TERMODYNAMICKÁ TEPLOTA

TERMODYNAMICKÁ TEPLOTA

Tělesům, které jsou při vzájemném styku v rovnovážném stavu, přiřazujeme stejnou teplotu.

těleso o teplotě t₁ kapalina o teplotě t₂

2 1 t t 

2 v 1 t t t  

Vložíme-li lžičku do horkého čaje, po určité době je teplota lžičky a čaje stejná - nastane rovnovážný stav.

Mění-li tělesa po uvedení do vzájemného styku své původní stavy, na začátku děje měly různé teploty.

2 1 t t 

2 v 1 t t t  

Vložíme-li lžičku do horkého čaje, po určité době je teplota lžičky a čaje stejná - nastane rovnovážný stav.

Zavedení veličiny teplota umožňují poznatky o rovnovážném stavu.

Existenci této veličiny předpokládá druhý postulát termodynamiky:

Tělesům, která jsou při vzájemném styku v rovnovážném stavu, přiřazujeme stejnou teplotu.

K měření veličiny teplota je tedy zapotřebí

•zvolit srovnávací těleso,

•sestrojit teplotní stupnici,

•stanovit jednotku teploty.

Teploměr

je porovnávací těleso, sloužící k určení teploty.

Rtuťový teploměr

Bimetalický teploměr

Využívá poznatek, že se změnou rovnovážného stavu se mění stavové veličiny tělesa, např. objem, tlak ...

Teploměr

je porovnávací těleso, sloužící k určení teploty.

Rtuťový teploměr

Bimetalický teploměr

Při měření ve skutečnosti pozorujeme jinou veličinu např. objem kapaliny.

Postup při měření teploty:

- těleso, jehož teplotu chceme změřit, uvedeme do vzájemného styku s teploměrem,

- počkáme na vytvoření rovnovážného stavu mezi tělesem a teploměrem,

- po vzniku rovnovážného stavu je teplota tělesa stejná jako teplota teploměru,

- přečteme teplotu na teploměru.

t_tělesa=t₁ t_teploměru=t₂

t_tělesa=t_teploměru t₁=t₂

Celsiova teplotní stupnice

C 0^o

1  t

C 100^o

2  t

Má dva základní body při tlaku p = 101325 Pa:

1. rovnovážný stav vody a ledu,

2. rovnovážný stav vody a její syté páry.

Celsiova teplotní stupnice

C 0^o

1  t

C 100^o

2  t

C 0^o

1  t

C 100^o

2  t

Mezi teplotami 0^oC a 100^oC je stupnice rozdělená na 100 stejných dílků.

Anders Celsius (1788 - 1827), švédský fyzik

Anders Celsius (1788 - 1827), švédský fyzik

Termodynamická teplotní stupnice

- značka veličiny T,

- jednotka [T]= K (kelvin), - má jeden základní bod

- trojný bod vody - rovnovážný stav soustavy led + voda + sytá pára,

- tomuto rovnovážnému stavu je přiřazena termodynamická teplota T_r = 273,16 K,

- 1 kelvin (K) definujeme jako 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody.

Wiliam Thomson

Wiliam Thomson , , (18 (18 24 -1907), anglický fyzik 24 -1907), anglický fyzik Lord Kelvin of Largs

Lord Kelvin of Largs

Měření termodynamické teploty

Využívá se poznatků o plynech:

- plyny se rozpínají téměř stejně

- tlak plynu je za stálého objemu přímo úměrný termodynamické teplotě

- k měření T lze využít plynový teploměr

Plynový teploměr

Skládá se z nádoby naplněné plynem spojené s otevřeným kapalinovým manometrem.

hr

h

K 16 ,

r  273 T

r a

r p gh

p    T  ? K

gh p

p  _a  

Plynový teploměr

hr

h

Tlak p plynu v nádobě teploměru je přímo úměrný jeho termodynamické teplotě T za stálého objemu plynu.

r

r p

p T

T  p

p T T

r

 r

 K

16 ,

r  273 T

r a

r p gh

p    T  ? K

gh p

p  _a  

Převod stupňů Celsia na kelviny a naopak

t = ({T} – 273,15)

C

0^oC 100^oC

273,15 K 373,15 K

173,15 K -100^oC

0 K -273,15 ^oC

Teplotní rozdíl t = t₂ – t₁ je stejný jako T=T₂ – T₁.

Mezinárodní praktická teplotní stupnice EIPT 68

Teplota

trojného bodu rovnovážného vodíku 13,81 -259,340

varu neónu 20,28 -252,870

trojného bodu kyslíku 54,361 -218,789

varu kyslíku 90,188 -182,962

trojného bodu vody 273,16 0,01

varu vody 373,15 100,00

tuhnutí zinku 692,73 419,58

tuhnutí zlata 1337,58 1064,43

K T68

oC t68

Řešte úlohu:

Vyjádřete teploty 200 K; 855,5 K; 7,1 K v ^oC.

-73 ^oC, 582,4 ^oC, -266 ^oC

Vyjádřete teploty -5 ^oC; 31,5 ^oC; 1420 ^oC v kelvinech.

268 K, 304,6 K, 1693 K Řešte úlohu:

Tělesa, již jsou při vzájemném styku v rovnovážném stavu:

a) přiřazujeme teplotu t = 0 ^oC, b) přiřazujeme rozdílnou teplotu, c) přiřazujeme stejnou teplotu,

d) přiřazujeme teplotu t = 100 ^oC.

Test

1

Mění-li tělesa po uvedení do vzájemného styku své původní rovnovážné stavy, na začátku děje měla:

a) různé teploty, b) stejné teploty, c) podobné teploty,

d) teploty t₁= 0 ^oC a T₁ = -273,16 K.

Test

2

Základní body Celsiovy teplotní stupnice jsou:

a) teploty 0 ^oC a 100 ^oC,

b) teploty -100 ^oC a 100 ^oC, c) teploty 0 ^oC a 1 ^oC,

d) teploty -1^oC a 1^oC.

Test

3

Teplota 0^oC je teplota:

a) rovnovážného stavu vody a ledu při tlaku p = 101325 Pa,

b) rovnovážného stavu vody a její syté páry při tlaku p = 101325 Pa,

c) rovnovážného stavu vody a ledu při tlaku p = 0 Pa,

d) rovnovážného stavu vody a její syté páry při tlaku p = 0 Pa.

Test

4

Test

5 Teplota 100^oC je teplota:

a) rovnovážného stavu vody a ledu při tlaku p = 101325 Pa,

b) rovnovážného stavu vody a její nasycené páry při tlaku p = 101325 Pa,

c) rovnovážného stavu vody a ledu při tlaku p = 0 Pa,

d) rovnovážného stavu vody a její nasycené páry při tlaku p = 0 Pa.

Rovnovážný stav soustavy led+voda+nasycená pára se nazývá:

a) trojný bod ledu,

b) trojrovnovážný stav, c) trojný bod vody,

d) trojný bod nasycené páry.

Test

6

Jednotka termodynamické teploty kelvin je definována jako:

a) teplota rovnovážného stavu vody a ledu,

b) 1/273,16 celsiovy teploty trojného bodu vody, c) rovnovážného stavu vody a její syté páry,

d) 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody.

Test

7