TEMPERATURA
Notiunea de temperatura
Temperatura este o marime care caracterizeaza energia cinetica medie de miscare a moleculelor gazului ideal.
Relatia dintre temperatura si energia cinetica medie este :
Ec=ľKT. Aceasta dependenta are sens fizic intrucat experienta arata ca la aceeasi temperatura energiile cinetice madii ale moleculelor diferitelor gaze, coincid.Temperatura este legata de cantitatea de caldura transmisa prin schimbul de caldura intre doua corpuri. La contactul a doua corpuri, care au temperaturi diferite, cantitatea de caldura se transmite de la corpul cu temperatura mai ridicata la corpul cu temperatura mai scazuta. Cand corpurile au aceeasi temperatura intre ele nu se produce schimb de caldura. Din punct de vedere termodinamic temperatura caracterizeaza sensul schimbului de caldura intr-un proces. Experienta arata ca sensul de transmisie a caldurii este iontotdeauna de la corpul mai cald , care se afla in echilibru termodinamic, spre corpul mai rece .
Temperatura este acea marime fizica prin care se caracterizeaza starea termica a unui corp aflat in starea de echilibru termodinamic.
Unitatea de masura in SI este Kelvinul (K) sau gradul absolut. In practica se mai utilizeaza si gradul Celsius ( C). Cand temperatura este exprimata in grade absolute se noteaza cu T, iar atunci cand este data in grade Celsius se noteaza cu t.
Instrumentele folosite pentru indicarea temperaturii corpurilor se numesc termometre .
Termometrul indica temperatura, care datorita echilibrului termic, este egala tu temperatura corpului cu care este pus in contact. Termometrul primeste sau cedeaza corpului o cantitate de caldura , care trebuie sa fie neglijabila pentru ca sa nu modifice sensibil temperatura corpului si indicatia termometrului sa fie corecta.
Pentru etalonarea termometrelor se poate gasi un numar infinit de mare de procedee, dar in practica se utilizeaza numai acelea care reprezinta avantaje nete.
Unul din procedeele acceptate este si acela propus de Celsius . Gradul Celsius este tocmai un grad centigrad.
Rezulta ca temperatura masurata in grade Celsius este relativa intrucat se raporteaza la temperatura de topire a ghetii notata arbitrar cu 0 C.
Pentru construirea termometrelor se utilizeaza fenomene fizice si substante diferite. Datorita naturii lor diferite, ele prezinta o variatie diferita a proprietatilor in functie de temperatura. Astfel cu toate ca cele doua puncte fixe sunt riguros determinate, divizarea intervalului in parti egale nu este intotdeauna cea mai potrivita .
Pentru a evita masurarea inexacta a temperaturilor s-a introdus o noua conventie prin care s-a ales un nou termometru drept termometru etalon iar toate celelalte termometre s-a inpus sa fie gradate prin comparatie cu acesta.
S-a convenit ca termometrul etalon sa fie un termometru cu gaz datorita sensibilitatii lui, iar substanta termometrica sa fie hidrogenul.
Scara normala de temperatura foloseste hidrogenul ca substanta termometrica. Aceasa scara este definita prin conventia Celsius. Scara de temperatura Celsius obtinuta prin foplosirea termometrului etalon se numeste scara normala de temperatura.
Scara normala de temperatura este o scara relativa . Cu ajutorul ei putem stabili starea termica a unui carp prin comparatie cu cea a ghetii care se topeste fara a o indica exact.
Marimea fizica care caracterizeaza direct starea termica a unui corp, carese gaseste in echilibru termic se numeste temperatura absoluta.
Temperatura absoluta se masoara in grade Kelvin si se noteaza cu TK. Definirea gradului Kelvin se face la fel ca si a gradului Celdius. In acest caz scriem:Tf-Tt=100K si in relatie introducem valorile experimentale obtinute pentru presiune in cazul termometrului cu hidrogen: Pf-Pt Pt=0,3661 atunci se obtine Tt=273,15 K.
Temperatura de topire a ghetii la presiune normala este egala cu 273,15 K si corespunzator, cea de fierbere a apei pure la presiune normala este de 373,15 K. Schematic legatura dintre temperaturile masurate pe scara Celsius si Kelvin se exprima prin relatia : t°C=TK-273,15 .
Nivelul de zero al temperaturii pe scara absoluta se numeste zero absolut.
La temperatura de zero absolut energia cinetica de translatie a moleculelor este egala cu zero. Totusi miscarea nu se opreste complet intrucat se pastreaza miscarea de rotatie de oscilatie in interiorul moleculelor.
Astfel nu se poate trage concluzia ca la zero absolut inceteaza toate miscarile. Miscarile executate de e molecule la zero absolut sunt denumite uneori oscilatii la zero care corespund energiei cinetice de oscilatie minime ce se poate atinge numai la aceasta temperatura . Conform legii lui Charles, la T=0K si p=0 daca energia cinetica de deplasare a moleculelor este zero. Atunci din: p0(1+at)=0 avand in vedere ca p0=0, rezulta ca t0=-273 C .
Pentru gaze reale nu avem indeplinita vonditia V=0 la zero absolut, ceea ce prezica legea lui Gay -Lussac. In realitate toate gazele la aceasta temperatura sunt in stare lichida sau solida.
