Абсалютная Тэрмадынамічная Тэмпература

Паняцце абсалютнай тэмпературы было ўведзена У. Томсанам (Кельвінам), у сувязі з чым шкалу абсалютнай тэмпературы завуць шкалой Кельвіна або тэрмадынамічнай тэмпературнай шкалой. Адзінка абсалютнай тэмпературы — кельвін (К).
Абсалютная шкала тэмпературы завецца так, таму што мера асноўнага стану ніжняй мяжы тэмпературы:
абсалютны нуль — найболей нізкая магчымая тэмпература, пры якой нічога не можа быць халадней і тэарэтычна немагчыма выняць з рэчыва цеплавую энергію.
Абсалютны нуль вызначаны як 0 K. Што прыблізна роўна −273.15 °C. Адзін Кельвін роўны аднаму градусу Цэльсія.

Абсалютная тэрмадынамічная тэмпература
Вывучаецца ў	тэрмадынаміка
ISQ dimension	${\displaystyle {\mathsf {\Theta }}}$
Формула, якая апісвае закон або тэарэму	${\displaystyle T=\left({\frac {\partial U}{\partial S}}\right)_{V,N}}$
Пазначэнне ў формуле	${\displaystyle T}$, ${\displaystyle U}$, ${\displaystyle S}$, ${\displaystyle V}$ і ${\displaystyle N}$
Сімвал велічыні (LaTeX)	${\displaystyle T}$ і ${\displaystyle \Theta }$
Measurement scale	International Temperature Scale of 1990[d] і Provisional Low-Temperature Scale of 2000[d]
Is invariant under	Ізатэрмічны працэс
Рэкамендуемая адзінка вымярэння	Кельвін[…]

 

Тэрмадынамічная тэмпература з малекулярна-кінетычнага пункта гледжання — фізічная велічыня, якая характарызуе інтэнсіўнасць хаатычнага, цеплавога руху ўсёй сукупнасці часціц сістэмы і прапарцыйная сярэдняй кінетычнай энергіі паступальнага руху адной часціцы.

Сувязь паміж кінетычнай энергіяй, масай і хуткасцю выяўляецца наступнай формулай:
E_k = ¹/₂m • v ²
Такім чынам часціцы, якія маюць аднолькавую масу і аднолькавую хуткасць, маюць таксама і аднолькавую тэмпературу.
Сярэдняя кінетычная энергія часціцы звязана з тэрмадынамічнай тэмпературай пастаяннай Больцмана:
E_ср = 3/2k_BT
дзе k_B = 1.380 6505(24) × 10⁻²³ Дж/K — пастаянная Больцмана

T — тэрмадынамічная тэмпература, К

Калі матэрыя астуджаецца, шматлікія формы цеплавой энергіі і звязаныя з ёй эфекты адначасова памяншаюцца па велічыні. Рэчыва пераходзіць ад меней спарадкаванага стану да больш спарадкаванага. Газ ператвараецца ў вадкасць і затым крышталізуецца ў цвёрдае цела (гелій і пры абсалютным нулі застаецца ў вадкім стане пры атмасферным ціску). Рух атамаў і малекул запавольваецца, іх кінетычная энергія памяншаецца. Супраціўленне большасці металаў падае з-за памяншэнні рассейвання электронаў на вагальных з меншай амплітудай атамах крышталічнай рашоткі. Такім чынам нават пры абсалютным нулі электроны праводнасці рухаюцца паміж атамамі з хуткасцю Фермі парадку 1×10⁶м/с.

Тэмпература, пры якой часціцы рэчыва маюць мінімальную колькасць руху, і якое захоўваецца толькі дзякуючы квантавамеханічнага руху — гэта тэмпература абсалютнага нуля (Т = 0К).

Тэмпературы абсалютнага нуля дасягнуць немагчыма. Найболей нізкая тэмпература 450±80 × 10⁻¹²К кандэнсату Бозэ — Эйнштэйна атамаў натрыю была атрыманая ў 2003 г. даследчыкамі з МТІ. Пры гэтым пік цеплавога выпраменьвання знаходзіцца ў вобласці даўжынь хваль парадку 6400 км, гэта значыць прыкладна радыусу Зямлі.

Існуе мноства розных шкал тэмператур. Калісьці тэмпература вызначалася вельмі адвольна. Мерай тэмпературы служылі пазнакі, нанесеныя на роўных адлегласцях на сценах люлечкі, у якой пры награванні пашыралася вада. Потым вырашылі вымераць тэмпературу ртутным тэрмометрам і выявілі, што градусныя адлегласці не аднолькавыя. У тэрмадынаміцы даецца азначэнне тэмпературы, якое не залежыць ад якіх-небудзь уласцівасцяў рэчыва.

Увядзём функцыю f(T), якая не залежыць ад уласцівасцяў рэчыва. З тэрмадынамікі следуе, што:
Калі нейкая цеплавая машына, паглынаючы колькасць цеплыні Q₁ пры T₁ вылучае цеплыню Q_s пры тэмпературы ў адзін градус, а іншая машына, паглынуўшы цеплыню Q₂ пры T₂, вылучае тую ж самую цеплыню Q_s пры тэмпературы ў адзін градус, то машына, паглынальная Q₁ пры T₁ павінна пры тэмпературы T₂ вылучаць цеплыню Q₂.
Вядома, паміж цеплынёй Q і тэмпературай T існуе залежнасць і цеплыня Q1 павінна быць прапарцыйна Q_s. Такім чынам, кожнай колькасці цеплыні Q_s, вылучанай пры тэмпературы ў адзін градус, адпавядае колькасць цеплыні, паглынутай машынай пры тэмпературы T, роўна Q_s, памножанаму на некаторую нарастаючую функцыю f тэмпературы:

Q=Q_sf(T)

Паколькі знойдзеная функцыя ўзрастае з тэмпературай, то можна лічыць, што яна сама па сабе вымярае тэмпературу, пачынаючы са стандартнай тэмпературы ў адзін градус. Гэта азначае, што можна знайсці тэмпературу цела, вызначыўшы колькасць цеплыні, якая паглынаецца цеплавой машынай, што працуе ў інтэрвале паміж тэмпературай цела і тэмпературай у адзін градус. Атрыманая такім чынам тэмпература завецца абсалютнай тэрмадынамічнай тэмпературай і не залежыць ад уласцівасцяў рэчыва. Такім чынам, для зварачальнай цеплавой машыны выконваецца роўнасць:

${\displaystyle {\frac {Q_{1}}{T_{1}}}={\frac {Q_{2}}{T_{2}}}=S}$ 

дзе S — энтрапія.

${\displaystyle dS={\frac {dQ}{T}}}$ 

Для сістэмы, у якой энтрапія S можа быць функцыяй S(E) яе энергіі Е, тэрмадынамічная тэмпература вызначаецца як:

${\displaystyle {\frac {1}{T}}={\frac {dS}{dE}}}$ 

• Абсалютны нуль тэмпературы
• Абсалютная шкала тэмператур
• Цеплавое выпраменьванне