
Что такое "холодно" и "тепло"? И почему градусы Цельсия и Фаренгейта.
Дата: 03.12.2020 Просмотров: 53 Комментарии: 0
Давайте представим
ситуацию: есть два тела с разными температурами. Температура первого, например -5°C , а второго +10°C . Вопрос: какое тело
теплее, а какое холоднее? Ответ будет очевиден, что первое холоднее, а
второе теплее. Далее поменяем температуру
второго тела. Первого будет -5°C ,
а второго -25°C .
Тот же вопрос, какое тело теплее, а какое холоднее? Естественный ответ, что
второе будет холоднее, а первое (где t=-5°C ),
теплее. Стоп. Пару минут назад был ответ, что -5°C – это холоднее, а сейчас
ответ - это теплее. Так все же, что такое «тепло» и «холодно» и почему это
привязано к градусам Цельсия и Фаренгейта?
Все тела на Земле и
во Вселенной имеют различную температуру. Одни теплее, чем другие. От чего
зависят температурные показатели тел? Ответ на эти вопросы даст такое понятие,
как «тепловое движение» - хаотичное (беспорядочное) движение частиц – атомов и
молекул, составляющих вещество. Чем динамичнее (быстрее) движутся частицы, тем
теплее тело. У теплых тел средняя кинетическая энергия атомов выше, чем у
холодных. Не стоит путать тепловое движение с Броуновским движением частиц,
которое является беспорядочным движением микроскопических видимых взвешенных в
жидкости или газе частиц твердого вещества, вызываемого тепловым движением
молекул и атомов этой жидкости или газа. Броуновское движение является
следствием и свидетельством существования теплового движения. Температура, как известно, измеряется в числах. Но в отличие от последних, где счет может
быть бесконечным, температуры все-таки имеют границы. Нижняя – это температура
абсолютного нуля (ТАН) – минимальная температура физического тела во Вселенной. Она составляет -273,15°C
(по Цельсию), или -459,67 °F
(по Фаренгейту).
Достичь данной
температуры в реальности никому не удавалось, и не удастся, потому что это
невозможно. Хотя были неоднократные попытки – в лабораторных условиях ученым
удавалось получать температуры, предельно близкие нулевой. На сегодняшний день,
практически любая современная криогенная лаборатория может получить температуры,
отстоящие на миллионные доли градуса от абсолютного нуля и только на
молекулярном уровне. Дело в том, что чем ближе тело (или опытная система)
подходит к ТАН, тем больше нужно затратить работы и энергии. Вплоть до
бесконечных значений. Это чем-то похоже на попытки достичь скорости света –
можно сколь угодно бесконечно близко подходить к этому значению, но никогда не
достигнуть. ТАН характеризуется полной остановкой молекул и атомов. Утрируя,
можно сказать - чтобы охладить тело до ТАН, необходимо будет использовать «хладагент»,
который будет в свою очередь холоднее предельной точки – температуры
абсолютного нуля. Такого в нашей природе нет. Поэтому нам остается довольствоваться всего
лишь тем, что ТАН это очередная «обычная»
отметка на термометре. (Интересно, какая температура в пустотах
Вселенной – Войдах?)
Предел по верхней
температуре – это Планковская температура, названная так в честь немецкого
ученого-физика Макса Планка. Теоретически, в соответствии с текущими
представлениями космологии, это температура Вселенной в первый момент Большого
Взрыва – рождения Вселенной. И по времени она продержалась всего первые 10-43 секунд существования Вселенной. В СИ Планковская температура примерно равна
Тр = 1,416808*1032 К
Или так
- Тр=141 680 800 000 000 000 000
000 000 000 000 КВ Цельсиях это будет почти столько же
Все тела на Земле и
во Вселенной имеют различную температуру. Одни теплее, чем другие. От чего
зависят температурные показатели тел? Ответ на эти вопросы даст такое понятие,
как «тепловое движение» - хаотичное (беспорядочное) движение частиц – атомов и
молекул, составляющих вещество. Чем динамичнее (быстрее) движутся частицы, тем
теплее тело. У теплых тел средняя кинетическая энергия атомов выше, чем у
холодных. Не стоит путать тепловое движение с Броуновским движением частиц,
которое является беспорядочным движением микроскопических видимых взвешенных в
жидкости или газе частиц твердого вещества, вызываемого тепловым движением
молекул и атомов этой жидкости или газа. Броуновское движение является
следствием и свидетельством существования теплового движения.

Предел по верхней
температуре – это Планковская температура, названная так в честь немецкого
ученого-физика Макса Планка. Теоретически, в соответствии с текущими
представлениями космологии, это температура Вселенной в первый момент Большого
Взрыва – рождения Вселенной. И по времени она продержалась всего первые 10-43 секунд существования Вселенной. В СИ Планковская температура примерно равна
tc=1,416808*1032-273,15 °C
Или так
– tc=141 680 799 999 999 999 999 999 999 999 726,85°C
Для тех, кто хочет точности, можем добавить – относительная
погрешность составляет 2,3*10-5.
К примеру температура на поверхности Солнца Тр=5780К или Т=5506,85°C.
А температура в центре ядра Солнца более 14млн
К.
И если с попытками
достижения ТАН дела обстоят оптимистичней, то с достижением Планковской
температуры все намного сложнее. Максимальная достигнутая температура человеком
при помощи технологий в лабораторных условиях - температура в установке для
удержания плазмы в термоядерном реакторе HL-M2 Tokamak, расположенном в исследовательской лаборатории в Ченду, провинция Сычуань, Китай. Разогретая до сверхвысоких температур магнитоактивная плазма внутри реактора удерживается магнитным полем. По словам ученых, реактор HL-M2 может удерживать плазму с температурой примерно 150*106 К в течении 10 секунд, что все же и
рядом не стоит с Планковской температурой. На практике Планковская температура не достижима никакими
способами.
Температура – это по
сути наше ощущение, которое не передать «из рук в руки». Чтобы хоть как-то
упорядочить и показать это, ученые взяли два явления и измерили все
относительно их. Например Цельсий взял температуру замерзания воды (плавления
льда) и температуру кипения воды при атмосферном давлении 760мм.рт.ст.
Фаренгейт – температуру замерзания смеси воды, соли, нашатыря и температуру
человеческого тела. Многие явления происходят именно между этими двумя
температурными точками. Поэтому для большей точности и систематизации добавили
в весь диапазон деления – градусы (от. Лат. Gradus – шаг, степень, ступень) – равномерные шаги, ступени с
одинаковым расстоянием. Использование
градусов относительно, и показывает в какой степени тело холоднее или горячее
относительно какой-то выбранной температуры. Или другими словами: сколько в
теле тепла – больше или меньше.

Температура – это по
сути наше ощущение, которое не передать «из рук в руки». Чтобы хоть как-то
упорядочить и показать это, ученые взяли два явления и измерили все
относительно их. Например Цельсий взял температуру замерзания воды (плавления
льда) и температуру кипения воды при атмосферном давлении 760мм.рт.ст.
Фаренгейт – температуру замерзания смеси воды, соли, нашатыря и температуру
человеческого тела. Многие явления происходят именно между этими двумя
температурными точками. Поэтому для большей точности и систематизации добавили
в весь диапазон деления – градусы (от. Лат. Gradus – шаг, степень, ступень) – равномерные шаги, ступени с
одинаковым расстоянием.