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Thermodynamik.
Energieumwandlung

I Verbrennung thermische Energie.
Auswirkungen der Thermodynamik

Entropy

Wie ist die Temperatur? Skalen und Einheiten definieren

Wie ist die Temperatur? Skalen und Einheiten definieren

Die Temperatur ist die thermodynamische Größe, die die Wärmeenergie eines Körpers im Verhältnis zu der eines anderen Körpers anzeigt. Diese thermodynamische Eigenschaft beschreibt nur einen makroskopischen Zustand.

Nach der Molekulartheorie wird die Temperatur als Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Moleküle definiert, aus denen sie besteht. Das heißt, die Bewegungen der Partikel darin.

Andererseits kann es nach statistischer Mechanik als Ableitung der Energie in Bezug auf die Entropie bei konstantem Volumen definiert werden.

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Als makroskopische Größe hat sie ausschließlich statistischen Charakter. Dies bedeutet, dass es nicht sinnvoll ist, von der Temperatur eines isolierten Moleküls oder Atoms zu sprechen, sondern von einem Ganzen.

Was sind die Temperaturskalen?

Die drei häufigsten Skalen zur Temperaturmessung sind:

Celsius-Skala und Kelvin-Skala

Die Celsius-Skala ist die am häufigsten verwendete Skala, um die Temperatur auszudrücken. Fast jeder verwendet die Celsius-Skala (Grad Celsius) für die Messung der meisten Messungen. Die Variation zwischen einem Grad und dem nächsten auf einer Celsius-Skala ist die gleiche Variation wie auf einer Kelvin-Skala.

Der Unterschied zwischen der Celsius- und der Kelvin-Skala besteht darin, ihren Nullpunkt festzulegen:

  • Auf der Celsius-Skala entspricht 0 ° C dem Gefrierpunkt von Wasser.

  • Auf der Kelvin-Skala entspricht 0 Grad dem Mindestniveau, das ein Körper theoretisch erreichen könnte.

Kelvin-Skalenintervalle werden in Kelvin gemessen, wurden jedoch zuvor als Kelvin-Grad bezeichnet.

Fahrenheit-Skala

Es gibt jedoch einige Länder, insbesondere die Vereinigten Staaten, in denen die Fahrenheit-Skala noch im täglichen Leben verwendet wird. Es ist eine historische Skala. Darin beträgt der Gefrierpunkt von Wasser 32 ° F und der Siedepunkt von Wasser 212 ° F.

Beispiele für Temperatur

Beschreibung

Kelvin

Grad Celsius

Fahrenheit Grad

Rankine-Grade 

Absoluter Nullpunkt

0

-273,15

-459,67

0

Schmelzwassertemperatur

273,15

0

+32

491,67

Temperatur des kochenden Wassers

373,15

100

+212

671,67

Körpertemperatur des Menschen

310.15

37

+98,6

558,27

Umgebungstemperatur ist die Temperatur der Außenluft. Das Maximum betrug 56,7 Grad Celsius. Registriert an der Furnace Creek Station im bekannten "Death Valley" der USA. Das in der Antarktis gemessene Minimum beträgt -93 Grad Celsius.

Einheit im internationalen Maßnahmensystem

Die Maßeinheit des im Internationalen Einheitensystem (SI) ist der Kelvin. Kelvin ist daher die Einheit, die von Wissenschaftlern verwendet wird. Es wird häufig als Kelvin-Grad bezeichnet.

Dreifacher Wasserpunkt

Das Internationale Einheitensystem (SI) definiert eine Skala und eine Einheit für die thermodynamische Temperatur basierend auf dem Tripelpunkt von Wasser.

Warum fühlen wir uns kalt und heiß?

Das thermische Gefühl wird als das Gefühl von Kälte oder Hitze bezeichnet, das eine Person gemäß einer Kombination von meteorologischen Parametern empfindet.

Das physiologische Gefühl entsteht, wenn zwischen der Körpertemperatur und der anderer Körper Wärmeenergie ausgetauscht wird.

Wenn wir ein Objekt bei einer niedrigeren Temperatur berühren, fließt die Wärme von unserem Körper zum Objekt. Uns ist kalt. Wenn das Objekt ein guter Wärmeleiter ist, fließt die Wärme schneller. Dann haben wir das thermische Gefühl, dass das Objekt noch kälter ist.

Beziehung zwischen Temperatur und Thermodynamik

Es ist eine der Haupteigenschaften, die in einem thermodynamischen System untersucht werden. In der Thermodynamik sind Unterschiede in der Thermik zwischen verschiedenen Materieregionen besonders wichtig. Diese Unterschiede ermöglichen die Bewegung von Wärme von einer Region in eine andere.

Wie ist die Temperatur? Skalen und Einheiten definierenWärme fließt nur von heißen zu kalten Regionen. Dies wird durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik in Clausius 'Aussage festgelegt. Zwei Objekte mit derselben Temperatur übertragen keine Wärme.

Entspricht die Temperatur der Wärmeenergie?

Die Moleküle aller materiellen Substanzen sind immer in ständiger Bewegung. Sie können aufgrund der vielfältigen Wechselwirkungen, die sie im Körper eingehen, in Vibration oder Bewegung sein.

Infolge dieser zufälligen Bewegung haben die Atome und Moleküle der Materie eine bestimmte innere Energie, da sie kinetische Energie in Form von Bewegung haben. Sie besitzen auch potentielle Energie aufgrund der zwischen den Partikeln ausgeübten Kräfte.

Innere Energie wird auch als Wärmeenergie von Körpern bezeichnet.

Andererseits ist die Temperatur die Größe, mit der der Durchschnittswert der Wärmeenergie eines Körpers aufgezeichnet werden kann.

Wie wird die Temperatur gemessen?

Unterschiedliche Messsysteme hängen von der Anwendung ab oder davon, ob sehr hohe oder sehr niedrige Werte gemessen werden sollen. Das bekannteste und am häufigsten verwendete Werkzeug ist jedoch das Thermometer.

Um die Temperatur eines Systems zu bestimmen, muss es sich im thermodynamischen Gleichgewicht befinden. Variationen im thermischen Zustand eines Körpers führen zu Änderungen einiger makroskopischer Eigenschaften:

  • Erweiterung.
  • Entwicklung des elektrischen Widerstands.
  • Erzeugung elektromotorischer Kräfte.
  • Druckänderungen.
  • Volumenänderungen in einem Gas usw.

Folglich ermöglichen die Variationen dieser Eigenschaften, dass sie für die Konstruktion von Instrumenten verwendet werden, die Temperaturschwankungen erfassen.

Zuvor wurde das Quecksilberthermometer zur Messung der Körpertemperatur verwendet. Es wird derzeit wegen seiner Gefährlichkeit nicht mehr verwendet.

Was bedeutet es im thermischen Gleichgewicht?

Wenn sich zwei Systeme im thermischen Gleichgewicht befinden, haben sie die gleiche Temperatur. Die Erweiterung dieses Prinzips rechtfertigt grundsätzlich die Verwendung des Thermometers und legt die Prinzipien seines Aufbaus für seine Messung fest.

In einem grundlegenderen Ansatz wird die empirische Definition aus den thermischen Gleichgewichtsbedingungen abgeleitet, die im Nullprinzip der Thermodynamik ausgedrückt werden.

Autor:

Erscheinungsdatum: 9. November 2016
Geändert am: 18. Mai 2020