Меню

Шкалы температур

Физические свойства материалов зависят от их температуры, поэтому всегда возможно по изменениям одного из физических параметров данного материала в зависимости от температуры определить шкалу, которая позволяет сравнивать температуры; и некоторым способом устанавливать равенство двух температур. Законы термодинамики позволяют определить шкалы температур, имеющие универсальное значение.

Термодинамические, или абсолютные шкалы температур. Они определяются исходя из теоремы Карно или свойств идеального газа. Согласно теореме Карно, коэффициент полезного действия (к. п. д.) ŋ тепловой машины с обратимым циклом, температура рабочего тела которой в процессе цикла меняется в пределах между значениями, выраженными изначально в произвольной шкале и равными θ1 и θ2, зависит лишь от θ1 и θ2:

ŋ=(1-F(θ1))/ F(θ2)

Вид функции F зависит от выбора шкалы температур, по которой определяется θ, и, наоборот, выбор функции F определяет шкалу температур. Абсолютную термодинамическую температуру Т определяют, полагая

F=(θ)= Т.

В этом случае к. п. д. обратимой тепловой машины записывается в виде

ŋ =1-T1/T2,

где T1 и Т2 - абсолютные термодинамические температуры двух источников тепла.

Идеальный газ (теоретическое понятие) определяется следующими свойствами: его внутренняя энергия U зависит только от температуры; уравнение состояния, связывающее его давление р, объем v и температуру θ , имеет вид:

pv = G(θ).

Можно показать, что при определении температуры по термодинамической шкале:

G(θ) = RT,

где R - константа, называемая универсальной газовой постоянной, значение которой для заданной массы газа - одной грамм- молекулы - зависит только от выбранной единицы измерения абсолютной температуры. Чтобы определить числовое значение температуры Т, необходимо выбрать для нее единицу измерения. Для этого достаточно произвольно установить значение температуры, соответствующей четко определенному и воспроизводимому явлению.

Шкала Кельвина. Единица измерения кельвин (К) определяется из того условия, что температура воды в тройной точке (температура равновесия воды, льда и пара) равна 273,16 К.

Шкала Рэнкина. Единица измерения - градус Рэнкина (°R)-равен 5/9 кельвина; при таком определении температура в тройной точке воды равна 491,69 °R.

Шкала Цельсия. Она получается из абсолютной шкалы Кельвина, если за нуль принять температуру замерзания воды; единица измерения этой шкалы - градус Цельсия (°С) - равна одному кельвину:

Т (°С)=T (К)- 273,16.

Шкала Фаренгейта. Эта шкала получается смещением нуля абсолютной шкалы Рэнкина; единица измерения - градус Фаренгейта (°F) -равна одному градусу Рэнкина:

T(°F)=T(°R)-459,67.

Формулы перехода от одной шкалы к другой имеют следующий вид:

T(°C) = [T(°F)-32] (5/9), T(°F) = (9/5)T(°C)+32.

В качестве примера в табл. 2.1 приведены соответствующие значения нескольких важных температур для различных шкал.

Таблица 2.1. Шкалы и некоторые важные значения температур

Температуры

Шкалы температур

Кельвина, К

Цельсия,°С (после1990г)

Рэнкина, °R

Фаренгейта,F

1

0

-273,15

0

-459,67

2

273,15

0

491,67

32

3

173,15

0,01

491,67

32,018

4

373,15

99,974

671,67

212

Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи:

Асинхронный частотно-регулируемый электропривод степени подвижности промышленного робота
Индивидуальный автоматизированный электропривод получил широкое применение как в промышленности, так и в быту. Совершенствование технических показателей электропривода во всех областях применения является основой технического ...

Преобразователи напряжение-ток
Преобразователи напряжение-ток (ПНТ) также являются важным элементом в схемотехнике аналоговых электронных устройств. На их основе могут быть выполнены различные прецизионные операционные усилители, в которых ПНТ используется ...

Расчет параметров основных блоков прибора для измерения толщины диэлектрических покрытий
Темой данной работы является расчет параметров основных блоков прибора для измерения толщины диэлектрических покрытий. Для безопасной эксплуатации оборудования и материалов, защиты их от внешних факторов и повреждений широ ...

(C) 2019 | www.techniformula.ru