संतुलन से बाहर होता है, समय के साथ अधिक गर्म वस्तुओं से कम गर्म वस्तुओं में ऊर्जा का संक्रमण होता है। परिणाम पूरे सिस्टम में तापमान का एक समीकरण (परिवर्तन) है। यह ऊष्मप्रवैगिकी का पहला अभिधारणा (शून्य सिद्धांत) है।

तापमान प्रणाली के घटक कणों के वितरण को ऊर्जा स्तरों और वेगों द्वारा, पदार्थों के आयनीकरण की डिग्री, निकायों के संतुलन विद्युत चुम्बकीय विकिरण के गुणों और विकिरण के कुल वॉल्यूमेट्रिक घनत्व द्वारा निर्धारित करता है। चूंकि एक प्रणाली के लिए जो थर्मोडायनामिक संतुलन में है, सूचीबद्ध पैरामीटर समान हैं, यह उन्हें सिस्टम का तापमान कहने के लिए प्रथागत है।

प्लाज्मा

संतुलन निकायों के अलावा, ऐसी प्रणालियाँ हैं जिनमें राज्य को कई तापमान मूल्यों की विशेषता होती है जो एक दूसरे के बराबर नहीं होते हैं। प्लाज्मा एक अच्छा उदाहरण है। इसमें इलेक्ट्रॉन (प्रकाश आवेशित कण) और आयन (भारी आवेशित कण) होते हैं। जब वे टकराते हैं, तो ऊर्जा का इलेक्ट्रॉन से इलेक्ट्रॉन और आयन से आयन में तेजी से स्थानांतरण होता है। लेकिन विषमांगी तत्वों के बीच धीमी गति से संक्रमण होता है। प्लाज्मा ऐसी स्थिति में हो सकता है जिसमें इलेक्ट्रॉन और आयन व्यक्तिगत रूप से संतुलन के करीब हों। इस मामले में, आप प्रत्येक प्रकार के कणों का अलग-अलग तापमान ले सकते हैं। हालाँकि, ये पैरामीटर आपस में भिन्न होंगे।

चुम्बक

उन पिंडों में जिनमें कणों का चुंबकीय क्षण होता है, ऊर्जा का हस्तांतरण आमतौर पर धीरे-धीरे होता है: अनुवाद से लेकर चुंबकीय स्वतंत्रता की डिग्री तक, जो पल की दिशाओं को बदलने की संभावना से जुड़े होते हैं। यह पता चला है कि ऐसी अवस्थाएँ हैं जिनमें शरीर को एक ऐसे तापमान की विशेषता होती है जो गतिज पैरामीटर से मेल नहीं खाता है। यह प्राथमिक कणों की स्थानांतरीय गति से मेल खाती है। चुंबकीय तापमान कुछ आंतरिक ऊर्जा को निर्धारित करता है। यह या तो सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है। संरेखण प्रक्रिया के दौरान, ऊर्जा को उच्च मान वाले कणों से कम तापमान मान वाले कणों में स्थानांतरित किया जाएगा यदि वे सकारात्मक और नकारात्मक दोनों हैं। अन्यथा, यह प्रक्रिया विपरीत दिशा में आगे बढ़ेगी - नकारात्मक तापमान सकारात्मक की तुलना में "अधिक" होगा।

यह क्यों जरूरी है?

विरोधाभास यह है कि औसत व्यक्ति, दैनिक जीवन और उद्योग दोनों में माप प्रक्रिया को पूरा करने के लिए, यह जानने की भी आवश्यकता नहीं है कि तापमान क्या है। उसके लिए यह समझना पर्याप्त होगा कि यह किसी वस्तु या वातावरण के गर्म होने की डिग्री है, खासकर जब से हम बचपन से इन शब्दों से परिचित हैं। दरअसल, इस पैरामीटर को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए अधिकांश व्यावहारिक उपकरण वास्तव में पदार्थों के अन्य गुणों को मापते हैं जो हीटिंग या कूलिंग के स्तर के साथ बदलते हैं। उदाहरण के लिए, दबाव, विद्युत प्रतिरोध, आयतन, आदि। इसके अलावा, इस तरह के रीडिंग को मैन्युअल रूप से या स्वचालित रूप से वांछित मूल्य पर पुनर्गणना की जाती है।

यह पता चला है कि तापमान निर्धारित करने के लिए भौतिकी का अध्ययन करने की आवश्यकता नहीं है। हमारे ग्रह की अधिकांश जनसंख्या इसी सिद्धांत पर रहती है। यदि टीवी काम कर रहा है, तो अर्धचालक उपकरणों की क्षणिक प्रक्रियाओं, अध्ययन, आउटलेट में, या यह कैसे सिग्नल पर आता है, को समझने की कोई आवश्यकता नहीं है। लोग इस तथ्य के आदी हैं कि हर क्षेत्र में ऐसे विशेषज्ञ हैं जो सिस्टम को ठीक या डिबग कर सकते हैं। आम आदमी अपने दिमाग पर दबाव नहीं डालना चाहता, क्योंकि ठंडी बीयर की चुस्की लेते हुए टीवी पर सोप ओपेरा या सॉकर देखना ज्यादा बेहतर है।

मैं जानना चाहता हूँ

लेकिन ऐसे लोग हैं, ज्यादातर छात्र, जो या तो अपनी जिज्ञासा की सीमा तक या आवश्यकता से भौतिकी का अध्ययन करने और यह निर्धारित करने के लिए मजबूर होते हैं कि वास्तव में तापमान क्या है। नतीजतन, अपनी खोज में, वे ऊष्मप्रवैगिकी के जंगल में गिर जाते हैं और इसके शून्य, पहले और दूसरे नियमों का अध्ययन करते हैं। इसके अलावा, एक जिज्ञासु मन को एन्ट्रापी को समझना होगा। और अपनी यात्रा के अंत में, वह शायद स्वीकार करते हैं कि तापमान को एक प्रतिवर्ती थर्मल सिस्टम के एक पैरामीटर के रूप में परिभाषित करना, जो काम करने वाले पदार्थ के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है, इस अवधारणा की धारणा में स्पष्टता नहीं जोड़ेगा। और फिर भी, दिखाई देने वाला हिस्सा कुछ डिग्री होगा जिसे अंतर्राष्ट्रीय सिस्टम ऑफ यूनिट्स (एसआई) द्वारा अपनाया गया है।

गतिज ऊर्जा के रूप में तापमान

अधिक "मूर्त" वह दृष्टिकोण है जिसे आणविक गतिज सिद्धांत कहा जाता है। इससे यह विचार बनता है कि ऊष्मा को ऊर्जा के रूपों में से एक माना जाता है। उदाहरण के लिए, अणुओं और परमाणुओं की गतिज ऊर्जा, जो एक बड़ी संख्या में अराजक रूप से गतिमान कणों पर औसत होती है, एक माप के रूप में सामने आती है जिसे आमतौर पर किसी पिंड का तापमान कहा जाता है। तो, एक गर्म प्रणाली के कण ठंडे की तुलना में तेजी से चलते हैं।

चूंकि विचाराधीन शब्द कणों के समूह की औसत गतिज ऊर्जा से निकटता से संबंधित है, इसलिए तापमान मापने के लिए जूल को एक इकाई के रूप में उपयोग करना काफी स्वाभाविक होगा। फिर भी, ऐसा नहीं होता है, जो इस तथ्य से समझाया गया है कि जूल के संबंध में प्राथमिक कणों की तापीय गति की ऊर्जा बहुत कम है। इसलिए, इसका उपयोग करना असुविधाजनक है। थर्मल गति को एक विशेष रूपांतरण कारक के माध्यम से जूल से प्राप्त इकाइयों में मापा जाता है।

तापमान इकाइयाँ

आज, इस पैरामीटर को प्रदर्शित करने के लिए तीन मुख्य इकाइयों का उपयोग किया जाता है। हमारे देश में तापमान को डिग्री सेल्सियस में निर्धारित करने की प्रथा है। माप की यह इकाई पानी के जमने के बिंदु पर आधारित है - एक निरपेक्ष मान। वह शुरुआती बिंदु है। यानी जिस पानी का तापमान बर्फ बनना शुरू होता है वह शून्य होता है। इस मामले में, पानी एक अनुकरणीय मानदंड के रूप में कार्य करता है। यह कन्वेंशन सुविधा के लिए अपनाया गया है। दूसरा निरपेक्ष मान वाष्प का तापमान है, अर्थात वह क्षण जब पानी एक तरल से गैसीय अवस्था में परिवर्तित होता है।

अगली इकाई डिग्री केल्विन है। इस प्रणाली का प्रारंभिक बिंदु एक बिंदु माना जाता है। इसलिए, केल्विन की एक डिग्री एक के बराबर है अंतर केवल प्रारंभिक बिंदु है। हम पाते हैं कि केल्विन में शून्य शून्य से 273.16 डिग्री सेल्सियस नीचे के बराबर होगा। 1954 में, वजन और माप पर सामान्य सम्मेलन ने तापमान की इकाई के लिए "डिग्री केल्विन" शब्द को "केल्विन" से बदलने का निर्णय लिया।

माप की तीसरी सामान्य इकाई फारेनहाइट है। 1960 तक, वे सभी अंग्रेजी बोलने वाले देशों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते थे। हालाँकि, आज भी इस इकाई का उपयोग संयुक्त राज्य अमेरिका में रोजमर्रा की जिंदगी में किया जाता है। प्रणाली मूल रूप से ऊपर वर्णित लोगों से अलग है। 1: 1: 1 के अनुपात में नमक, अमोनिया और पानी के मिश्रण का हिमांक प्रारंभिक बिंदु के रूप में लिया जाता है। तो, फ़ारेनहाइट पैमाने पर, पानी का हिमांक प्लस 32 डिग्री है, और क्वथनांक प्लस 212 डिग्री है। इस प्रणाली में, एक डिग्री इन तापमानों के बीच के अंतर के 1/180 के बराबर होती है। तो, 0 से +100 डिग्री फ़ारेनहाइट की सीमा -18 से +38 सेल्सियस की सीमा से मेल खाती है।

निरपेक्ष शून्य तापमान

आइए देखें कि इस पैरामीटर का क्या अर्थ है। निरपेक्ष शून्य उस सीमित तापमान का मान है जिस पर एक निश्चित आयतन के लिए एक आदर्श गैस का दबाव गायब हो जाएगा। यह प्रकृति में सबसे कम मूल्य है। जैसा कि मिखाइलो लोमोनोसोव ने भविष्यवाणी की थी, "यह ठंड की सबसे बड़ी या आखिरी डिग्री है।" इससे समान तापमान और दबाव की स्थिति में गैसों की समान मात्रा में रासायनिक, समान संख्या में अणु समाहित होते हैं। इससे क्या होता है? एक न्यूनतम गैस तापमान होता है जिस पर उसका दबाव या आयतन गायब हो जाएगा। यह निरपेक्ष मान शून्य केल्विन या 273 डिग्री सेल्सियस से मेल खाता है।

सौरमंडल के बारे में कुछ रोचक तथ्य

सूर्य की सतह पर तापमान 5,700 केल्विन तक पहुँच जाता है, और केंद्र के केंद्र में - 15 मिलियन केल्विन। सौरमंडल के ग्रह ताप के मामले में एक दूसरे से बहुत अलग हैं। तो, हमारी पृथ्वी के कोर का तापमान लगभग उतना ही है जितना कि सूर्य की सतह पर। सबसे गर्म ग्रह बृहस्पति है। इसके केंद्र के केंद्र का तापमान सूर्य की सतह की तुलना में पांच गुना अधिक है। लेकिन पैरामीटर का न्यूनतम मान चंद्रमा की सतह पर दर्ज किया गया था - यह केवल 30 केल्विन था। यह मान प्लूटो की सतह से भी कम है।

पृथ्वी तथ्य

1. एक व्यक्ति द्वारा दर्ज किया गया उच्चतम तापमान मूल्य 4 अरब डिग्री सेल्सियस था। यह मान सूर्य के कोर के तापमान से 250 गुना अधिक है। ब्रुकहेवन न्यूयॉर्क नेचुरल लेबोरेटरी ने आयन कोलाइडर में रिकॉर्ड बनाया था, जो लगभग 4 किलोमीटर लंबा है।

2. हमारे ग्रह पर तापमान भी हमेशा आदर्श और आरामदायक नहीं होता है। उदाहरण के लिए, याकूतिया के वेरखनोयांस्क शहर में, सर्दियों में तापमान शून्य से 45 डिग्री सेल्सियस नीचे चला जाता है। लेकिन इथियोपिया के शहर दलोल में स्थिति उलट है। वहां, औसत वार्षिक तापमान प्लस 34 डिग्री है।

3. सबसे चरम स्थितियां जिनमें लोग काम करते हैं, दक्षिण अफ्रीका में सोने की खदानों में दर्ज हैं। खनिक तीन किलोमीटर की गहराई पर प्लस 65 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर काम करते हैं।

निकायों की तापीय स्थिति की विशेषता।

हमारे आस-पास की दुनिया में, शरीर के गर्म होने और ठंडा होने से जुड़ी विभिन्न घटनाएं होती हैं। वे कहते हैं थर्मल घटना... तो, गर्म होने पर, ठंडा पानी पहले गर्म हो जाता है, और फिर गर्म हो जाता है; लौ से निकाला गया धातु का हिस्सा धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है, आदि। शरीर के ताप की डिग्री, या इसकी तापीय अवस्था, हम "गर्म", "ठंडा", "गर्म" शब्दों से दर्शाते हैं। तापमान.

तापमान प्रणाली के स्थूल मापदंडों में से एक है। भौतिकी में, बहुत बड़ी संख्या में परमाणुओं या अणुओं से युक्त पिंड कहलाते हैं स्थूल... स्थूल पिंडों के आयाम परमाणुओं के आयामों से कई गुना बड़े होते हैं। आसपास के सभी पिंड - एक गुब्बारे में टेबल या गैस से लेकर रेत के दाने तक - मैक्रोस्कोपिक पिंड हैं।

मैक्रोस्कोपिक निकायों की स्थिति को उनकी आणविक संरचना को ध्यान में रखे बिना वर्णित करने वाली मात्रा को कहा जाता है मैक्रोस्कोपिक पैरामीटर... इनमें आयतन, दबाव, तापमान, कण सांद्रता, द्रव्यमान, घनत्व, चुंबकत्व आदि शामिल हैं। तापमान एक प्रणाली (विशेष रूप से गैस) के सबसे महत्वपूर्ण मैक्रोस्कोपिक मापदंडों में से एक है।

तापमान प्रणाली के थर्मल संतुलन की एक विशेषता है।

यह ज्ञात है कि पर्यावरण के तापमान को निर्धारित करने के लिए, इस वातावरण में एक थर्मामीटर रखा जाना चाहिए और तब तक प्रतीक्षा करें जब तक कि परिवेश के तापमान के बराबर मान लेते हुए थर्मामीटर का तापमान बदलना बंद न हो जाए। दूसरे शब्दों में, माध्यम और थर्मामीटर के बीच तापीय संतुलन स्थापित करने में कुछ समय लगता है।

टेप्लोविमी, या thermodynamic, संतुलनएक ऐसी अवस्था कहलाती है जिसमें सभी मैक्रोस्कोपिक पैरामीटर मनमाने ढंग से लंबे समय तक अपरिवर्तित रहते हैं। इसका मतलब है कि सिस्टम में वॉल्यूम और दबाव नहीं बदलता है, चरण परिवर्तन नहीं होता है, और तापमान नहीं बदलता है।

हालांकि, सूक्ष्म प्रक्रियाएं थर्मल संतुलन पर नहीं रुकती हैं: अणुओं के वेग बदलते हैं, वे चलते हैं, टकराते हैं।

कोई स्थूल पिंड या स्थूल पिंडों का समूह - thermodynamic प्रणाली- थर्मल संतुलन के विभिन्न राज्यों में हो सकता है। इनमें से प्रत्येक राज्य में, तापमान का अपना सुपरिभाषित मूल्य होता है। अन्य मात्राओं में भिन्न (लेकिन स्थिर) मान हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक सिलेंडर में एक संपीड़ित गैस का दबाव कमरे में दबाव और इस कमरे में निकायों की पूरी प्रणाली के तापमान संतुलन के साथ अलग होगा।

तापमान एक मैक्रोस्कोपिक सिस्टम के थर्मल संतुलन की स्थिति की विशेषता है: सिस्टम के सभी हिस्सों में जो थर्मल संतुलन की स्थिति में हैं, तापमान का एक ही मूल्य होता है (यह एकमात्र मैक्रोस्कोपिक पैरामीटर है जिसमें यह संपत्ति है)।

यदि दो निकायों का तापमान समान है, तो उनके बीच ऊष्मा विनिमय नहीं होता है, यदि भिन्न होता है, तो ऊष्मा का आदान-प्रदान होता है, और जब तक तापमान पूरी तरह से बराबर नहीं हो जाता है, तब तक ऊष्मा को अधिक गर्म शरीर से कम गर्म शरीर में स्थानांतरित किया जाता है।

तापमान माप तापमान पर भौतिक मात्रा (उदाहरण के लिए, मात्रा) की निर्भरता पर आधारित होता है। इस निर्भरता का उपयोग थर्मामीटर के तापमान पैमाने में किया जाता है - तापमान मापने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला उपकरण।

थर्मामीटर की क्रिया किसी पदार्थ के ऊष्मीय प्रसार पर आधारित होती है। गर्म करने पर थर्मामीटर में प्रयुक्त पदार्थ का स्तंभ (उदाहरण के लिए, पारा या अल्कोहल) बढ़ जाता है, ठंडा होने पर कम हो जाता है। रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग किए जाने वाले थर्मामीटर आपको किसी पदार्थ के तापमान को डिग्री सेल्सियस (डिग्री सेल्सियस) में व्यक्त करने की अनुमति देते हैं।

ए सेल्सियस (1701-1744) - स्वीडिश वैज्ञानिक जिन्होंने सेंटीग्रेड तापमान पैमाने का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा था। सेल्सियस तापमान पैमाने में, शून्य (18वीं शताब्दी के मध्य से) बर्फ पिघलने का तापमान है, और सामान्य वायुमंडलीय दबाव में 100 डिग्री पानी का क्वथनांक है।

चूंकि अलग-अलग तरल पदार्थ बढ़ते तापमान के साथ अलग-अलग तरीकों से फैलते हैं, इसलिए अलग-अलग तरल पदार्थों वाले थर्मामीटर में तापमान के पैमाने अलग-अलग होते हैं।

इसलिए, भौतिकी में वे उपयोग करते हैं आदर्श गैस तापमान पैमानातापमान पर गैस के आयतन (स्थिर दबाव पर) या दबाव (स्थिर आयतन पर) की निर्भरता के आधार पर।