Температура – производная величина

Температура – производная величина

В современной физике температура отнесена к основным физическим величинам наравне с массой и длиной. Но у массы и у длины есть эталоны, а у температуры его нет. И поэтому единица измерения температуры (кельвин) не имеет никакого обоснования.

Правильнее было бы рассматривать температуру как производную физическую величину, определяемую объёмом теплоты E, поданной на определённую массу вещества m:

T = E / k m ,

где k – коэффициент теплоёмкости, отражающий ту часть вещества, которая поглощает тепловые колебания.

При таком подходе к температуре появляется возможность выявить объективную единицу её измерения; назовём такую единицу термом (т).

Формулировку терма удобнее связывать с газообразным водородом, у которого коэффициент теплоёмкости k = 1:

Один терм равен изменению теплового состояния одного килограмма газообразного водорода при подаче на него (или при отборе) одного джоуля теплоты.

Выясним соотношение предлагаемого терма и кельвина.

Исходные физические величины:

- температура T(К) = 273,15 К;

- атмосферное давление p = 101325 Па;

- масса молекулы водорода m = 3,3462*10-27 кг;

- молярный объём газа V = 0,0224 м3/моль;

- число Авогадро N = 6,02*1023 1/моль.

Расчёт

Молекулярный объём газа:

Vm = V / N = 0,0224 / 6,02*1023 = 3,72*10-26 м3/молекула

Молекулярная энергия газа:

E = Vm* p = 3,72*10-26*101325 = 3,77*10-21 дж/молекула

Температура водорода в термах:

T(т) = E/m = 3,77*10-21/3,3462*10-27 = 1,1266*106 т

Соотношение терма и кельвина:

T(т)/T(К) = 1,1266*106 / 273,15 = 4124,47 т/К

Тоесть 1 кельвин = 4124,47 термов.

Округлённо: 1К = 4,1 кт