Har bir inson har kuni harorat tushunchasiga duch keladi. Bu atama bizning kundalik hayotimizga mustahkam kirdi: biz mikroto'lqinli pechda ovqatni isitamiz yoki pechda ovqat pishiramiz, biz tashqaridagi ob-havo bilan qiziqamiz yoki daryodagi suv sovuq yoki yo'qligini bilib olamiz - bularning barchasi ushbu tushuncha bilan chambarchas bog'liq. Va harorat nima, bu jismoniy parametr nimani anglatadi, u qanday o'lchanadi? Ushbu va boshqa savollarga maqolada javob beramiz.
Jismoniy miqdor
Termodinamik muvozanatdagi izolyatsiyalangan sistema nuqtai nazaridan harorat qanday ekanligini ko’rib chiqamiz. Bu atama lotin tilidan olingan bo'lib, "to'g'ri aralashtirish", "normal holat", "mutanosiblik" degan ma'noni anglatadi. Bu qiymat har qanday makroskopik tizimning termodinamik muvozanat holatini tavsiflaydi. Agar izolyatsiya qilingan tizim muvozanatdan chiqqan bo'lsa, vaqt o'tishi bilan energiya ko'proq isitiladigan narsalardan kamroq isitiladigan narsalarga o'tadi. Natijada butun tizim bo'ylab haroratning tenglashishi (o'zgarishi). Bu termodinamikaning birinchi postulati (nol printsipi).
Harorat belgilayditizimni tashkil etuvchi zarrachalarning energiya darajalari va tezligi bo'yicha taqsimlanishi, moddalarning ionlanish darajasi, jismlarning elektromagnit nurlanish muvozanatining xususiyatlari, nurlanishning umumiy hajmli zichligi. Termodinamik muvozanatda bo'lgan tizim uchun sanab o'tilgan parametrlar teng bo'lgani uchun ular odatda tizim harorati deb ataladi.
Plazma
Muvozanat jismlaridan tashqari, holat bir-biriga teng bo'lmagan bir nechta harorat qiymatlari bilan tavsiflanadigan tizimlar mavjud. Plazma yaxshi misoldir. U elektronlar (engil zaryadlangan zarralar) va ionlardan (og'ir zaryadlangan zarralar) iborat. Ular to'qnashganda energiya tez elektrondan elektronga va iondan ionga o'tadi. Ammo heterojen elementlar o'rtasida sekin o'tish mavjud. Plazma elektronlar va ionlar alohida-alohida muvozanatga yaqin bo'lgan holatda bo'lishi mumkin. Bunday holda, har bir turdagi zarrachalar uchun alohida haroratni olish mumkin. Biroq, bu parametrlar bir-biridan farq qiladi.
Magnitlar
Zarrachalari magnit momentga ega bo'lgan jismlarda energiya almashinuvi odatda sekin sodir bo'ladi: moment yo'nalishlarini o'zgartirish imkoniyati bilan bog'liq translatsiyadan magnit erkinlik darajalariga. Ma'lum bo'lishicha, tananing kinetik parametrga to'g'ri kelmaydigan harorat bilan tavsiflangan holatlari mavjud. U elementar zarrachalarning translatsion harakatiga mos keladi. Magnit harorat ichki energiyaning bir qismini belgilaydi. Bu ijobiy yoki ijobiy bo'lishi mumkinsalbiy. Hizalash jarayonida energiya yuqori qiymatga ega bo'lgan zarrachalardan past haroratli zarrachalarga, agar ular ijobiy yoki salbiy bo'lsa, o'tkaziladi. Aks holda, bu jarayon teskari yo'nalishda davom etadi - salbiy harorat ijobiydan "yuqoriroq" bo'ladi.
Bu nima uchun kerak?
Paradoks shundan iboratki, oddiy odam kundalik hayotda ham, sanoatda ham o'lchash jarayonini amalga oshirish uchun harorat nima ekanligini bilish ham shart emas. Bu ob'ekt yoki atrof-muhitni isitish darajasi ekanligini tushunish uchun etarli bo'ladi, ayniqsa, biz bu atamalar bilan bolalikdan tanishmiz. Haqiqatan ham, ushbu parametrni o'lchash uchun mo'ljallangan amaliy qurilmalarning aksariyati, aslida, isitish yoki sovutish darajasi bilan o'zgarib turadigan moddalarning boshqa xususiyatlarini o'lchaydi. Masalan, bosim, elektr qarshilik, hajm va boshqalar. Bundan tashqari, bunday ko'rsatkichlar qo'lda yoki avtomatik ravishda kerakli qiymatga aylantiriladi.
Ma'lum bo'lishicha, haroratni aniqlash uchun fizikani o'rganish shart emas. Sayyoramiz aholisining aksariyati shu tamoyil asosida yashaydi. Agar televizor yoqilgan bo'lsa, u holda yarimo'tkazgichli qurilmalarning vaqtinchalik jarayonlarini tushunish, elektr tokining rozetkadan qaerdan kelishini yoki signalning sun'iy yo'ldosh antennasiga qanday kelishini o'rganishning hojati yo'q. Odamlar har bir sohada tizimni tuzatadigan yoki disk raskadrovka qila oladigan mutaxassislar mavjudligiga o'rganib qolgan. Oddiy odam miyasini chalg'itishni istamaydi, chunki ho'llab olayotganda "quti" da sovun operasi yoki futbol tomosha qilish yaxshiroqsovuq pivo.
Bilmoqchiman
Ammo shunday odamlar borki, koʻpincha talabalar oʻzlarining qiziqishlari darajasida yoki zarurat tufayli fizikani oʻrganishga va harorat nima ekanligini aniqlashga majbur boʻlishadi. Natijada, ular o'z izlanishlarida termodinamikaning yovvoyi tabiatiga tushib, uning nol, birinchi va ikkinchi qonunlarini o'rganadilar. Bundan tashqari, qiziquvchan ong Karno tsikllari va entropiyani tushunishi kerak. Va o'z sayohatining oxirida, u ishlovchi moddaning turiga bog'liq bo'lmagan teskari issiqlik tizimining parametri sifatida haroratning ta'rifi ushbu kontseptsiyaning hissiyotiga aniqlik kiritmasligini aniq tan oladi. Va shunga qaramay, ko'rinadigan qism xalqaro birliklar tizimi (SI) tomonidan qabul qilingan ba'zi darajalar bo'ladi.
Kinetik energiya sifatida harorat
Ko'proq "aniqroq" yondashuv molekulyar-kinetik nazariya deb ataladi. Bu issiqlik energiya shakllaridan biri sifatida qaraladi degan fikrni shakllantiradi. Masalan, molekulalar va atomlarning kinetik energiyasi, ya'ni ko'p sonli tasodifiy harakatlanuvchi zarralar bo'yicha o'rtacha hisoblangan parametr, odatda tananing harorati deb ataladigan o'lchov bo'lib chiqadi. Shunday qilib, isitiladigan tizimning zarralari sovuqdan tezroq harakat qiladi.
Ko'rib chiqilayotgan atama zarralar guruhining o'rtacha kinetik energiyasi bilan chambarchas bog'liq bo'lganligi sababli, harorat birligi sifatida jouldan foydalanish juda tabiiy bo'ladi. Biroq, bu sodir bo'lmaydi, bu elementarning issiqlik harakati energiyasi bilan izohlanadizarralar joulga nisbatan juda kichikdir. Shuning uchun uni ishlatish noqulay. Issiqlik harakati maxsus konversiya koeffitsienti yordamida jouldan olingan birliklarda o'lchanadi.
Harorat birliklari
Bugungi kunda ushbu parametrni ko'rsatish uchun uchta asosiy birlik qo'llaniladi. Mamlakatimizda harorat odatda Selsiy gradusida o'lchanadi. Ushbu o'lchov birligi suvning muzlash nuqtasiga asoslanadi - mutlaq qiymat. U boshlang'ich nuqtadir. Ya'ni, muz hosil bo'la boshlagan suvning harorati nolga teng. Bunday holda, suv namunali chora sifatida xizmat qiladi. Ushbu konventsiya qulaylik uchun qabul qilingan. Ikkinchi mutlaq qiymat bug' harorati, ya'ni suvning suyuq holatdan gazsimon holatga o'tish momentidir.
Keyingi birlik - Kelvin. Ushbu tizimning mos yozuvlar nuqtasi mutlaq nol nuqtasi hisoblanadi. Shunday qilib, bir daraja Kelvin bir daraja Selsiyga teng. Farqi faqat ortga hisoblashning boshlanishi. Kelvindagi nol minus 273,16 daraja Selsiyga teng bo'ladi. 1954 yilda Og'irliklar va o'lchovlar bo'yicha Bosh konferentsiyada harorat birligi uchun "Kelvin darajasi" atamasini "kelvin" bilan almashtirishga qaror qilindi.
Uchinchi umumiy oʻlchov birligi Farengeytdir. 1960 yilgacha ular ingliz tilida so'zlashadigan barcha mamlakatlarda keng qo'llanilgan. Biroq, bugungi kunda Amerika Qo'shma Shtatlaridagi kundalik hayotda ushbu birlikdan foydalaning. Tizim yuqorida tavsiflanganlardan tubdan farq qiladi. Boshlanish nuqtasi sifatida olingan1: 1: 1 nisbatda tuz, ammiak va suv aralashmasining muzlash nuqtasi. Shunday qilib, Farengeyt shkalasida suvning muzlash nuqtasi plyus 32 daraja, qaynash nuqtasi esa plyus 212 daraja. Ushbu tizimda bir daraja bu haroratlar orasidagi farqning 1/180 qismiga teng. Shunday qilib, 0 dan +100 daraja Farengeyt oralig'i -18 dan +38 Selsiy oralig'iga to'g'ri keladi.
Mutlaq nol harorat
Bu parametr nimani anglatishini tushunib olaylik. Mutlaq nol - belgilangan hajmda ideal gaz bosimining yo'qolishini cheklovchi harorat. Bu tabiatdagi eng past qiymatdir. Mixailo Lomonosov bashorat qilganidek, "bu sovuqning eng katta yoki oxirgi darajasidir". Avogadroning kimyoviy qonuni shundan kelib chiqadi: bir xil harorat va bosimdagi teng hajmdagi gazlar bir xil miqdordagi molekulalarni o'z ichiga oladi. Bundan nima kelib chiqadi? Gazning minimal harorati mavjud bo'lib, uning bosimi yoki hajmi yo'qoladi. Bu mutlaq qiymat nol Kelvinga yoki Selsiy bo‘yicha 273 darajaga to‘g‘ri keladi.
Quyosh tizimi haqida ba'zi qiziqarli faktlar
Quyosh yuzasidagi harorat 5700 Kelvinga, yadro markazida esa 15 million Kelvinga etadi. Quyosh sistemasining sayyoralari isitish darajasi jihatidan bir-biridan juda farq qiladi. Demak, Yerimiz yadrosining harorati Quyosh yuzasidagi harorat bilan bir xil. Yupiter eng issiq sayyora hisoblanadi. Uning yadrosi markazidagi harorat Quyosh yuzasidagi haroratdan besh baravar yuqori. Va bu erda parametrning eng past qiymatiOy yuzasida qayd etilgan - bu atigi 30 kelvin edi. Bu qiymat Pluton yuzasidagidan ham pastroq.
Yer Faktlari
1. Inson tomonidan qayd etilgan eng yuqori harorat Selsiy bo'yicha 4 milliard daraja edi. Bu qiymat Quyosh yadrosi haroratidan 250 baravar yuqori. Rekord Nyu-York Brukxaven tabiiy laboratoriyasi tomonidan uzunligi taxminan 4 kilometr bo‘lgan ion kollayderida o‘rnatildi.
2. Sayyoramizdagi harorat ham har doim ham ideal va qulay emas. Masalan, Yoqutistonning Verxnoyansk shahrida qishda havo harorati Selsiy bo‘yicha minus 45 darajagacha tushadi. Ammo Efiopiyaning Dallol shahrida vaziyat teskari. U yerda oʻrtacha yillik harorat +34 daraja.
3. Odamlar ishlaydigan eng ekstremal sharoitlar Janubiy Afrikadagi oltin konlarida qayd etilgan. Konchilar 3 kilometr chuqurlikda, Selsiy bo‘yicha 65 daraja issiqda ishlaydi.
