Температура. Со средней кинетической энергией молекул связана важная характеристика состояния вещества, называемая температурой

Со средней кинетической энергией молекул связана важная характеристика состояния вещества, называемая температурой. Температура, измеряемая в системе СИ в кельвинах, вводится как величина, пропорциональная средней кинетической энергии молекул:

(5.1)

В этом выражении i ¾ число степеней свободы молекулы, а k = 1,38 × 10^-23 Дж/К ¾ постоянная Больцмана. Из (5.1) при i = l следует, что на одну степень свободы приходится энергия

(5.2)

В принципе, можно измерять температуру в единицах энергии ¾ джоулях, но тогда ее непосредственное измерение было бы затруднено, кроме того, средняя кинетическая энергия молекул ¾ очень малая величина. Поэтому значительно удобней измерять температуру косвенным образом (например, в ртутном термометре фиксируется увеличение объема ртути при нагревании).

Согласно решению XI Генеральной конференции по мерам и весам (1960 г.) в настоящее время применяют только две температурные шкалы ¾ термодинамическую (абсолютную) и Международную практическую, градуированные соответственно в Кельвинах (К) и в градусах Цельсия (°С).

В Международной практической шкале температур реперными (опорными) точками являются температура таяния льда 0°С и кипения воды 100°С при нормальном атмосферном давлении 1,013 × 10⁵ Па. В термодинамической шкале температура таяния льда равна 273,15 К (при том же давлении), поэтому абсолютная температура по термодинамической шкале Т и температура t по Международной практической шкале связаны соотношением T = 273,15 + t¹. По размеру один градус Кельвина и градус Цельсия равны (1°С = 1 К).

Достичь абсолютного нуля температуры Т = 0 К практически невозможно (противоречит законам квантовой механики), молекулы всегда участвуют в движении, но приблизиться к нему удается довольно близко »10^-6 К.