Температура. В повседневной жизни температура для нас – величина, которая отличает «горячее» от «холодного»

В повседневной жизни температура для нас – величина, которая отличает «горячее» от «холодного». И первые представления о температуре возникли из ощущений тепла и холода. Строго говоря, понятие температуры имеет смысл только для равновесных состояний.

Температура (от лат. temperatura – надлежащее смешение, соразмерность, нормальное состояние), физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Температура одинакова для всех частей изолированной системы, находящейся в термодинамическом равновесии. Если изолированная система не находится в равновесии, то с течением времени переход энергии (теплопередача) от более нагретых частей системы к менее нагретым приводит к выравниванию температуры во всей системе (первый постулат или нулевое начало термодинамики).

Согласно второму закону термодинамики самопроизвольный переход тепла возможен только от тел с более высокой к телам с более низкой температурой. В состоянии теплового равновесия температура выравнивается во всех частях сколь угодно сложной системы.

Поскольку температура не является непосредственно измеряемой величиной, ее значение определяют по измерению какого-либо свойства термометрического вещества (ртути, спирта), удобного для измерения, например, по изменению его объема, происходящему в результате теплового расширения, по изменению электрического сопротивления проводников, при изменении температуры и т.д.

Чаще всего для измерения температуры используют изменение объема. На этом основано устройство термометров. Первый термометр был изобретен Галилеем около 1600 года. В качестве термометрического вещества, т.е. тела, расширяющегося при нагревании, в нем использовалась вода.

Разные тела при нагревании расширяются по-разному, поэтому шкала термометра зависит от термометрического вещества. Для практических целей термометры градуируют по точкам плавления, кипения или каким-либо другим, лишь бы процесс происходил при постоянной температуре.

Наибольшее распространение имеет Международная практическая шкала (1968 г.) или как ранее ее называли – шкала Цельсия (по имени шведского физика).

Таблица 1

	Температура плавления льда	Температура кипения воды
Международная практическая шкала	0 °C	100 °C	Россия
Шкала Фаренгейта	32 °F	212 °F	Англия, США, Канада, Австрия
Шкала Реомюра	0 °R	80 °R	Франция
Термодинамическая шкала	273,15 K	373,15 K	Система СИ

В простейшем случае температурные шкалы различаются числовыми значениями, принятыми для одинаковых реперных точек. Так, в шкалах Цельсия (°C), Реомюра (°R) и Фаренгейта (°F) точкам таяния льда и кипения воды при нормальном давлении приписаны разные значения температуры. Соотношение для пересчёта температуры из одной шкалы в другую:

N °C = 0,8´ N °R = (1,8´ N + 32) °F

В технике и в быту используется температура t, отсчитанная по шкале Цельсия. В физике более удобна абсолютная шкала. Температура Т, отсчитанная по этой шкале, связана с температурой t по шкале Цельсия соотношением:

T = t + 273,15

Единица абсолютной температуры – Кельвин (K). Температура, равная 0 K называют абсолютным нулем температуры, ему соответствует t = – 273,15 °C.

Температура кипения (обозначается Т_кип, Ts), температура равновесного перехода жидкости в пар при постоянном внешнем давлении. При температуре кипения давление насыщенного пара над плоской поверхностью жидкости становится равным внешнему давлению, вследствие чего по всему объёму жидкости образуются пузырьки насыщенного пара. Температура кипения – частный случай температуры фазового перехода первого рода.

Температура кипения некоторых химических веществ Таблица 2

Вещество	Т кип, °C	Вещество	Т кип, °C
Водород	–252,87	Азотная кислота	83,3
Азот	–195,80	Йод	183,0
Аргон	–185,70	Глицерин	290,0
Кислород	–182,90	Серная кислота	330,0
Ацетон	56,50	Алюминий	2467,0
Метиловый спирт	64,70	Медь	2567,0
Этиловый спирт	78,40	Железо	2750,0

Примечание. В табл. 2 приведены температуры кипения (°C) при нормальном внешнем давлении
(760 мм рт. ст. или 101325 Па (Н/м²)).

Таблица 3