Температура, определение на градуси Келвин - Наръчник на химика 21
Химия и химична технология
Температура, дефиниция градуси Келвин
За определяне на налягането на парите на етанола е предложена следната функционална зависимост [5], в която P се изразява в N/L, а температурата е в градуси Келвин.[c.16]
X е средният наблюдаван живот на флуоресценцията — интензитет на флуоресценция за определено количество абсорбирана енергия на възбуждане. Индексите са температури в градуси Келвин. Всички данни за хидратите са взети от Sevchenko (195 1); останалите са цитирани от Hall и Dicke (1957).[c.198]
Температурата може да се разглежда като условие, което определя топлообмена в тялото. При определени условия дадено природно явление винаги се случва при една и съща температура. Следователно, за да се опише всяко явление, е необходимо точно да се определят точките на температурната скала. Две такива фиксирани точки са точката на топене на леда и точката на кипене на водата. Често използваните скали са Целзий и Фаренхайт, които са настроени съответно на 0°C и 32°F за точката на топене на леда и 100°C и 212°F за точката на кипене на водата. Температурните стойности, които се различават от тези две фиксирани точки, се задават с помощта на термометър чрез измерване на някои зависими от температурата свойства на работния флуид. Газовете се използват като термометрична работна течност, тъй като всички те се подчиняват на закона за идеалния газ с достатъчна точност. Но при създаването на температурна скала въз основа на свойствата на работния флуид неизбежно се допускат определени грешки. Използването на теорията за идеален обратим двигател на Карно позволи на Келвин да избегне тези грешки и да въведе абсолютна термодинамична температурна скала, която не зависи от свойствата на работния флуид. Нулаградуса по Келвин, 273,15 К под точката на топене на леда. От 1954 г. беше решено да се изостави точката на топене на леда като отправна точка, тъй като е много трудно да се възпроизведе с приемлива точност. Вместо това, тройната точка на водата (температура на фазово равновесие между чист лед, вода и водна пара) беше въведена като референтна точка, която може да бъде възпроизведена в лабораторни условия с грешка не по-лоша от 0,001 K и която е с 0,01 K по-висока от точката на топене на леда. По международно споразумение на тройната точка е определена стойност от 273,16 K- Други температури могат да бъдат определени с помощта на газов термометър с постоянен обем съгласно следния израз[c.16]
MOL, средна скорост в сантиметри в секунда и температура в градуси Келвин, получавате уравнението по-долу. Оказа се, че е вярно за всички газове. (Данните за Hg при 27°C бяха използвани за определяне на стойността на константата.) Обърнете внимание, че[c.40]
Всеки от тези видове реакции съответства на определен температурен диапазон. Thilo установи, че съотношението на най-ниските температури (в градуси по Келвин), при които калциевите силикати претърпяват тези трансформации, към тези температури, при които се извършват съответните трансформации в натриевите фосфати, е практически постоянна стойност. Радиусът на натриевия йон е малко по-различен от радиуса на калциевия йон. Вероятно това определя структурната и химическа връзка между тези групи съединения.[c.485]
Количеството топлина, което трябва да се предаде на определено количество от дадено вещество, за да се повиши температурата му с един келвин (градус), се нарича топлинен капацитет на това вещество, C. Топлинният капацитет се изразява в джаули на мол и келвин. Тъй катотоплинният капацитет на дадено вещество определя скоростта на поглъщане на топлина от него при[c.20]
До тройната точка на водата и 273,15°K до точката на топене на леда [124]. Така беше прието предложението на Келвин, направено през 1854 г. Тогава той изрази идеята, че ако точката на топене на леда е известна с достатъчна точност, тогава стойността на един градус може окончателно да се определи от абсолютната стойност на температурата на тази точка, а не като стотна от интервала между точките на топене на леда и врящата вода, както обикновено се прави при определяне на температурната скала по Целзий. С тази дефиниция на температура съотношението между градуси Келвин и градуси Целзий ще бъде както следва[c.21]
Традиционната мерна единица за топлина, работа и енергия е калорията, която се въвежда емпирично като количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на един грам вода с един градус по Келвин (в системата SI, просто 1 келвин). Въпреки че според термодинамиката топлината, енергията и работата са еквивалентни величини, тяхната мерна единица, калориите, не е очевидно свързана с масата и ускорението. Този избор на единици затруднява разбирането на физическата връзка между тях. Джаулът като единица за топлина е много по-удобен в смисъл, че ви позволява да видите връзката между топлина, работа и енергия още по самата му дефиниция. Въпреки че голяма част от термодинамичната литература се основава на използването на калориите, логическата простота на дефиницията на джаула трябва в крайна сметка да осигури широкото му използване, точно както литърът и метърът изместиха галона и ярда в повечето от напредналите страни по света.[c.443]
Както може да се види от уравнение (2), за да се определи молекулното тегло, е необходимо да се знае ебулиоскопската константа. Стойността му зависи отчистотата на разтворителя, така че е по-добре да се използват не изчислени, а експериментални стойности. Експерименталното определяне на тази стойност също е удобно в смисъл, че позволява да се избегне преобразуването на показанията на уреда, който регистрира промените в температурите на кипене, в градуси Келвин при определяне на AT. Деформацията на писалката на записващото устройство (Ad) може да се счита за пропорционална на AT. Следователно Ad=S-AT, където S е константа, определена от параметрите на използваното оборудване. Тогава уравнение (2) приема формата[c.146]
Системата SI възприе температурната скала на Келвин и градусът получи ново определение. Абсолютната нула се приема за ОК, а тройната точка на водата се приема равна на 273,16 K. (Тройната точка на водата е температурата, при която чистата течна вода, ледът и водните пари са в равновесие.) С това определение на градуса точката на кипене на водата при налягане от една атмосфера съответства на 373,15 K, а точката на замръзване на водата, наситена с въздух при налягане от една атмосфера, съответства на 273. 15 K. Така тази температура, приета в системата SI по скалата на Келвин, равна на 273,15 K, над температурата по скалата на Целзий. При посочване на температурата по скалата на Келвин знакът за градус не се изписва.[c.23]
Преди век физиците стигнаха до извода, че понятието температура съответства на понятието енергия на молекулярното движение. Според тази идея сухотата е такава ниска температура, при която молекулите спират да се движат. Тази температура беше наречена абсолютна нула. В САЩ температурата обикновено се измерва по скалата на Фаренхайт, точката на замръзване на водата съответства на 32 ° E, точката на кипене е 212 ° E. В научната работа е обичайно да се използва скалата по Целзий или скалата на Целзий (точката на замръзване на водата, наситена с въздух при налягане 1 atm 0 °, точката на кипене на водата при същотоусловия 100°). Новата температурна скала е предложена от известния английски физик Келвин (1824-1907). Тази скала се нарича скала на абсолютната температура или скала на Келвин (°K). Температурата на абсолютната нула по тази скала съответства, според най-точните съвременни определения, на -273,18 ° по Целзий (0 ° K = -273,18 ° C). Разделението на скалата по Целзий, наречено градуси или градуси по Целзий, се определя въз основа на това, че интервалът между точката на замръзване на водата, наситена с въздух при 1 atm, и точката на кипене на водата при същото атмосферно налягане се приема за 100 °. По скалата на Келвин, която има абсолютна нула (0 ° K), точката на замръзване на наситената с въздух вода е 273,18 ° K, а точката на кипене на водата е 373,18 ° K (фиг. 26).[c.44]
Обикновено се посочва топлината на топене за точката на топене, топлината на изпаряване - за точката на кипене. За прецизни изчисления на топлините на сублимация и двете от тези величини трябва да бъдат преизчислени преди добавянето към температурата, при която се определя топлината на сублимация (най-често в градуси Келвин).[c.359]
Тройната точка на водата играе важна роля при определяне на температурната скала. Съгласно решението на Десетата генерална конференция по мерки и теглилки (1954 г.) и съгласно GOST 8550-57, международната термодинамична температурна скала се определя с помощта на тройната точка на водата и й се приписва температура от 273,16 ° K. Това означава, че величината на степента на тази скала е равна на интервала между абсолютната нула и температурата на тройната точка. Така определената стойност на градуса практически е равна на 1/100 от интервала между температурите на кипене и кристализация на водата при нормално атмосферно налягане. Когато се брои от абсолютната нула, температурата се нарича абсолютна или се изразява в градуси Келвин (°K) и се обозначавабуквата T. Когато се брои от температурата на топене на леда при атмосферно налягане (тя е равна на 273,46-0,01=273,15 ° K), съгласно решението на XI Генерална конференция (1960 г.), температурата се нарича изразена в градуси по Целзий (°C) и се обозначава с буквата t, освен това[c.180]
Двете скали, които се използват в момента - термодинамичната и Международната практическа температурна скала - могат да бъдат изразени както в градуси Целзий C "C), така и в градуси Келвин (°K) в зависимост от произхода. Стойностите на градуса, определени от тези две скали, не са равни една на друга, въпреки че са близки, но все още не е възможно да се определи тяхната абсолютна разлика.[c.55]
Под определена температура аморфният полимер може да се разглежда като твърдо стъкло. Ако се нагрее над тази температура, тогава отделните сегменти на макромолекулата придобиват по-голяма подвижност, полимерът става мек и накрая преминава в силно еластично състояние. Температурата, при която настъпва тази промяна, се нарича температура на встъкляване Tg. Тази температура зависи от химическата природа на полимера, стереохимичната структура на неговата верига и степента на разклоняване на макромолекулите. За една и съща проба Tg може да бъде различна в зависимост от метода на нейното определяне [90 . Температурата на встъкляване може да се определи чрез изследване на някои от физическите характеристики на полимерната проба, като индекс на пречупване, модул на еластичност, диелектрична проницаемост, топлинен капацитет, коефициент на набъбване, специфичен обем, като функция на температурата. Когато се достигне температурата на встъкляване, тези количества или тяхното температурно поведение се променят рязко. За аморфните полимери точката на омекване често съвпада с температурата на встъкляване; за кристалните полимери точката на топене е много по-висока отТемпературата на встъкляване на кристалните полимери може да се оцени по правилото на Boyer-Beeman на около две трети от точката на топене (в градуси Келвин).[c.87]
Като единица за измерване на температурата по термодинамичната скала в Наръчника, както и в Международната система от единици (система SI), се приема градусът Келвин. В тази скала температурата на тройната точка на водата се приема, че по дефиниция е 273,16 ° K (точка-йо). Точката на топене на леда в тази скала е 273,15°K=0°C.[c.10]
Джозефсоновите контакти работят само при температури на свръхпроводимост, т.е. в района на няколко градуса по Келвин, което обикновено се постига чрез охлаждане с течен хелий (точката му на кипене при атмосферно налягане е 4,2 K). Това поражда определени технически трудности. В същото време работата при ниски температури, когато топлинният шум на сензора е значително намален, прави възможно създаването на изключително чувствителни устройства.[c.9]
Системата SI възприе температурната скала на Келвин и градусът получи ново определение. Абсолютната нула се приема за ОК, а тройната точка на водата се приема равна на 273,16 К. (Тройната точка на водата – температурата, при която чистата течна вода, лед и водна пара съществуват в равновесие – се обсъжда по-подробно в раздел 11.9.) С това определение,[c.13]
Отчитанията на два термометра с различни термометрични вещества, най-общо казано, никога не съвпадат, освен при 0 и 100 "C, следователно такова определение на температурата, като обективна мярка за интензивността на топлинното движение, е произволно. Този произвол е частично елиминиран, ако като термодинамично вещество се използват достатъчно разредени (идеални) газове. Техният коефициент на топлинно разширение, а нене зависи нито от маслото на темерагура, нито от природата на газа. Скалата на газовия термометър се калибрира по същия начин като скалата на Целзий, но -1/a градуса по Целзий (скалата на Келвин) се приема за нулева температура.[c.21]
Тази най-важна последица от анализа на цикъла на Карно позволява, както показа Келвин, да се приближи до дефиницията на абсолютна температурна скала. Всъщност съотношението на две количества топлина (което може да се изчисли от свойствата на работния флуид, установени експериментално) е равно на съотношението на техните температури в абсолютна скала, което не е свързано със свойствата на което и да е термометрично вещество. Необходимо е само да се присвои цифрова стойност в градуси на всяка една температурна стойност и да се вземе другата, съответстваща на най-ниската възможна точка - абсолютната нула, като нула. Такава скала е официално установена само повече от сто години след публикуването на статията на Томсън-Келвин (1849 г.). Това се случи през 1954 г. на IX генерална международна конференция по мерки и теглилки. Температурата на тройната точка на водата беше взета като opsf точка на скалата; тук лед, пара и течна вода могат да съществуват едновременно. Присвоена му е стойност от 273,16 K. Началната точка - O K съответства на абсолютната нула.[c.55]
Вижте страници, където се споменава терминътТемпература, определение на Келвин :[c.22] [c.376] [c.9] [c.196] [c.376] [c.360] [c.568] [c.189] [c.189] [c.568] [c.66] [c.21] Физическа химия (1978 г. ) -- [ c.15 , c.626 ]