<р>
Температура — физическая величина, которая количественно характеризует тепло и холод и используется для описания энергии теплового движения материи. Температуру обычно измеряют с помощью термометра. Эта единица фактически отражает среднюю кинетическую энергию, генерируемую вибрацией и столкновением атомов, составляющих вещество. Температура выражается в трех основных шкалах в различных приложениях и научных областях: градусы Цельсия (°C), градусы Фаренгейта (°F) и градусы Кильвина (К). Среди них кильвин является наиболее часто используемой единицей в научных целях.
р>
Кильвин определяется как одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ), а его оригинальная конструкция делает его незаменимым в научных исследованиях. р>
<р>
Ноль Кильвина, или абсолютный ноль, отмечает самую низкую точку термодинамического термометра и составляет приблизительно -273,15 °C. При этой экстремальной температуре макроскопическая тепловая энергия материи больше не существует, но, согласно квантовой механике, материя все еще обладает нулевой энергией. Это отражено в третьем законе термодинамики, который гласит, что даже если мы приблизимся к абсолютному нулю, мы никогда не сможем его достичь. Представьте себе, что если бы объект достиг такой температуры, извлечь из него тепловую энергию было бы совершенно невозможно.
р>
Влияние температуры
<р>
Изменения температуры оказывают влияние на различные физические процессы, включая, помимо прочего:
<ул>
Физические свойства вещества: такие как фаза, плотность, растворимость, давление пара и теплопроводность.
Скорость и степень химической реакции.
Количество и свойства теплового излучения, испускаемого поверхностью объекта.
Влияние температуры воздуха на все живые организмы.
Скорость звука в газе пропорциональна квадратному корню абсолютной температуры.
р>
Классификация температурных шкал
<р>
Для определения температурной шкалы необходимы два параметра: выбранная нулевая точка и величина приращения температуры. Наиболее распространенная шкала Цельсия определяет точку замерзания воды как 0 °C, а точку кипения как 100 °C. В США широко используется шкала Фаренгейта, в которой вода замерзает при температуре 32 °F и кипит при 212 °F. Между тем, шкала Кильвина является более важной шкалой в научном сообществе.
р>
Шкала Кильвина — это абсолютная шкала с нулевой точкой в абсолютном нуле. Поэтому, независимо от того, какое это вещество, его тепловая энергия является положительной величиной относительно абсолютного нуля. р>
Абсолютный ноль и абсолютная шкала
<р>
Значение абсолютного нуля состоит в том, что он знаменует собой полное прекращение теплового движения в материи. Однако это не означает, что в материи нет энергии, поскольку квантовые эффекты все равно существуют. Таким образом, шкалу Кильвина называют абсолютной шкалой, определение которой не зависит от конкретного измеряемого вещества или прибора. Кильвин далее переопределил ее с помощью постоянной Больцмана, что позволило хорошо отразить ее в макроскопической термодинамике.
р>
Переписывание шкалы Килвина
<р>
С развитием науки и техники, начиная с мая 2019 года, определение Кирвина больше не опирается на традиционную термодинамику, а обращается к статистической механике. На этой основе способ измерения Кирвина становится более точным и может лучше объяснить транспортные свойства микроскопических частиц. Это изменение не только повысило точность фундаментальной науки, но и сыграло ключевую роль в современных технологиях, таких как квантовые вычисления и нанотехнологии.
р>
Изучите применение Кильвина в науке
<р>
Применение Кильвина в различных научных областях обширно и далеко идуще. От изучения термодинамики и газодинамики в физике до измерения скоростей химических реакций — кильвин является важнейшей единицей измерения для получения точных научных данных. Кроме того, шкала Кельвина является важным критерием оценки эффективности испытаний в области материаловедения и инженерных приложений.
р>
Переписывание Килвином сделало возможными многие ранее сложные эксперименты и измерения, реализуя их потенциал как в фундаментальной, так и в прикладной науке. р>
<р>
По мере развития технологий, как Kirwin продолжит играть свою роль в новых технологиях?
р>