Очень часто в повседневной жизни мы пользуемся такими понятиями как тепло, горячо, холодно, характеризуя степень нагретости тел. Это субъективный подход, который зависит от наших ощущений. Количественно выразить степень нагретости тел можно с помощью физической величины называемой температурой. А как точно определить температуру? Для этого существуют приборы называемые термометрами, в основу положена зависимость температуры от какой-либо величины, например давления, объема и состояния теплового равновесия.
Термодинамическое равновесие
Температура характеризует состояние теплового равновесия системы тел. Если привести в соприкосновение два тела разной температуры, то тела начнут обмениваться энергией. Тела с большей кинетической энергией будут передавать свою энергию телам с меньшей кинетической энергией. Через какое-то время этот обмен энергией прекратиться, наступит термодинамическое (тепловое) равновесие, в котором тела могут находиться сколь угодно долго. В этом состоянии температура тел одинакова.
Галилео Галилей, итальянский ученый высказал мысль о механической природе тепла, в 1597 году он построил первый термометр. Термометр состоял из стеклянного шара с трубкой, выходящей из него. Трубка опускалась в воду, которая поднималась по ней вверх. При нагревании или охлаждении воздуха в шаре столбик воды или опускался или поднимался вверх. Этот термометр был несовершенным, так как высота столбика воды зависела не только от температуры, но и от давления воздуха.
Во всех других созданных позднее термометрах использовалась жидкости. Но, было замечено, что в отличие от жидкостей, разряженные газы расширяются и меняют давление в зависимости от температуры одинаково. Опытным путем для разряженных газов, находящихся в состоянии теплового равновесия было определено, что
Где T – абсолютная температура, измеряемая в системе СИ в Кельвинах (К)
k = 1,38*10-23Дж/К – постоянная Больцмана. Названа так в честь австралийского физика, одного из основателей МКТ теории газов, Людвига Больцмана.
Благодаря данной зависимости возникла возможность создать температурную шкалу, не зависящую от рода вещества и использовать ее для измерения температуры. Ввел ее английский физик Уильям Томсон, титулованный в 1892 г. за работы в области физики лорд Кельвин.
Эту шкалу называют абсолютной (термодинамической) шкалой температур или шкалой Кельвина. За нулевую точку (абсолютный нуль температуры) по этой шкале принята точка соответствующая самой низкой теоретически возможной температуре, «наименьшая или последняя степень холода». Ее существование было предсказано Ломоносовым. Температуре Т=0 по шкале Кельвина, соответствует по шкале Цельсия
Для перехода от шкалы Кельвина к шкале Цельсия применяют соотношение Т = t + 273,15. Разности температур по шкале Кельвина и Цельсия равны.
