Բացարձակ զրոյական ջերմաստիճան՝ մոլեկուլների շարժման դադարեցման կետ

2024 Հեղինակ: Henry Conors | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-02-12 08:39

«Ջերմաստիճան» տերմինը հայտնվել է այն ժամանակ, երբ ֆիզիկոսները կարծում էին, որ տաք մարմինները բաղկացած են ավելի մեծ քանակությամբ կոնկրետ նյութից՝ կալորիականությունից, քան նույն մարմինները, բայց սառը: Իսկ ջերմաստիճանը մեկնաբանվել է որպես օրգանիզմում կալորիականության քանակին համապատասխան արժեք։ Այդ ժամանակից ի վեր ցանկացած մարմնի ջերմաստիճանը չափվում է աստիճաններով: Բայց իրականում դա շարժվող մոլեկուլների կինետիկ էներգիայի չափումն է, և դրա հիման վրա այն պետք է չափվի Ջուլերով՝ համաձայն C միավորների համակարգի։

«Բացարձակ զրոյական ջերմաստիճան» հասկացությունը բխում է թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքից: Ըստ այդմ՝ սառը մարմնից տաք մարմնին ջերմություն փոխանցելու գործընթացը անհնար է։ Այս հայեցակարգը ներկայացրել է անգլիացի ֆիզիկոս Վ. Թոմսոնը։ Ֆիզիկայի բնագավառում ունեցած նվաճումների համար Անգլիայի թագուհին նրան շնորհել է «Լորդ» ազնվական կոչում և «Բարոն Քելվին» կոչում։ 1848թ.-ին Վ. Թոմսոնը (Քելվին) առաջարկեց օգտագործել ջերմաստիճանի սանդղակ, որտեղ նա որպես մեկնարկային կետ վերցրեց ծայրահեղ ցրտին համապատասխանող բացարձակ զրոյական ջերմաստիճանը և որպես բաժանման գին վերցրեց Ցելսիուսի աստիճանները: Կելվինի միավորը ջրի եռակի կետի ջերմաստիճանի 1/27316 է (մոտ 0 աստիճան C), այսինքն. ջերմաստիճանը, որի դեպքում անմիջապես մաքուր ջուրըԱյն գալիս է երեք ձևով՝ սառույց, հեղուկ ջուր և գոլորշու։ Բացարձակ զրոյական ջերմաստիճանը հնարավոր ամենացածր ցածր ջերմաստիճանն է, որի դեպքում մոլեկուլների շարժումը դադարում է, և այլևս անհնար է նյութից ջերմային էներգիա կորզել։ Այդ ժամանակից ի վեր նրա անունով է կոչվում բացարձակ ջերմաստիճանի սանդղակը։

Ջերմաստիճանը չափվում է տարբեր սանդղակով

Ամենից հաճախ օգտագործվող ջերմաստիճանի սանդղակը կոչվում է Ցելսիուսի սանդղակ: Այն կառուցված է երկու կետի վրա՝ ջրի հեղուկից գոլորշու և ջրի սառույցի փուլային անցման ջերմաստիճանի վրա։ Ա. Ցելսիուսը 1742 թվականին առաջարկել է հենակետային կետերի միջև հեռավորությունը բաժանել 100 ընդմիջումների և ջրի եռման կետը ընդունել զրոյական, մինչդեռ սառեցման կետը 100 աստիճան է: Բայց շվեդ Կ. Լիննեուսն առաջարկեց հակառակն անել։ Այդ ժամանակից ի վեր ջուրը սառչում է զրոյական A. Celsius աստիճանով: Թեեւ այն պետք է եփվի հենց Ցելսիուսում։ Ցելսիուսում բացարձակ զրոն մինուս 273,16 աստիճան է Ցելսիուսում։

Կան ևս մի քանի ջերմաստիճանի սանդղակներ՝ Fahrenheit, Réaumur, Rankine, Newton, Roemer: Նրանք ունեն տարբեր հղման կետեր և սանդղակի ընդմիջումներ: Օրինակ, Reaumur սանդղակը նույնպես կառուցված է ջրի եռման և սառեցման չափանիշների վրա, բայց այն ունի 80 բաժին: Ֆարենհեյթի սանդղակը, որը հայտնվել է 1724 թվականին, առօրյա կյանքում օգտագործվում է միայն աշխարհի որոշ երկրներում, այդ թվում՝ ԱՄՆ-ում; հղման կետեր՝ մեկը ջրային սառույցի խառնուրդի ջերմաստիճանն է՝ ամոնիակ, մյուսը՝ մարդու մարմնի ջերմաստիճանը։ Սանդղակը բաժանված է հարյուր բաժինների։ Ցելսիուսի զրոյական ջերմաստիճանը համապատասխանում է 32 աստիճան Ֆարենհայթի: Աստիճանների փոխարկումը Ֆարենհայթի կարող է իրականացվել բանաձևով. F \u003d 1.8 C + 32: Հակադարձ թարգմանությունը՝ C \u003d (F -32)/1, 8, որտեղ՝ F - աստիճան Fahrenheit, C - աստիճան Celsius. Եթե դուք չափազանց ծույլ եք հաշվել, գնացեք Ցելսիուսից Ֆարենհայթի փոխակերպման առցանց ծառայություն: Վանդակում մուտքագրեք Ցելսիուսի աստիճանների թիվը, սեղմեք «Հաշվարկել», ընտրել «Ֆարենհայթ» և սեղմել «Սկսել»: Արդյունքը անմիջապես կհայտնվի։

Ռանկինի սանդղակը անվանվել է անգլիացի (ավելի ճիշտ՝ շոտլանդացի) ֆիզիկոս Ուիլյամ Ջ. Ռանկինի պատվին, որը Քելվինի նախկին ժամանակակիցն էր և տեխնիկական թերմոդինամիկայի ստեղծողներից մեկը։ Նրա սանդղակի մեջ կա երեք կարևոր կետ՝ սկիզբը բացարձակ զրո է, ջրի սառեցման կետը՝ 491,67 աստիճան Ռանկին և ջրի եռմանը՝ 671,67 աստիճան։ Ջրի սառեցման և եռման միջև բաժանումների թիվը և՛ Ռանկինում, և՛ Ֆարենհեյթում 180 է։

Այս կշեռքների մեծ մասն օգտագործվում է բացառապես ֆիզիկոսների կողմից: Եվ այս օրերին հարցված ամերիկացի ավագ դպրոցի աշակերտների 40%-ը ասել է, որ չգիտի, թե ինչ է բացարձակ զրոյական ջերմաստիճանը։