Номер 7, страница 264 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 46. Температура и тепловое равновесие. Глава 7. Основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Молекулярная физика и термодинамика - номер 7, страница 264.

Условие.

7. Как построены шкалы Цельсия и Кельвина?

Решение.

Шкала Цельсия

Шкала Цельсия — это относительная температурная шкала, предложенная шведским учёным Андерсом Цельсием. Её построение основано на использовании двух легко воспроизводимых реперных (опорных) точек, которые соответствуют температурам фазовых переходов воды при нормальном атмосферном давлении ($101325$ Па).

1. Первая реперная точка — это температура плавления льда (или замерзания чистой воды). Этому значению присвоена температура $0$ °C.

2. Вторая реперная точка — это температура кипения чистой воды. Этому значению присвоена температура $100$ °C.

Температурный интервал между этими двумя точками делится на 100 равных частей. Каждая такая часть называется градусом Цельсия (°C). Шкала может быть продолжена как в область отрицательных, так и в область положительных температур свыше $100$ °C.

Ответ: Шкала Цельсия построена на двух реперных точках: температуре замерзания воды ($0$ °C) и температуре кипения воды ($100$ °C) при нормальном атмосферном давлении. Интервал между ними разделен на 100 равных делений (градусов).

Шкала Кельвина

Шкала Кельвина, предложенная Уильямом Томсоном (лордом Кельвином), является абсолютной термодинамической шкалой температуры. Она используется в качестве основной в Международной системе единиц (СИ). В отличие от шкалы Цельсия, она имеет абсолютную начальную точку отсчёта.

1. Нулевая точка шкалы ($0$ К) — это абсолютный нуль температуры. Это теоретически минимально возможная температура, при которой тепловое движение атомов и молекул в веществе полностью прекращается. Достичь абсолютного нуля на практике невозможно. Эта температура соответствует $-273,15$ °C.

2. Размер единицы температуры — кельвин (К) — принят равным размеру градуса Цельсия (°C). Это означает, что изменение температуры на $1$ К в точности равно изменению температуры на $1$ °C. Такое определение было выбрано для удобства пересчёта и совместимости со шкалой Цельсия, которая была широко распространена.

Таким образом, шкала Кельвина является просто сдвинутой версией шкалы Цельсия. Связь между температурой по шкале Кельвина ($T$) и температурой по шкале Цельсия ($t$) выражается простой формулой:

$T(\text{K}) = t(^{\circ}\text{C}) + 273,15$

Например, температура замерзания воды ($0$ °C) по шкале Кельвина равна $273,15$ К, а температура кипения ($100$ °C) — $373,15$ К.

Ответ: Шкала Кельвина является абсолютной. Её нулевая точка — абсолютный нуль ($-273,15$ °C), при котором прекращается тепловое движение частиц. Размер одного кельвина равен одному градусу Цельсия. Связь со шкалой Цельсия: $T(\text{K}) = t(^{\circ}\text{C}) + 273,15$.