Темы ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ. Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны» - презентация

1 Темы ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ. Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны» Раздел ТЕМПЕРАТУРА

2 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА Кафедра физики И.Н. Евдокимов МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ Часть 1. Т Е М П Е Р А Т У Р А Определение понятия. Методы получения и контроля. Измерительная аппаратура. МОСКВА 2004

3 Измерения расстояний, времени – с глубокой древности Измерения температуры – только с 18 века

4 Клавдий Гален (врач, II век н.э., г.) классификация лекарственных препаратов по 12 градусам (лат. gradus - ступень) Свой «градус» имело каждое правильное лекарство от данной болезни, т.е. правильная смесь препаратов, которую называли температурой. (лат. temperatura - надлежащее смешение, правильное соотношение) Возникновение терминов

5 Галилео Галилей (1597 г.) термоскоп Исаак Ньютон (1701 г.) температурная шкала из 12 градусов. Реперные температуры: 0 о - замерзание воды 12 о - тело здорового человека. Появление приборов Начало измерений

6 Даниэль Габриель Фаренгейт (1714 г.) Реперные температуры: 0 о - смесь вода-лед-соль 12 о (96 о ) - тело здорового человека Андерс Цельсий г. 100 о шкала 0 о – кипение воды, 100 о – таяние льда Карл Линней – ( ) «поворот» шкалы Цельсия к современному виду

7 Что такое температура ? Эксперимент - температура тел, находящихся в термическом равновесии, одинакова

8 Температура как термодинамическая величина Энтропия - безразмерна [T] - Джоули [T] - Кельвины Термодинамическая шкала температур может быть воспроизведена в цикле Карно

9 Температура как параметр уравнений состояния «Шкала газового термометра»

10 Температура как параметр уравнений тепловых процессов Уравнение теплового баланса Земли Q – солнечная постоянная, - альбедо (коэф-т отражения) Земли, - постоянная Стефана-Больцмана, - эмиссионная способность (коэф-т серости)

11 Температура как параметр равновесных функций распределения Распределение МАКСВЕЛЛА

12 Температура как параметр равновесных функций распределения Распределение БОЛЬЦМАНА

13 Температура как параметр равновесных функций распределения Распределение ФЕРМИ-ДИРАКА

14 Температура как параметр равновесных функций распределения Функция Планка

15 Флуктуации температуры

16 Неравновесные функции распределения Распределение по энергиям для электронов в газовом разряде

17 ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ

18 Единица измерения температуры Т - кельвин (К) - - 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды. Термодинамическая температурная шкала Лорд Кельвин (Уильям Томсон) ( 1824 – 1907 )

19 Стандартная температурная шкала МПТШ-68 Международная практическая температурная шкала (МПТШ-68) (с уточнениями Консультативного комитета по термометрии 1984 г) Шкала основана: А) на 12 температурах фазовых переходов (реперных точках) измеренных эталонным газовым термометром Б) на интерполяционных приборах (термометрах), для получения температур в диапазонах между реперными точками В) на интерполяционных формулах, коэффициенты в которых определяются из условий гладкости сшивания с интерполяционными кривыми соседних диапазонов.

20 РЕПЕРНЫЕ ТОЧКИ МПТШ-68

21 Интерполяционные приборы и формулы МПТШ-68 Например, выше точки затвердевания золота T Au = 1337,58 К интерполяционный прибор - спектральный пирометр, а интерполяционная формула - закон излучения Планка : L(, T) - спектральная плотность излучения с = 0, м К

22 Интерполяционные приборы и формулы МПТШ-68 В диапазоне от Т=903,89 К до Т=1337,58 К интерполяционный прибор - Pt-Pt10Rh термопара интерполяционная формула : Е(Т) = a + bT + cT 2 Е(Т) - термоэлектродвижущая сила

23 РЕПЕРНЫЕ ТОЧКИ НИЖЕ 30К (ШКАЛА ВПТШ-76 )

24 Нестандартные температурные шкалы Шкала Цельсия. Тройная точка воды: 0,01 о С 1 о С = 1 К T[K] = t[ o C] – 273,15 Шкала Фаренгейта. Таяние льда 32 o F Кипение воды 212 o F t[ o F] = (9/5) t[ o C] + 32 Шкала Рэнкина. 0 o Rn = 0 К 1 o Rn = 1 o F Тройная точка воды 491,67 о Rn t[ o Rn] = 491,67 + (9/5) t[ o C]