Выбери любимый жанр

Большая Советская Энциклопедия (ТЕ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 95

Изменить размер шрифта:

Для состояния термодинамического равновесия все определения Т. приводят к одной и той же величине.

Лит.: Теоретическая астрофизика, М., 1952.

Температура (в физике)

Температу'ра (от лат. temperatura — надлежащее смешение, соразмерность, нормальное состояние), физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Т. одинакова для всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии термодинамическом . 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 Т. во всей системе (первый постулат, или нулевое начало термодинамики ). Т. определяет: распределение образующих систему частиц по уровням энергии (см. Больцмана статистика ) и распределение частиц по скоростям (см. Максвелла распределение ); степень ионизации вещества (см. Саха формула ); свойства равновесного электромагнитного излучения тел — спектральную плотность излучения (см. Планка закон излучения ), полную объёмную плотность излучения (см. Стефана — Больцмана закон излучения ) и т. д. Т., входящую в качестве параметра в распределение Больцмана, часто называют Т. возбуждения, в распределение Максвелла — кинетической Т., в формулу Саха — ионизационной Т., в закон Стефана — Больцмана — радиационной температурой . Поскольку для системы, находящейся в термодинамическом равновесии, все эти параметры равны друг другу, их называют просто температурой системы. В кинетической теории газов и др. разделах статистической механики Т. количественно определяется так, что средняя кинетическая энергия поступательного движения частицы (обладающей тремя степенями свободы) равна

кТ, где k — Больцмана постоянная , Т — температура тела. В общем случае Т. определяется как производная от энергии тела в целом по его энтропии . Такая Т. всегда положительна (поскольку кинетическая энергия положительна), её называют абсолютной Т. или Т. по термодинамической температурной шкале. За единицу абсолютной Т. в Международной системе единиц (СИ) принят кельвин (К). Часто Т. измеряют по шкале Цельсия (t ), значения t связаны с Т равенством t = Т – 273,15 К (градус Цельсия равен Кельвину). Методы измерения Т. рассмотрены в статьях Термометрия , Термометр .

Строго определённой Т. характеризуется лишь равновесное состояние тел. Существуют, однако, системы, состояние которых можно приближённо охарактеризовать несколькими не равными друг другу температурами. Например, в плазме, состоящей из лёгких (электроны) и тяжёлых (ионы) заряженных частиц, при столкновении частиц энергия быстро передаётся от электронов к электронам и от ионов к ионам, но медленно от электронов к ионам и обратно. Существуют состояния плазмы, в которых системы электронов и ионов в отдельности близки к равновесию, и можно ввести Т. электронов Т_э и Т. ионов Т_и , не совпадающие между собой.

В телах, частицы которых обладают магнитным моментом , энергия обычно медленно передаётся от поступательных к магнитным степеням свободы, связанным с возможностью изменения направления магнитного момента. Благодаря этому существуют состояния, в которых система магнитных моментов характеризуется Т., не совпадающей с кинетической Т., соответствующей поступательному движению частиц. Магнитная Т. определяет магнитную часть внутренней энергии и может быть как положительной, так и отрицательной (см. Отрицательная температура ). В процессе выравнивания Т. энергия передаётся от частиц (степеней свободы) с большей Т. к частицам (степеням свободы) с меньшей Т., если они одновременно положительны или отрицательны, но в обратном направлении, если одна из них положительна, а другая отрицательна. В этом смысле отрицательная Т. «выше» любой положительной.

Понятие Т. применяют также для характеристики неравновесных систем (см. Термодинамика неравновесных процессов ). Например, яркость небесных тел характеризуют яркостной температурой , спектральный состав излучения — цветовой температурой и т. д.

Л. Ф. Андреев.

Температура замерзания растворов

Температу'ра замерза'ния раство'ров, температура начала кристаллизации твёрдой фазы из раствора. Т. з. р. ниже температуры замерзания чистого растворителя, так как парциальное давление пара растворителя над раствором всегда меньше, чем давление пара над самим растворителем при той же температуре. Постоянной температурой замерзания обладают эвтектики . Связь Т. з. р. с составом раствора определяется Рауля законами , графически может быть представлена диаграммой состояния , рассматривается, в частности, в двойных системах . Изучение понижения Т. з. р. составляет предмет криоскопии .

Температура кипения

Температу'ра кипе'ния (обозначается Т_кип , Ts ), температура равновесного перехода жидкости в пар при постоянном внешнем давлении. При Т. к. давление насыщенного пара над плоской поверхностью жидкости становится равным внешнему давлению, вследствие чего по всему объёму жидкости образуются пузырьки насыщенного пара (см. Кипение ). Т. к. — частный случай температуры фазового перехода первого рода.

Вещество	Т_кип, °С	Вещество	Т_кип, °С
Водород…………….. Азот…………………. Аргон……………….. Кислород…………… Ацетон………………. Метиловый спирт…. Этиловый спирт…… Азотная кислота……	-252,87 -195,8 -185,7 -182,9 56,5 64,7 78,4 83,3	Йод……………………. Глицерин…………….. Серная кислота…….. Алюминий…………… Медь………………….. Железо……………….. Осмий………………… Тантал…………………	183,0 290,0 330,0 2467 2567 2750 5027±100 5425±100

В табл. приведены Т. к. ряда веществ при нормальном внешнем давлении (760 мм рт. ст., или 101325 н/м² ).

Температура кипения растворов

Температу'ра кипе'ния раство'ров, температура начала перехода жидкой фазы данного состава в пар. Т. к. р., как правило, ниже температуры конденсации, при которой пар того же состава начинает конденсироваться в жидкую фазу. Исключение составляют азеотропные смеси , для которых обе температуры равны. Связь Т. к. р. и температур начала конденсации с составом раствора определяется Рауля законами и Коновалова законами и графически представляется диаграммой состояния . Повышение Т. к. р. по сравнению с температурой кипения чистого растворителя рассматривается в эбулиоскопии .

Температура плавления

Температу'ра плавле'ния (Т_пл ), температура равновесного фазового перехода кристаллического (твёрдого) тела в жидкое при постоянном внешнем давлении. Т. п. — частный случай температуры фазового перехода первого рода.

Вещество	Т_пл, °С	Вещество	Т_пл, °С
Водород…………….. Кислород…………… Азот…………………. Аргон……………….. Этиловый спирт…… Метиловый спирт…. Ацетон………………. Ртуть…….…………… Гликоль………..…….	-259,14 -218,4 -209,86 -189,2 -112 -97,8 -94,6 -38,9 -15,6	Нитробензол…….….. Уксусная кислота…… Глицерин…………….. Цезий………………… Нафталин……………. Натрий…….………….. Йод……………………. d-Камфора…………… Алюминий…………… Медь………………….. Железо……………….. Вольфрам…………….	5,7 16,7 17,9 28,5 80,2 97,8 112,9 178,5 660,37 1083,4 1539 3410