Теория:
Мы постоянно говорим: «Какая сегодня жара!», «Руки замёрзли», «Чайник горячий». Всё это — про температуру. Но что она такое на самом деле и как её правильно измерять?
Чтобы разобраться в этом, физикам нужно было найти способ описывать состояние тел с помощью точных чисел, а не только ощущений «горячо — холодно». Оказалось, что для этого удобно использовать всего несколько основных характеристик, которые можно измерить приборами. Их называют макроскопическими параметрами. Это те величины, которые описывают состояние тела в целом, не вдаваясь в поведение отдельных молекул. К ним относятся объём (\(V\)), давление (\(p\)) и, конечно, температура (\(T\)).
Пример:
Представь надутый воздушный шарик.
Рис. \(1\). Надутый воздушный шарик
Его объём — это сколько места он занимает.
Давление — как сильно воздух давит на стенки изнутри.
А температура — насколько он нагрет.
Давление — как сильно воздух давит на стенки изнутри.
А температура — насколько он нагрет.
Всё это мы можем измерить:
объём — линейкой/мензуркой,
давление — манометром,
температуру — термометром.
объём — линейкой/мензуркой,
давление — манометром,
температуру — термометром.
И нам не нужно считать, сколько там молекул и с какой скоростью они летают.
Все мы знаем: если оставить горячий чай на столе, он со временем остынет до комнатной температуры. Почему так происходит?
Потому что в природе работает правило: тепловое равновесие. Любое тело или группа тел со временем приходят в состояние, в котором температура во всех точках становится одинаковой.
Потому что в природе работает правило: тепловое равновесие. Любое тело или группа тел со временем приходят в состояние, в котором температура во всех точках становится одинаковой.
Пример:
1. Ты открыл дверь и внёс в комнату арбуз, который только что достал из холодильника. Сначала арбуз холодный, а в комнате тепло. Но через пару часов температуры сравняются — арбуз станет комнатной температуры. Это и есть тепловое равновесие.
2. Если налить в ванну горячую воду и добавить холодную, вода сначала тёплая в одном месте и горячая в другом. Но через минуту, если перемешать или просто подождать, температура во всей ванне станет одинаковой.
Важный вывод: при тепловом равновесии все тела системы имеют одну и ту же температуру. Но при этом давление или объём у них могут быть разными.
Пример:
В комнате и в морозилке температура может стать одинаковой, если оставить дверцу открытой, но продукты от этого не перестанут занимать свой объём.
Простыми словами, температура — это мера нагретости тела. Чем быстрее движутся молекулы внутри тела, тем оно горячее и тем выше его температура.
Но есть и научное определение: температура характеризует состояние теплового равновесия. Если у двух тел одинаковая температура, они находятся в равновесии и не обмениваются теплом. Если разная — тепло всегда переходит от более горячего тела к более холодному.
Пример:
Если ты достанешь сковороду из горячей духовки и дотронешься до неё, тепло перейдёт от сковороды к твоей руке. Ты получишь ожог. Если ты просто подержишь в руке стакан с холодным соком, тепло твоей руки перейдёт к стакану, и сок немного нагреется.