Теплова рівновага

Теплова рівновага (або термодинамічна рівновага – це такий стан, при якому всі макроскопічні параметри як завгодно довго залишаються незмінними.

У стані термодинамічної рівноваги не відбувається теплообмін з оточуючими тілами, не змінюються обсяг і тиск тіла, відсутні взаємні перетворення рідин, газів і твердих тіл.

Температура та її фізичний зміст

Будь-яка термодинамічна система при незмінних зовнішніх умовах мимовільно переходить в стан термодинамічної рівноваги.

Температура тіла – це фізичний параметр, однаковий у всіх частинах системи тіл, яка знаходиться в стані термодинамічної рівноваги.

При тепловій рівновазі мікроскопічні процеси всередині тіла (рух частинок і взаємодія частинок) не припиняються. Термодинамічна система може перебувати в різних станах
тепловї рівноваги, кожному з яких відповідає певне значення температури. При теплообміні між тілами відбувається обмін енергією: тіла з більшою енергією передають свою енергію тілам з меншою енергією. Напрямок теплообміну між ними вказує різниця температур тіл. Тобто енергія передається від більш гарячого тіла до менш гарячого.

Температура та її вимірювання

Для вимірювання температури використовується той факт, що зі зміною температури тіла змінюються майже всі його фізичні властивості: довжина, об’єм, щільність, електричний опір, пружні властивості та ін. Основою для вимірювання температури може бути зміна якої-небудь властивості термометричного тіла.

Термометричне тіло – це тіло, для якого відома залежність якої-небудь властивості цього тіла від температури. Термометричним тілом може бути, наприклад, рідина або газ, для якого відома залежність зміни його об’єму від температури.

Емпірична шкала – це температурна шкала, встановлена з допомогою термометричного тіла.

Найбільш поширений спосіб вимірювання температури за допомогою рідинного термометра, в якому використовується розширення рідини (зміна об’єму) при нагріванні.

При градуюванні термометра відзначають опорні точки, відстань між якими на шкалі ділять на рівні частини, які називаються градусами.

Шкала температур Цельсія

Для практичного вживання за рішенням ХІ Генеральної конференції з мір та ваг у 1948 році була прийнята міжнародна стоградусна температурна шкалашкала Цельсія.

Шведський фізик і астроном Андерс Цельсій (1701 – 1744) у 1742 році запропонував шкалу термометра, в якій за нуль градусів (початок відліку температури) прийняв температуру танення льоду, а за сто градусів – температуру кипіння води при нормальному атмосферному тиску 1,01325 * 105 Па. Зміна довжини стовпа рідини в термометрі на одну соту частку довжини між відмітками 0 і 100 °С відповідає зміні температури на 1 °С. За даною шкалою одиниця виміру температуриградус Цельсія.

Однак, незважаючи на зазначену вище конференцію, в деяких країнах (наприклад, США) досі активно використовується інша шкала шкала Фаренгейта. На шкалі Фаренгейта точка танення льоду дорівнює 32 °F, а точка кипіння води дорівнює +212 °F. При цьому один градус Фаренгейта дорівнює 1/180 різниці цих температур.

Перевести градуси з Цельсія Фаренгейт можна так:

tF = tC * (9/5) + 32

Перевід з Фаренгейта в Цельсій:

tC = (tF – 32) * (5/9)

Тут tF – температура за Фаренгейтом, tC – температура за Цельсієм