อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ - จุดหยุดการเคลื่อนที่ของโมเลกุล

2024 ผู้เขียน: Henry Conors | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-12 13:40

คำว่า "อุณหภูมิ" ปรากฏขึ้นในเวลาที่นักฟิสิกส์คิดว่าวัตถุที่อบอุ่นประกอบด้วยสารเฉพาะจำนวนมาก - แคลอรี่ - มากกว่าวัตถุเดียวกัน แต่เย็น และอุณหภูมิก็ตีความว่าเป็นค่าที่สอดคล้องกับปริมาณแคลอรี่ในร่างกาย ตั้งแต่นั้นมา อุณหภูมิของร่างกายจะถูกวัดเป็นองศา แต่แท้จริงแล้วมันคือการวัดพลังงานจลน์ของโมเลกุลเคลื่อนที่ และโดยอิงจากสิ่งนี้ มันควรจะวัดเป็นจูล ตามระบบ C ของหน่วย

แนวคิดของ "อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์" มาจากกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ตามนั้นกระบวนการถ่ายเทความร้อนจากตัวเย็นไปเป็นความร้อนนั้นเป็นไปไม่ได้ แนวคิดนี้นำเสนอโดย W. Thomson นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ สำหรับความสำเร็จในด้านฟิสิกส์ สมเด็จพระราชินีแห่งอังกฤษทรงพระราชทานยศ "ลอร์ด" และตำแหน่ง "บารอนเคลวิน" อันทรงเกียรติ ในปี ค.ศ. 1848 ดับเบิลยู ทอมสัน (เคลวิน) แนะนำให้ใช้มาตราส่วนอุณหภูมิ ซึ่งเขาใช้อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ซึ่งสอดคล้องกับความหนาวจัดเป็นจุดเริ่มต้น และใช้องศาเซลเซียสเป็นราคาหาร หน่วยเคลวินคือ 1/27316 ของอุณหภูมิจุดสามจุดของน้ำ (ประมาณ 0 องศาเซลเซียส) นั่นคือ อุณหภูมิที่น้ำบริสุทธิ์ทันทีมีสามรูปแบบ: น้ำแข็ง น้ำของเหลว และไอน้ำ อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์คืออุณหภูมิต่ำสุดที่ต่ำที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ที่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะหยุดลง และไม่สามารถดึงพลังงานความร้อนออกจากสารได้อีกต่อไป ตั้งแต่นั้นมา มาตราส่วนอุณหภูมิสัมบูรณ์ได้รับการตั้งชื่อตามเขา

วัดอุณหภูมิแบบต่างๆ

มาตราส่วนอุณหภูมิที่ใช้กันมากที่สุดเรียกว่ามาตราส่วนเซลเซียส มันถูกสร้างขึ้นจากสองจุด: ที่อุณหภูมิของการเปลี่ยนเฟสของน้ำจากของเหลวเป็นไอและน้ำเป็นน้ำแข็ง ก. เซลเซียสในปี ค.ศ. 1742 เสนอให้แบ่งระยะห่างระหว่างจุดอ้างอิงเป็นช่วงๆ 100 และใช้จุดเดือดของน้ำเป็นศูนย์ ในขณะที่จุดเยือกแข็งคือ 100 องศา แต่ชาวสวีเดน K. Linnaeus แนะนำให้ทำตรงกันข้าม ตั้งแต่นั้นมา น้ำก็กลายเป็นน้ำแข็งที่ศูนย์องศาเซลเซียส แม้ว่าจะต้องเดือดอย่างแน่นอนในเซลเซียส ศูนย์สัมบูรณ์ในเซลเซียสคือลบ 273.16 องศาเซลเซียส

มีสเกลอุณหภูมิอีกหลายตัว: Fahrenheit, Réaumur, Rankine, Newton, Roemer มีจุดอ้างอิงและช่วงมาตราส่วนต่างกัน ตัวอย่างเช่น มาตราส่วน Reaumur สร้างขึ้นจากเกณฑ์มาตรฐานของการเดือดและการแช่แข็งของน้ำ แต่มี 80 ส่วน มาตราส่วนฟาเรนไฮต์ซึ่งปรากฏในปี ค.ศ. 1724 ใช้ในชีวิตประจำวันเฉพาะในบางประเทศทั่วโลกรวมถึงสหรัฐอเมริกา จุดอ้างอิง: หนึ่งคืออุณหภูมิของส่วนผสมของน้ำน้ำแข็ง - แอมโมเนียและอีกอันคืออุณหภูมิของร่างกายมนุษย์ มาตราส่วนแบ่งออกเป็นหนึ่งร้อยดิวิชั่น ศูนย์องศาเซลเซียสสอดคล้องกับ 32 องศาฟาเรนไฮต์ การแปลงองศาเป็นฟาเรนไฮต์สามารถทำได้โดยใช้สูตร: F \u003d 1.8 C + 32 การแปลแบบย้อนกลับ: C \u003d (F -32)/1, 8 โดยที่: F - องศาฟาเรนไฮต์, C - องศาเซลเซียส หากคุณขี้เกียจเกินกว่าจะนับ ให้ไปที่บริการแปลงเซลเซียสเป็นฟาเรนไฮต์ออนไลน์ ในกล่อง ให้พิมพ์จำนวนองศาเซลเซียส คลิก "คำนวณ" เลือก "ฟาเรนไฮต์" แล้วคลิก "เริ่ม" ผลลัพธ์จะปรากฏขึ้นทันที

มาตราส่วน Rankin ได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ (ที่แม่นยำกว่าชาวสก็อต) William J. Rankin ซึ่งเป็นอดีตร่วมสมัยของ Kelvin และเป็นหนึ่งในผู้สร้างอุณหพลศาสตร์ทางเทคนิค มีจุดสำคัญสามจุดในระดับของเขา: จุดเริ่มต้นคือศูนย์สัมบูรณ์ จุดเยือกแข็งของน้ำคือ 491.67 องศาแรงคิน และจุดเดือดของน้ำคือ 671.67 องศา จำนวนการแบ่งแยกระหว่างจุดเยือกแข็งของน้ำกับการเดือดในแรงคินและฟาเรนไฮต์คือ 180

เครื่องชั่งเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้โดยนักฟิสิกส์เท่านั้น และ 40% ของนักเรียนมัธยมปลายชาวอเมริกันที่ทำการสำรวจในช่วงนี้กล่าวว่าพวกเขาไม่รู้ว่าอุณหภูมิสัมบูรณ์คืออะไร