Főmenü megnyitása

Hőmérséklet

intenzív mennyiség, amely meghatározza a hő áramlását

A hőmérséklet az anyagok egyik fizikai jellemzője, állapothatározó. Változása szorosan összefügg az anyag más makroszkopikus tulajdonságainak változásával. E jellemzőt az ember elsősorban tapintás útján, a hőérzettel észleli, másodsorban hőmérő segítségével. A hőtan, más néven termodinamika tudományának egyik alapfogalma, intenzív mennyiség, tehát nem additív, két test között hőáramlással kiegyenlítődésre törekszik. A hőmérőkben található folyadék - legtöbbször higany vagy etanol - folyadékszintje a hőmérséklet-változás hatására végbemenő hőtágulás miatt változik. Fizikai szempontból a termodinamikai hőmérséklet az anyagot felépítő részecskék átlagos mozgási energiájával kapcsolatos mennyiség. A részecskék egy szabadsági fokra (például egy kitüntetett irányú mozgásra) jutó mozgási energiájának hosszabb időtávon mért átlaga T hőmérsékleten kT, ahol k a Boltzmann-állandó. Hangsúlyozzuk tehát, hogy a hőmérséklet egy olyan fizikai mennyiség, amit meghatározásakor arányosnak választottak az anyagrészecskék mozgási energiájával, és a Boltzmann-állandó a választott skáláink miatt lesz adott értékű. Látszik, hogy a hőmérséklet statisztikus fogalom, ilyen szempontú leírása a statisztikus fizika témakörébe tartozik.

Egy alfa hélix fehérje molekula hőrezgése. Az atomok léggömbszerűen pattognak

Tartalomjegyzék

A hőmérséklet mértékegységeSzerkesztés

Kelvin-skálaSzerkesztés

A mértékegység Lord Kelvin nevét viseli. Az elnevezést a tudós iránti tiszteletből 1954-ben a 10. CGPM határozta meg. Történelmileg megelőzi a Celsius-fok, de hivatalos meghatározása szempontjából elsődleges.

A kelvin SI-alapegység. A kelvinben és a Celsius-fokban mért hőmérséklet-különbség számértéke azonos. A Kelvin-skála A Celsius-fokhoz képest 273,15 fokkal el van tolva. 0 K egyenlő az abszolút nulla fokkal (-273,15 °C), ahol a részecskék hőenergiája nullára csökken. Tudományos számításokban használják.

Celsius-skálaSzerkesztés

Bevezetője Anders Celsius.

A legelterjedtebb hőmérsékleti skála a közéletben, az európai kontinensen.

Ezen a skálán légköri nyomás mellett az olvadó jég hőmérséklete jelenti a 0° értéket, a forrásban levő víz hőmérséklete pedig a 100°. Egysége tehát ennek az intervallumnak az  -ad része. Mértékegysége: °C (Celsius-fok).

A mértékegységeket a hozzá tartozó fizikai mennyiség jelével is megkülönböztetik. Így a t betű a Celsius-fokban, a T betű a kelvinben megadott hőmérsékletre utal.

Fahrenheit-skálaSzerkesztés

Bevezetője Daniel Gabriel Fahrenheit.

Az 1700-as évektől széles körben használják, napjainkban főképp az amerikai kontinensen.

A Fahrenheit-skála nullpontja az általa kísérleti úton előállított legjobban lehűlő sós oldat fagyáspontja, a másik alappontja az emberi test hőmérséklete volt, amely hőtartományt az oszthatóság kedvéért 96 egységre bontotta (így a víz fagyáspontja épp 32 °F). Mértékegysége: °F (Fahrenheit-fok)

Rankine-skálaSzerkesztés

Bevezetője William John Macquorn Rankine.

A ritkán használt Rankine-skála ugyanakkora egységeket használ, mint a Fahrenheit, de a nullpontja az abszolút nullánál van. Mértékegysége: °R (Rankine-fok)

Réaumur-skálaSzerkesztés

Bevezetője René Antoine Ferchault de Réaumur.

A Réaumur-skálának már csak történeti jelentősége van. Az alkotója a víz fagyáspontját adta meg nulla foknak, míg a forráspontját 80 foknak. Az egység nevét René Antoine Ferhault de Réaumur francia természettudós tiszteletére választották.

A skálák összehasonlításaSzerkesztés

A skálák összehasonlítása
Kelvin
K
Celsius
°C
Fahrenheit
°F
Rankine
°Ra (°R)
Delisle
°D
Newton
°N
Réaumur
°R (°Ré, °Re)
Rømer
°Rø (°R)
Abszolút nulla 0 −273,15 −459,67 0 559,725 −90,14 −218,52 −135,90
A Földön mért legalacsonyabb term. hőm.
(Vosztok, Antarktisz, 1983)
184 −89 −128 331 284 −29 −71 −39
A víz fagyáspontja (normál nyomáson) 273,15 0 32 491,67 150 0 0 7,5
Átlagos emberi testhőmérséklet 310,0 ± 0,7 36,8 ± 0,7 98,2 ± 1,3 557,9 ± 1,3 94,8 ± 1,1 12,1 ± 0,2 29,4 ± 0,6 26,8 ± 0,4
A Földfelszínen mért legmagasabb term hőm.
(Furnace Creek, CA, USA, 1913)
329,8 56,7 134 593,7 65,0 18,7 45,3 37,3
A víz forráspontja (normál nyomáson) 373,15 100 212 672 0 33 80 60
A titán olvadáspontja 1941 1668 3034 3494 −2352 550 1334 883
A Nap felszíne 5800 5526 9980 10 440 −8140 1823 4421 2909

Átszámítás a különböző hőmérsékleti skálák közöttSzerkesztés

Fahrenheit-fokra áttérés a Celsius-fokról:  

Kelvinre áttérés a Celsius-fokról:  [1]

Celsius-fokra áttérés a Fahrenheit-fokról:  

A hideg–meleg fogalmaSzerkesztés

A hideg és meleg a tudományban a környezethez viszonyított hőmérsékletet jelenti. Előjelét a hőáramlás iránya fejezi ki. Tehát hideg az az anyag, amely felé hőáramlást észlelünk; míg a meleg dolgokból kifelé észlelünk hőáramot. Az a hely, ahol bármely általunk vizsgált térbe hő áramlik be, pozitív forrásnak nevezzük.[* 1]

A fiziológia szempontjából a természetes hőszabályzás által fenntartott normális testhőmérsékletet nevezik "meleg"-nek, vagyis ami ideális az adott melegvérű (homeoterm) élőlény életműködéseihez. Azt a jelenséget, amikor a szervezet képtelen az állandó testhőmérséklet fenntartására, és az jelentősen a normális érték fölé emelkedik, hipertermiának nevezik. Ennek ellentéte a testhő normális érték alá történő csökkenése, a hipotermia.

Negatív hőmérsékletSzerkesztés

A termodinamika harmadik főtétele az entrópia határértékét a következőképpen rögzíti: a termodinamikai rendszerek entrópiája véges pozitív érték felé, az entrópia hőmérséklet szerinti deriváltja pedig a zéró felé tart akkor, amikor a rendszer hőmérséklete az abszolút nulla érték felé közelít. Ennek értelmében a Kelvin-skála a pozitív oldaláról haladva a 0 K irányába az tetszőlegesen megközelíthető, de el nem érhető. Léteznek azonban olyan elszigetelt, mikroszkopikus - tehát klasszikus termodinamikai értelemben nem vizsgálható - rendszerek, melyekben a részecskék eloszlásából, mikroszkopikus tulajdonságaiból visszakövetkeztethetünk a rendszer hőmérsékletére, ami az általánostól eltérő, fordított eloszlás esetén lehet negatív kelvin hőmérsékletű.

Kapcsolódó szócikkekSzerkesztés

MegjegyzésekSzerkesztés

  1. A forrás fogalmáról lásd: [2] Hidraulikai példával, 7.2 ábra

HivatkozásokSzerkesztés

  1. Howard DeVoe: Thermodynamics and Chemistry. University of Maryland, 2014. (Hozzáférés: 2017. március 25.) 41. oldal
  2. Monopolar flow: plane-symmetric. Kirby Research Group1. Cornell University. (Hozzáférés: 2016. november 19.)Monopólus forrásképe

További információkSzerkesztés