Teplota je fyzikální parametr měří pomocí teploměru a studoval termometrie . V každodenním životě, je spojena s pocity v chladu a horka , vyplývající z tepelného přenosu mezi lidským tělem a jeho prostředí. Ve fyzice je definován několika způsoby: jako rostoucí funkce stupně tepelného míchání částic (v kinetické teorii plynů ), rovnováhou přenosů tepla mezi několika systémy nebo z entropie (v termodynamice a ve statistické fyzice ) . Teplota je důležitou proměnnou v jiných oborech: meteorologie a klimatologie , medicína a chemie .
Nejběžnější teplotní stupnicí jsou stupně Celsia , ve kterých se led (tvořený z vody) taje při 0 ° C a voda se vaří při standardních tlakových podmínkách kolem 100 ° C. V zemích s použitím imperiální systém (imperiální) jednotky, použijeme stupeň Fahrenheita Když led taje při 32 ° C a voda se vaří při teplotě 212 ° F . Jednotka mezinárodního systému jednotek (SI), vědeckého použití, definovaná od absolutní nuly , je kelvin , jehož odstupňování je téměř stejné jako u stupňů Celsia .
Žebřík | ° C | ° F | K. |
---|---|---|---|
Absolutní nula | -273,15 | -459,67 | 0 |
Fúze | 0 | +32 | +273,15 |
Vařící | +99,98939 | +212 | +373,1339 |
Částice, které tvoří hmotu ( molekuly nebo atomy ), nejsou nikdy v klidu. Jsou v neustálých vibracích, a proto mají určitou kinetickou energii . Teplota je nepřímým měřítkem stupně mikroskopického míchání částic. Navíc prostor bez hmoty, ve kterém se šíří světlo, obsahuje také energii. Za dobrých podmínek může být s tímto zářením spojena teplota, která měří průměrnou energii částic, které ji tvoří. Důležitým příkladem tepelného záření je černé těleso , jehož příkladem jsou hvězdy, jejichž záření odhaluje teplotu atomů, které jsou na jeho povrchu.
Když dvě těla přijdou do kontaktu, spontánně si vymění tepelnou energii : jedno ze dvou těl má částice, které mají více kinetické energie. Jejich vzájemným kontaktem způsobí nárazy mezi částicemi přenos této mikroskopické kinetické energie z jednoho těla do druhého. Právě tomuto přenosu energie se ve fyzikálních vědách říká teplo .
U plynů kinetická teorie definuje teplotu takto:
T=13kB∫dproti→p(proti→)(proti→-U→)2{\ displaystyle T = {\ frac {1} {3k_ {B}}} \ int d {\ overrightarrow {v}} \, p ({\ overrightarrow {v}}) \, ({\ overrightarrow {v}} - {\ overrightarrow {U}}) ^ {2}} nebo:Tyto přenosy energie spontánně vedou do stavu tepelné rovnováhy, kde obě přítomná tělesa mají stejnou teplotu.
V oblastech fyziky a chemie je běžné hovořit o běžné teplotě pro aktuální průměrnou teplotu. Řekneme například „voda je kapalná při pokojové teplotě“ . Tento název však není příliš formalizován a hodnota běžné teploty je zřídka specifikována (nejčastěji společně hodnocena od 18 do 25 ° C ).
Normální teplota obvykle znamená, že 0 aktuální stupnice: to je obvykle 0 ° C .
Odpařování po typickém hodinovém lejaku v létě v Evropě snižuje teplotu asi o dva stupně.
V termodynamice je teplota definována z celkové energie systému (v této souvislosti nazývané vnitřní energie ) a počtu stavů, které může mít pro pevnou hodnotu této energie, která je dána pojmem entropie . Mluvíme pak o termodynamické teplotě , která se měří v Kelvinech a jejíž minimum je absolutní nula , v praxi nepřístupná kvůli kvantovým vlastnostem . 450 p K ( tj. 0,45 n K nebo 0,000 000 000 45 K ), tj. −273,149 999 999 55 ° C , je rekord dosažený v roce 2003 ve výzkumné laboratoři Massachusetts Institute of Technology (MIT) vedeným týmem nositel Nobelovy ceny za fyziku Wolfgang Ketterle .
V některých fyzikálních experimentech může výpočet teploty pomocí jeho termodynamické definice výjimečně vést k záporným hodnotám. Tyto záporné hodnoty jsou extrémně nízké (řádově od několika pikokelvinů do několika nanokelvinů). Objevují se v měření určitých velmi zvláštních kvantových systémů, jejichž entropie se po dosažení maxima začíná snižovat, když je do nich přidáno více energie. Znaménko minus se proto zobrazuje pouze proto, že směr variace použité ve vzorci skončil obráceně. Vzorky, pro které jsou měřeny takové záporné absolutní teploty, nejsou „chladnější“ než absolutní nula, protože by poskytovaly teplo jakémukoli jinému systému, který s nimi přichází do styku. Záporné absolutní teploty také neznamenají, že teplota v určitém bodě prošla absolutní nulou, „kterou nelze dosáhnout“.
Zdroj.
Aby vytvořili teplotní stupnici, starověcí vědci hledali dva protichůdné případy, „studený“ a „horký“.
Gabriel Fahrenheit.
Anders Celsius.
Lord Kelvin.
Právní jednotkou teploty v mezinárodním systému je kelvin se symbolem K (všimněte si absence symbolu °, protože se nejedná o stupnici měření). Existují i další dřívější a stále používané měřicí systémy: stupnice Celsia, Celsia, Fahrenheita a Rankina.
Kelvin definuje se z trojného bodu vody: jeden kelvin se rovná 1 / 273,16násobku teploty trojného bodu vody. Absolutní nula , bude v souladu s limitem k úplné absenci mikroskopické míchání a na teplotu -273.15 ° C ; ale nikdy jej nemůžeme dosáhnout (myslíme si, že fyzická entita je spíše 1 / T a nikdy nemůžeme dosáhnout nekonečna). Tato jednotka se používá k definování absolutního rozsahu teplot. Stupňů Celsia je kelvin, který se odstraní 273,15 K . Její jednotkou je ° C . Jedná se o jednoduchý překlad absolutní stupnice (viz níže). Teplota trojného bodu vody a tím jsou nastaveny na 0,01 ° C . Stupnice Celsia měřítko měření je takové, že 0 a 100 jsou pevné. Říká se tomu Celsia, protože dva referenční body jsou od sebe vzdáleny 100 °. Mezi nimi je měřítko určující expanze rtuti. Například v stupnici Celsia odpovídá nule teplota tajícího ledu a 100 stupňů Celsia odpovídá teplotě varu vody pod tlakem 1 atmosféry. Stupnice Fahrenheita jeho symbol je ° F. Přiřazuje rozmezí 180 ° F mezi teplotou tuhnutí vody a teplotou jejího varu. Ze stupnice Celsia je odvozena afinní funkcí (viz níže). Stanovuje bod tuhnutí vody při 32 ° C a bod varu při 212 ° F . Stupnice Rankinova je to jednoduchá homothety absolutního měřítka s faktorem 9/5 (viz níže). KonverzeNíže uvedená tabulka shrnuje vzorce pro převod teploty mezi různými stupnicemi.
Z : | Kelvin | Celsia | Fahrenheita | Rankine | Reaumur | |
---|---|---|---|---|---|---|
. | ||||||
Teplota | kelvin | Celsia | Celsia (historické) | Původní Fahrenheit | Historický Fahrenheit | Moderní (aktuální) Fahrenheit | Rankine | Delisle | Newton | Reaumur | Rømer |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Absolutní nula . | 0 | -273,15 | -273,197 | -459,67 | 0 | 559 725 | -90,14 | -218,52 | -135,90 | ||
Nejnižší přirozená teplota zaznamenaná dálkovým průzkumem Země na povrchu Země (ne na místě ). | 180,0 | -93,2 | -135,8 | 323,9 | 289,8 | -30,8 | -74,6 | -41,4 | |||
Směs vody a Fahrenheita . | 0 | ||||||||||
Původ moderní stupnice Celsia. | 273,15 | 0 | 32 | 491,67 | 150 | 0 | 0 | 7.5 | |||
Teplota tání vody (při standardním tlaku ). | 273 150 089 (10) | 0,000 089 (10) | 0 | 32 | 32 | 32 000 160 (18) | 491 670 160 (18) | ≈ 150 | ≈ 0 | ≈ 0 | ≈ 7.5 |
Teplota trojného bodu z vody . | 273.1600 (1) | 0,0100 (1) | 32.0180 (18) | ||||||||
Průměrná teplota na povrchu Země. | 288 | 15 | 59 | 518,67 | 127,5 | 4,95 | 12 | 15,375 | |||
Průměrná teplota lidského těla. | 309,95 | 36.8 | 98,24 | 557,91 | 94,8 | 12 144 | 29,44 | 26,82 | |||
Nejvyšší přirozená teplota zaznamenaná na povrchu Země. | 329,8 | 56.7 | 134 | 593,67 | 67.5 | 18.7 | 45.3 | 33,94 | |||
Teplota odpařování vody (při standardním tlaku ). | 373 133 9 | 99,983 9 | 100 | ≈ 212 | 212 | 211 971 | 671 641 | 0 | 33 | 80 | 60 |
Teplota tání z titanu . | 1994 | 1668 | 3034 | 3 494 | -2352 | 550 | 1334 | 883 | |||
Odhadovaná teplota povrchu Slunce . | 5 800 | 5526 | 9980 | 10 440 | -8 140 | 1823 | 4 421 | 2,909 | |||
|
V oblasti meteorologie je teplota atmosféry často psána T °. Těsně nad zemí je pod úkrytem dva metry nad zemí. Mluvíme o teplotě větru , abychom vyjádřili teplotu pociťovanou účinkem větru, známou také jako subjektivní teplota, pocit horka nebo chladu nebo dokonce teplota větru (další podrobnosti viz Wind chill ).
Tyto teploty suchého odpovídá klasickému teplotě dané teploměrem chráněn před vlhkostí a záření. Na diagramu vlhkého vzduchu je křivka konstantní teploty svislá.
Teplota vlhkého teploměru nebo teplota vlhkého teploměru se měří teploměrem, na kterém se odpařuje voda. Obecně se používá vlhká pěna, která je odvětrávána. Teplota za mokra je vždy nižší než teplota za sucha; jsou o to více stejné, že relativní vlhkost se blíží 100%. Přístroj používaný k současnému měření suché a mokré teploty je psychrometr .
Podívejte se také:
Pokud jde o kvalitu vnitřního vzduchu a zdraví lidí, je zásadně důležitá dobře regulovaná teplota. Je příliš vysoký a podporuje rozvoj roztočů a plísní . Správně regulovaný umožňuje významné energetické a nepřímé finanční úspory.
Existuje mnoho definic teploty, jakmile uvažovaný objekt není v tepelné rovnováze. Podle charakteristických jmen identifikujeme různé teploty signalizující náhlou změnu vlastností těla. Další informace najdete v části Teplota (disambiguation) .
V závislosti na kultuře evokuje teplo prostředí, stanoviště, oblečení, předmětů nebo jídla různé věci a podporuje různé sociální chování. Slova „teplý“ nebo „studený“ nebo fráze jako „studené ruce teplé srdce“ ukazují základní význam tepla v lidských interakcích.
Pokusy ukázaly, že subjekt, který drží horký šálek kávy, má sklon k tomu, aby ostatní byli teplejší a starostlivější, než kdyby držel ledovou kávu. Po horké kávě snadněji nabídne svým okolím dárek, zatímco po ledové kávě bude mít tendenci se o sebe postarat.