Definicja pojęcia:

temperatura

Temperatura – jest to jeden z podstawowych parametrów, cechujący stan układu termodynamicznego. Temperatura jest miarą energii, powstałej na skutek drgań i ruchu wszystkich cząsteczek wchodzących w skład danego układu.
  1. Przykłady podstawowych skal temperatury
  2. Temperatura powietrza

Za pomocą temperatury można określić stan cieplny danego ciała lub ośrodka. Jeśli występują dwa obiekty posiadające taką samą temperaturę, to nie wykazują one tendencji do przekazywania sobie nawzajem ciepła. Natomiast w momencie, gdy występują dwa ciała o różnej ciepłocie, zachodzi zjawisko przekazywania energii z obiektu o wyższej temperaturze do obiektu z niższą temperaturą. Dzieje się tak do momentu, aż nie dojdzie do wyrównania temperatury u obu obiektów. Takie zjawisko nazywa się równowagą termodynamiczną.

Do pomiaru temperatury zazwyczaj jest wykorzystywany termometr. Wartość, która ukazała się na termometrze, odpowiada wartości ujętej w danej skali temperatur. Skale temperatur zostały zdefiniowane za pomocą odniesienia się do regularnego oraz uzależnionego od temperatury zjawiska fizycznego, dla którego ustala się daną wartość temperatury. Stały Punkt Standardowy jest to punkt, dla którego jest przypisana dana temperatura. Szczególnego rodzaju wartością test także tzw. punkt potrójny wody. Stanowi ona taki punkt, wobec którego ściśle określona jest dokładnie jedna wartość temperatury oraz ciśnienia. Tylko w tych ściśle określonych parametrach trzy stany skupienia wody (ciecz, ciało stałe - lód i gaz- para wodna) mogą ze sobą współistnieć zachowując równowagę termodynamiczną. Dla wody określono ścisłą, obowiązującą we wszystkich krajach, wartość temperatury w punkcie potrójnym - jest to 273,16 K. Stanowi ona punkt odniesienia, który stanowi odstawę procesu kalibracji termometrów.
Termometr do pomiaru temperatury powietrza. Pixabay.com

Przykłady podstawowych skal temperatury

Skala Kelwina (skala bezwzględna) jest skalą, w której zero (zero absolutne) określa teoretycznie najniższą temperaturę, jaką może osiągnąć dane ciało. Z tego też powodu skala Kelwina często jest nazywana skalą termometryczną absolutną. W przypadku tak niskiej temperatury, według prawideł fizyki klasycznej, dochodzi do zaniku drgań cząsteczek. Poziom temperatury został obliczony na podstawie funkcji uzależniającej temperaturę od energii kinetycznej w gazach doskonałych. Z tego powodu osiągnięcie tak niskiej temperatury jest praktycznie niemożliwe. Podstawową jednostką tej skali jest 1 kelwin (K). Skala oraz jednostka temperaturowa została nazwana na cześć Williama Thomsona, lorda Kelvina. W przypadku skali Kelvina temperatura 0 K wynosi -273,15°C (zero absolutne, temperatura zera bezwzględnego). 

Zgodnie z zaleceniami i decyzjami powziętymi w trakcie 26. Generalnej Konferencji Miar od 20.05.2019 r. ustalono nową definicję jednostki w skali Kelwina. Uchwalono, że 1 kelwin (K) jest podstawową jednostką temperatury termodynamicznej w układzie SI. Wyraża się on poprzez cyt.: ,,przyjęcie ustalonej wartości liczbowej stałej Boltzmanna k, wynoszącej 1,380 649×10-23, wyrażonej w jednostce J K-1, która jest równa kg m2 s-2 K-1, gdzie kilogram, metr i sekunda zdefiniowane są za pomocą h, c i ∆νCs’’.
Porównanie skali Celsjusza i Kelvina. pixabay.com
Skala Celsjusza - jest skalą najbardziej popularną na świecie. Skala ta została zaproponowana przez szwedzkiego uczonego Andersa Celsiusa w roku 1742, stąd też wzięła się jej nazwa. Pomimo bardzo dużej popularności w stosowaniu skali Celsjusza w życiu codziennym, w przypadku wykorzystywania jej do badań naukowych jest stosowana sporadycznie. Głównym powodem tej sytuacji, jest fakt, iż w skali Celsjusza występują wartości dodatnie i ujemne, na skutek czego mogą występować różnego rodzaju nieścisłości w obliczeniach czy definicjach. Znacznie szerzej w obszarze naukowym wykorzystuje się skalę Kelwina. W skali Celsjusza punktami odniesienia są temperatura topnienia lodu oraz moment wrzenia wody w ciśnieniu normalnym (tj. 101325 Pa = 1 atm). Anders Celsius na początku przypisał nieco odmienne wartości niż obecnie są stosowane - do temperatury topnienia lodu przypisał 100°, a do temperatury wrzenia wody przypisał 0°. Stosowanie takiej skali było stosunkowo uciążliwe, głównie dlatego, że intuicyjnie wartość temperatury powinna rosnąć wraz z wzrostem poziomu odczuwalnego ciepła. Z tego powodu skalę Celsjusza odwrócono. Jest to powodem, dla którego obecnie temperatura 100°C jest punktem wrzenia wody, zaś  0°C- topnienia lodu.

Skala Fahrenheita - w tej skali ustanowiono poziom zamarzania wody na poziomie 32 stopni Fahrenheita, natomiast punkt wrzenia wody na poziomie 212 stopni Fahrenheita (°F) przy zachowaniu standardowego ciśnienia atmosferycznego (tj. 101325 Pa = 1 atm). Fahrenheit, w trakcie tworzenia swojej skali, przyjął za punkt odniesienia temperaturę ciała dorosłego człowieka i przypisał jej wartość 96°. Jako drugi punkt odniesienia przyjął temperaturę zestalania się mieszaniny salmiaku z lodem i przypisał jej wartość równą 0°. Dlatego też zero przesunięte jest względem zera skali Celsjusza o wartość 32°, natomiast zero absolutne określone jest przez wartość -459,67°F

Porównanie trzech skal temperatur
 

Temperatura powietrza

Temperatura powietrza - jest to jeden z podstawowych elementów meteorologicznych, umożliwiający określenie stanu cieplnego atmosfery. Temperatura powierza ma ogromne znaczenie dla wszystkich żywych organizmów na planecie, dlatego też jest cały czas monitorowana przez meteorologów. Wszystkie pomiary są wykonywane za pomocą stacji meteorologicznych, wyposażonych w termometry, które umieszczone są na wysokości 2 metrów nad gruntem. Są one również odpowiednio zabezpieczone przed promieniowaniem słonecznym w klatce meteorologicznej. Dodatkowo dokonuje się pomiarów powietrza na wysokości 5 cm nad gruntem. Pomiar temperatury podaje się w trzech skalach Fahrenheita (°F), Kelwina (K) i Celsjusza (°C).

Zróżnicowanie temperatury najniższej w stosunku do najwyższej nazywamy amplitudą temperatury powietrza.
Wyróżniamy dwa rodzaje amplitudy:
  • roczna amplituda powietrza - wyraża ją różnica pomiędzy najwyższą i najniższą miesięczną średnią temperaturą powietrza w przeciągu roku,
  • dobowa amplituda temperatury powietrza wyznaczona jest poprzez różnicę, pomiędzy najniższą i najwyższą temperaturą zmierzoną w trakcie doby.

Rozmieszczenie temperatury na Ziemi jest uzależnione od wielu czynników:
Wschód słońca, a wraz z nim wzrost temperatury powietrza. pixabay.com

Bibliografia

  1. “Ilustrowana Encyklopedia dla Wszystkich "Fizyka", ”; Warszawa, WNT, 1985/87/91;
  2. Piotrowicz, Katarzyna; “ "Temperatura powietrza." Klimat Krakowa w XX wieku”; Kraków: Jagiellonian University Institute of Geography and Spatial Management (2007): 99-112;
  3. “Encyklopedia Fizyki”; Warszawa, PWM, 1974;
  4. Kożuchowski, K., and E. Żmudzka; “Ocieplenie w Polsce: skala i rozkład sezonowy zmian temperatury powietrza w drugiej połowie XX wieku.”; Przegląd Geofizyczny 1-2 (2001): 81-90;
  5. Eric M. Rogers; “Fizyka dla dociekliwych cz. III”; Warszawa, PWN, 1986;
  6. Varshni, Yatendra Pal.; “Temperature dependence of the energy gap in semiconductors”; Physica 34.1 (1967): 149-154;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.8
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy