Температура. Понятие температуры является одним из важнейших в теплотехнике

Понятие температуры является одним из важнейших в теплотехнике. С молекулярно-кинетической точки зрения температура характеризует интенсивность движения структурных частиц системы. Более строгое определение температуры как физической величины дается при рассмотрении второго закона термодинамики.

Температура – это термодинамический параметр, определяющий тепловое состояние системы. Численное значение температуры является мерой отклонения состояния данного тела от теплового равновесия с другим телом, состояние которого принято за начало отсчета.

Температура системы измеряется с помощью различных по принципу действия термометрических устройств. При этом на шкалах этих устройств регистрируется не интенсивность теплового движения микрочастиц, а изменение физического свойства чувствительного элемента, находящегося в тепловом соприкосновении с системой, например, изменение объема жидкости или газа при нагревании; зависимость электрического сопротивления металла от температуры и др. Шкала таких устройств имеет температурную градуировку. Градуировка производится путем деления разности показаний устройства в двух произвольно выбранных постоянных температурных точках на некоторое число равных частей, называемых г р а д у с а м и. Так как выбор постоянных температурных точек произволен, то существует несколько температурных шкал. Для численного определения температуры в единицах СИ установлено две температурные шкалы: т е р м о д и н а м и ч е с= к а я и Международнаяп р а к т и ч е с к а я (МПТШ) с одинаковой ценой деления шкалы – градусом.

В термодинамической температурной шкале за начало отсчета принимается наинизшая температура, при которой возможно полное прекращение теплового движения микрочастиц. Эта точка отсчета называется а б с о -

л ю т н ы м н у л е м температуры. Термодинамическая температура обозначается Т, за единицу температуры принят кельвин (К).

По МПТШ за нуль отсчета принимается температура тройной точки воды; за 100 делений шкалы – температура точки кипения воды. Эта градуировка соответствует температурной шкале, предложенной в 1742 г. шведским физиком А. Цельсием, по которой температура обозначается t и за единицу принимается градус Цельсия (^оС).

Эталлон градуса основывается на одиннадцати реперных точках с фиксированными значениями температуры. Это температуры фазовых равновесий между жидкостью и паром или жидкостью и твердой фазой чистых веществ при нормальном атмосферном давлении. Ниже приведены температуры ряда реперных точек:

точка кипения водорода – 252,87 ⁰С;

точка кипения кислорода – 182,96 ⁰С;

тройная точка воды + 0,01 ⁰С;

точка кипения воды +100,00 ⁰С;

точка затвердевания цинка +419,58 ⁰С;

точка затвердевания золота +1064,43 ⁰С.

Связь между температурами по установленным шкалам имеет вид:

T = t + 273, 15 (1.1)

В некоторых странах находят применение и другие шкалы: темпера- турная шкала, выраженная в градусах Фаренгейта (⁰F) и температурная шкала, выраженную в градусах Ренкина (⁰R). Соотношения между значениями температуры, выраженными в градусах Цельсия (t, ⁰C), в кельвинах (Т, К), в градусах Фаренгейта (t_F, ⁰F) и в градусах Ренкина (T_R, ⁰R), таковы:

t = T – 273, 15 = (t_F – 32)/1, 8 = (T_R / 1, 8) – 273, 15. (1.2)