Температура

Температура, установленная опытным путем мера отклонения термодинамич. состояния тела от состояния теплового .равновесия с тающим льдом, находящимся под давлением в 1 физич. атмосферу. Это—э мпирическая Т. Абсолютная!¹, тела—установленная теоретически мера отклонения термодинамич. состояния тела от состояния теплового равновесия с пространством, не содержащим (в заметном количестве) ни вещества ни лучистой энергии. Принято соглашение устанавливать числовые значения эмпирии. Т. пропорционально приращению, которое испытывает некоторая наперед выбранная величина (например объём, давление, электрическэе сопротивление), характеризующая состояние некоторого наперед выбранного тела (термометрического), когда это термометрическое тело путем нагревания или, если требуется, путем охлаждения приводится от состояния теплового равновесия с тающим льдом к состоянию теплового равновесия с телом, Т. которого определяется. При этом имеется в виду, что нагревание или охлаждение термометрии. тела производится либо при неизменности всех остальных величин, характеризующих состояние термометрии, тела, либо в таких условиях, когда любая из остальных величин, характеризующих состояние термометрии, тела, может рассматриваться как ф-ия величины, избранной нами для установления числовых значений Т. (избираемую с указанной целью величину называют термометрии, параметром). Числовое значение абсолютной Т. выражается отношением т. н. связанной энергии тела (теплового вычета) к энтропии тела.

Установлено соглашение измерять Т. в таких единицах, чтобы разность Т. насыщенного пара воды, кипящей при атмосферном давлении, и Т. тающего под атмосферным давлением льда была равна определенному числу: если указанная разность Т. выражена числом 100, температурную единицу называют гра-дусомЦе л ьсия; если числом 80,—г раду-сом Реомюра; если числом 180,—г раду-сом Фаренгейта. В физике и технике цо преимуществу пользуются градусом Цельсия (американская техника до сих пор пользуется градусом Фаренгейта). Согласно упомянутому выше соглашению связь между числовыми значениями эмпирической темп-ры t и значениями термометрии, параметра Z определяется следующим ур-ием ·

t — t₀= С (Z — Z₀),

где С—коэф. пропорциональности, зависящий от выбора температурной единицы; Z—значение, к-рое имеет термометрии, параметр (например объём, давление, электрич. сопротивление), когда термометрии, тело находится в тепловом равновесии с телом, Т. которого определяется; Z₀—значение того, же параметра при тепловом равновесии термометрии, тела с тающим льдом; ί₀—условно установленное числовое значение Т. тающего льда (в шкхлах Цельсия и Реомюра I ί_ο=0, в шкале Фаренгейта £₀=32). Пусть Z₈—

значение термометрии, параметра при тепловом равновесии термометрии, тела с парами кипящей под атмосферным давлением воды. Если темп-pa t измеряется в градусах Цельсия,

г, МО -

° z_s - Zo ’

в градусах Реомюра,

гг - во.

° z_s - Zo ’

в градусах Фаренгейта,

_г _ 180 Z_s — Zq

^ 100 5 100 5

Отсюда, если учесть, что -g₀-=^ и j^= получаются формулы пересчета Тt (по шкале Цельсия)=| t (по шкале Реомюра)=| t— 32

(по шкале Фаренгейта). Из тех же соотношений легко получить ф-лы пересчета Т. для случая, когда температурная единица является общей, а термометрии, параметры различны.

Температурные шкалы. Численное значение эмпирии. Т. какого-либо тела, взятого в нек-ром вполне определенном состоянии, зависит: 1) от выбора термометрии, вещества,

2) от выбора термометрического параметра,

3) от соглашения относительно обстановки измерений, 4) от выбора температурной единицы. Когда этот произвол в выборе числовой меры Т. устранен, то есть когда принято соглашение считать, что термометрии, веществом служит данное вещество, например ртуть, термометрии, параметром—данный параметр, например высота столбика ртути в стеклянной цилиндрич. трубке, когда с должной полнотой установлены условия измерений, например указано, что ртуть находится под давлением своих насыщенных паров, указан сорт стекла, из которого изготовлен термометр, и когда наконец установлена единица измерения, например градус Цельсия, то говорят, что установлена шкала эмпирической Т., например «ртутная шкала по относительному приращению высоты столбика ртути в показаниях термометра, изготовленного из иенского стекла маркг^ 16 III, в градусах Цельсия». Для стандартизации измерений необходимо, чтобы какая-либо температурная шкала была принята как нормальная термометрическая шкала. В 1877 г. Международный комитет мер и весов постановил для установления нормальной шкалы эмпирич. Т. избрать в качестве термометрич. вещества в о-д о р о д, в качестве термометрич. параметра—д явление, в качестве единицы измерения—г радус Цельсия. При этом было сделано соглашение: в термометрах, предназначенных для установления нормальной шкалы, по относительным приращениям давления водорода поддерживать при нагревании и охлаждении объём, занятый водородом, строго постоянным, и наполнять эти термометры водородом такой плотности, чтобы при Т. таяния льда (при 0°) давление водорода в термометре было равно 1 000 миллиметров рт. ст. Выбор пал на водородную шкалу потому, что числовые значения эмпирич. Т. в водородной шкале, установленной указанным образом, отличаются от числовых значений абсолютной Т. всегда (то есть для всех Т.) почти на одну и ту же величину, а именно:

Т^ + 273,¹,

где Т—абсолютная темп-pa в градусах Цельсия, ί°( )—эмпирическая темп-pa измерения по нормальной водородной шкале. При приближении к Т. -273,1° давление в газовом термометре становится исчезающе малым. Темп-ра в —273,1° соответствует абсолютному нулю температур, то есть состоянию теплового равновесия с пространством, не содержащим в заметных количествах ни вещества ни лучистой энергии. Ближе всего к числовым значениям абсолютной Т. подходят гелиевая термометрич. шкала по относительным приращениям объёма при постоянном давлении. Различие между нормальной термометрич. (водородной) шкалой и ртутной шкалой стеклянных термометров, изготовленных из специальных сортов стекол, невелико. В настоящее время все точные приборы для измерения Т. градуируются в нормальной водородной шкале.

Лит.: П л а н к М., Термодинамика, пер. с нем., Л.— М., 1925; van der Waals-Kohnstamm Ph., Lehr-buch d. Thermostatik, В. 1, Lpz., 1927; Schottky W., Thermodynamik, B., 1929; Pellat H., Thermodyna-mique, P., 1897; Poincar6 H., Thermodynamique, P., 1923; DuhemP., Trait 6 d’6nerg6tique ou de thermo-dynamique g£n6rale, t. 1, P., 1911; KirchhoffG., Vorlesungen uber die Theorie der Warme, Lpz., 1894; Henning F., Temperaturmessung, Handb. d. Physik, hrsg. v. Geiger u. K. Scheel, B. 9, B., 1926. К. Путилов.