§ 41. Температура. Тепло

Що відбувається з температурою гарячої цеглини, яку опустили у відро з холодною водою? А з температурою води?
Коли ви вимірюєте свою температуру, треба почекати певний час. Чому?

Температура є однією із семи основних величин, які складають Міжнародну систему одиниць фізичних величин (СІ).

Про ступінь нагрітості тіл ми зазвичай кажемо, коли їх торкаємося. Узявши в руки чашку із чаєм, ми можемо сказати, чай ще теплий чи вже охолонув.
Але виміряти температуру за власними відчуттями неможливо.

Отже, для вимірювання температури потрібні спеціальні вимірювальні пристрої. Такими пристроями є термометри.

Термометр — це прилад для вимірювання температури тіл.

Розгляньте 3D-модель цифрового контактного термометра, яким зручно вимірювати температуру, зокрема під час карантину в торговельних центра.

Можливо ви спостерігали, як на столі в кухні чашка з гарячим чаєм охолоджується, а принесені з холодного балкона яблука нагріваються через контакт із повітрям у кухні. Під час змішування холодної та гарячої води ми отримуємо теплу воду. Таким чином, якщо привести в контакт гаряче й холодне тіла, то гаряче буде охолоджуватися, а холодне — нагріватися.
Між тілами відбувається передача тепла.

Якщо гарячі та холодні тіла контактують лише між собою, то гарячі тіла віддають тепло, а холодні — поглинають.

Тепло самоволі передається лише від гарячих тіл до холодних.

Під час контакту гарячого й холодного тіл у певний момент їхня температура зрівняється й передача тепла припиниться — настане теплова рівновага.
Усі тіла, що перебувають у тепловій рівновазі, мають однакову температуру.

Температура характеризує стан теплової рівноваги.

Температура також пов’язана з рухом молекул і атомів, із яких складаються всі тіла. Із підвищенням температури швидкість руху, а отже, й кінетична енергія частинок зростає, а зі зниженням — зменшується. Оскільки кінетичну енергію можна збільшувати без обмежень, то обмежень на значення найвищої температури в природі не існує. А от найнижча є.
Вона настає, коли рух молекул і атомів припиняється.

Найвищу на сьогодні температуру в 10 трильйонів градусів за Цельсієм отримали 7 листопада 2010 року під час проведення експерименту на унікальному пристрої — Великому адронному колайдері. Він побудований на кордоні Франції та Швейцарії поблизу міста Женева в тунелі на глибині близько 175 метрів. Для порівняння: температура всередині Сонця дорівнює близько 50 мільйонів градусів. Отже, температура, отримана під час досліду, у 200 тисяч разів перевищила температуру Сонця.

Температура характеризує ступінь нагрітості тіла, стан теплової рівноваги та пов’язана зі швидкістю руху молекул і атомів, із яких складаються тіла.
Під час контакту гарячого й холодного тіл тепло передається від гарячого до холодного тіла до настання стану теплової рівноваги.
Для вимірювання температури використовують вимірювальні пристрої — термометри.
Термометр показує власну температуру, яка збігатиметься з температурою тіла в разі, коли термометр перебуває у стані теплової рівноваги з тілом.
Дія термометрів ґрунтується на використанні залежності певних фізичних величин від температури.

1. Що характеризує температура?
2. Що передає гаряче тіло холодному, коли вони контактують?
3. Наведіть приклади настання стану теплової рівноваги.
4. Яке головне правило потрібно виконувати під час вимірювання температури?
5. На чому ґрунтується дія будь-яких термометрів?
6*. Гаррі Поттер в один момент збільшив швидкість безладного руху молекул повітря в усьому Хогвардсі. Як на це відреагують термометри в приміщеннях школи чарівників?