Главная > Физика > Курс физики (Грабовский Р.И.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 37. О теплоте и температуре

Как уже отмечалось (см. § 35), тепловое состояние тела (вещества) определяется интенсивностью хаотического (теплового) движения его молекул. При изменении интенсивности этого движения изменяются внутренняя энергия тела и его тепловое состояние. Еще около 200 лет тому назад М. В. Ломоносов в «Размышлениях о причине тепла и холода» писал, что теплота состоит во внутреннем двиоюении материи, которое есть перемена места нечувствительных частиц материи (т. е. по современной терминологии, молекул).

Возьмем два тела с различным тепловым состоянием. Пусть в первом теле интенсивность хаотического движения молекул больше, чем во втором. Приведем эти тела в соприкосновении друг с другом — в тепловой контакт. Тогда молекулы первого тела, сталкиваясь на границе соприкосновения тел с молекулами второго тела, повышают интенсивность теплового движения последних. В результате тепловое состояние тел изменится: внутренняя энергия первого тела уменьшится

а второго — возрастет. Количество внутренней энергии, переданное (при тепловом контакте) первым телом второму телу, назовем количеством переданной теплоты.

В качестве характеристики теплового состояния тела введем понятие температуры как физической величины, количественно описывающей интенсивность хаотического движения его молекул. Чем интенсивнее тепловое движение молекул в теле, тем выше его температура. В нашем примере температура первого тела была выше, чем второго. Если при тепловом контакте тепловые состояния тел не изменяются, то их температура одинакова — тела находятся в тепловом равновесии.

При изменении теплового состояния тела кроме температуры изменяются и другие его физические характеристики (например, объем). По количественному изменению этих характеристик (например, объема) можно судить об изменении температуры тела и установить единицы измерения температуры и температурную шкалу. Тело (прибор), по изменению какой-либо физической характеристики которого можно определять его температуру, называется термометром.

Для измерения температуры тела его надо привести в тепловой контакт с термометром и дождаться установления теплового равновесия. Температура тела будет равна температуре термометра, находящегося в тепловом равновесии с этим телом.

Простейшим и наиболее распространенным термометром является жидкостный (ртутный или спиртовой), температура которого определяется по высоте столбика жидкости, находящейся в капиллярной стеклянной трубке с расширением на нижнем конце; с изменением температуры термометра изменяется объем, а следовательно, и высота столбика жидкости. Наиболее распространенной температурной шкалой является шкала Цельсия, за основные точки которой приняты положения верхних уровней столбика жидкости, когда термометр находится в тепловом контакте: 1) с тающим льдом; 2) с паром кипящей воды (при нормальном атмосферном давлении). Расстояние между этими уровнями разделено на 100 равных частей; 0,01 этого расстояния принята за 1 градус температурной шкалы Цельсия что соответствует одному Кельвину (1 К). Точное определение Кельвина дано в Приложении II.

В технике и лабораторных исследованиях для измерения температуры широко применяются электротермометры (термометры сопротивления и термопары). Точное измерение температуры и градуировка термометрических шкал производится посредством газового термометра (нормальная шкала температур), основанного на законе Гей-Люссака (см. § 39).

Немного раньше мы назвали количеством переданной телу теплоты величину изменения внутренней энергии тела в результате теплового контакта. Поэтому количество теплоты измеряют в единицах энергии (работы), т. е. в джоулях.

Опыт показывает, что количество теплоты необходимое для нагревания массы вещества от температуры до Кельвинов, пропорционально массе вещества и изменению температуры:

где с — коэффициент пропорциональности, называемый удельной теплоемкостью вещества. Из последней формулы следует

Отсюда видно, что удельной теплоемкостью вещества называется количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества на один кельвин. Единицей измерения удельной теплоемкости являет

Более подробно вопросы о теплоемкости и температуре будут рассмотрены в последующих главах (см. §§ 39, 42, 43, 44 и 54).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление