Презентация "Обеспечение единства измерения температуры. Температурные шкалы" по физике – проект, доклад

Темы ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ.

Лекционный курс «Экспериментальные методы физических исследований» Раздел ТЕМПЕРАТУРА

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

http://eee.gubkin.ru

Измерения расстояний, времени – с глубокой древности

Измерения температуры – только с 18 века

Клавдий Гален (врач, II век н.э., 129-199 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

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

Появление приборов

Начало измерений

Даниэль Габриель Фаренгейт (1714 г.) Реперные температуры: 0о - смесь вода-лед-соль 12о (96о) - тело здорового человека Андерс Цельсий - 1742 г. 100о шкала 0о – кипение воды, 100о – таяние льда Карл Линней – (1707-1778) «поворот» шкалы Цельсия к современному виду

Что такое температура ?

Эксперимент - температура тел, находящихся в термическом равновесии, одинакова

Температура как термодинамическая величина

Энтропия - безразмерна [T] - Джоули

[T] - Кельвины

Термодинамическая шкала температур может быть воспроизведена в цикле Карно

Температура как параметр уравнений состояния

«Шкала газового термометра»

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)

Температура как параметр равновесных функций распределения

Распределение МАКСВЕЛЛА

Распределение БОЛЬЦМАНА

Распределение ФЕРМИ-ДИРАКА

Функция Планка

Флуктуации температуры

Неравновесные функции распределения

Распределение по энергиям для электронов в газовом разряде

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ

Единица измерения температуры Т - кельвин (К) - - 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды.

Термодинамическая температурная шкала

Лорд Кельвин (Уильям Томсон) ( 1824 – 1907 )

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.

РЕПЕРНЫЕ ТОЧКИ МПТШ-68

Интерполяционные приборы и формулы МПТШ-68

Например, выше точки затвердевания золота TAu = 1337,58 К интерполяционный прибор - спектральный пирометр, а интерполяционная формула - закон излучения Планка :

L(, T) - спектральная плотность излучения с = 0,014388 мК

В диапазоне от Т=903,89 К до Т=1337,58 К интерполяционный прибор - Pt-Pt10Rh термопара интерполяционная формула :

Е(Т) = a + bT + cT2

Е(Т) - термоэлектродвижущая сила

РЕПЕРНЫЕ ТОЧКИ НИЖЕ 30К (ШКАЛА ВПТШ-76 )

Нестандартные температурные шкалы

Шкала Цельсия. Тройная точка воды: 0,01оС 1оС = 1 К T[K] = t[oC] – 273,15

Шкала Фаренгейта. Таяние льда 32 oF Кипение воды 212 oF t[oF] = (9/5) t[oC] + 32

Шкала Рэнкина. 0oRn = 0 К 1oRn = 1oF Тройная точка воды 491,67 оRn t[oRn] = 491,67 + (9/5) t[oC]