Статья в Энциклопедическом Фонде

Температура

Температура - это одна из характеристик внутреннего состояния вещества, связанная с тепловой энергией.

Тепловая энергия - это результат взаимодействия фотонов электромагнитного излучения с внешними электронами атомов и молекул вещества.

Она представляет собой количество тепловой энергии в единице массы вещества, определяемая в особых единицах, названных градусами (градусы Реомюра, Фаренгейта, Цельсия и другие). Переносчиками тепловой энергии являются фотоны инфракрасного диапазона. Это открыл Гершель в 1800 г.

Тепловая энергия - это результат взаимодействия фотонов электромагнитного излучения с внешними электронами атомов и молекул вещества.

Только когда фотоны инфракрасного диапазона излучены или поглощены внешними электронами атомов и молекул вещества, можно говорить об изменении температуры тела.

Температура в веществе характеризуется размерами орбит внешних электронов атомов и молекул для данного вещества.

Так как фотоны инфракрасного диапазона всё время переизлучаются внутри вещества, поэтому о температуре вещества можно судить лишь как о средневероятностной величине.

Согласно второму постулату Н.Бора. При нагревании вещества внешние электроны молекул поглощают тепловые фотоны, увеличивая свою энергию, переносимую массой фотонов. Электроны перескакивают на более удалённые от ядра орбиты, тем самым, увеличивая размеры молекул. Увеличенный размер молекул приводит к расширению вещества и ослаблению молекулярного взаимодействия. При охлаждении вещества внешние электроны молекул излучают тепловые фотоны, уменьшая свою массу. Электроны перескакивают на орбиты ближе к ядру, тем самым, уменьшая размеры атомов и молекул. Уменьшенный размер молекул приводит к сжатию вещества и усилению молекулярного взаимодействия.

Таким образом, тепловая энергия связана только с тепловыми фотонами, а температура - это усреднённый размер орбит внешних электронов  молекул вещества, то есть состояние внешних электронов и молекулы в целом.

Сделаем оговорку, что при объяснении состояний вещества речь идёт о средних вероятностных значениях характеристик микрочастиц, связанных с тепловой энергией и температурой.

Самая низкая температура вещества наступает, когда внешние электроны атомов или молекул находятся на орбитах минимально близких от ядра.

Самая высокая температура вещества наступает, когда внешние электроны атомов или молекул находятся на орбитах максимально удалённых от ядра.

Характеризовать состояние вещества в виде плазмы температурой нельзя. (См. термин - плазма). Состояние вещества в виде плазмы отличается от других состояний вещества: газообразного, жидкого и твёрдого. Одно из отличий - это связь вещества с тепловой энергией и измерение температуры вещества.

Теперь об измерении температуры.

Для определения численного значения температуры учёные изобрели термометры и температурные шкалы.

В чём их смысл?

За основу построения температурной шкалы были взяты два состояния одного вещества - воды. Так, например, в 1742 году шведский учёный Цельсий построил температурную шкалу. Цельсий принял точку таяния льда равной нулю, а точку кипения воды за 100.

Чем отличаются друг от друга эти два состояния одного вещества? Только количеством тепловой энергии.

Этот промежуток между двумя реперными точками он поделил на 100 равных частей. Одну сотую этого интервала он назвал градус Цельсия.

Что это означало физически?

При температуре 00С, например, каждый грамм воды уже имел определённое количество тепловой энергии. Какое, именно, мы не знаем и, вероятно, никогда не узнаем.

К этому количеству тепловой энергии добавим (нагреванием) на каждый грамм ещё тепловой энергии до состояния кипения воды. Этому количеству добавленной тепловой энергии на каждый грамм воды и соответствует температура 1000С.

Одна сотая этого количества тепловой энергии на каждый грамм воды соответствует 10С.

Одновременно эта порция тепловой энергии для каждого грамма вещества является удельной теплоёмкостью.

При поглощении единицей массы вещества количества тепловой энергии, численно равной удельной теплоёмкости, увеличение температуры составит 10С.

Цельсий поделил температурную шкалу на 100 равных частей. На самом деле он разбивал количество тепловой энергии, поглощаемой единицей массы вещества от точки таяния льда до точки кипения воды, на 100 равных частей.

10С - это одна сотая разницы тепловой энергии от точки кипения воды до точки таяния льда для каждой единицы массы вещества и одновременно - это одна порция тепловой энергии, равная удельной теплоёмкости для данного вещества.

Когда каждая единица массы вещества поглотит (или излучит) количество тепловой энергии численно равной удельной теплоёмкости данного вещества, только тогда температура вещества увеличится (или понизится) на 10С. 

И так на всём участке от 00С до 1000С .

А также и вне этого участка.

Определение температуры.

Температура отдельного вещества или смеси веществ - это количество порций тепловой энергии, равных удельной теплоёмкости данного вещества или смеси веществ, поглощённой или излученной каждой единицей массы вещества или смеси веществ, и  отсчитываемая от точки таяния льда равной 00С .

Так называемая термодинамическая шкала Кельвина  ошибочная. Определение численного значения абсолютного нуля температуры - заблуждение (ошибка Кельвина). Измерение температуры вне промежутка между основными реперными точками состояния воды - не соответствует действительности.

Используемые источники
1. Николаев С.А. "Эволюционный круговорот материи во Вселенной". 6-ое издание, СПб, 2010 г., 320 с.

Энциклопедический Фонд