טמפרטורה

טמפרטורה היא גודל פיזיקלי לכימות מה שאינטואיטיבי מובן כ"חם" ו"קר". מבחינה פיזיקלית הטמפרטורה היא גודל המבטא את "רמת התנועה" של חלקיקי החומר ומהווה מדד לאנרגיה הקינטית הממוצעת של החלקיקים.

Translational motion
הטמפרטורה של גז חד-אטומי אידיאלי היא מידה של האנרגיה הקינטית הממוצעת של האטומים הנעים בו.

הגדרות שונות לטמפרטורה

הטמפרטורה נמדדת במעלות, ביחידות מידה שונות. יחידות המידה הנפוצות הן פרנהייט (F°) וצלזיוס (C°). יחידה נוספת המשמשת בעיקר לצרכים מדעיים היא קלווין (K).

טמפרטורה הוגדרה במהלך ההיסטוריה בדרכים שונות, אך למעשה זהות מבחינה פיזיקלית:

טמפרטורה תרמומטרית

ההגדרה הראשונה לטמפרטורה היא הגדרה תרמומטרית, כלומר הגדרה שמנצלת מדידת תכונה מסוימת של החומר, שמשתנה עם הטמפרטורה, וכיולה בעזרת טמפרטורות ידועות. כך למשל הגדירו את הטמפרטורה בעזרת התרמומטר המוכר לנו שמנצל את תכונת ההתפשטות של החומר עם עליית הטמפרטורה, וקביעת סולם בו ידועות טמפרטורות מיוחדות.

אנדרס צלזיוס קבע ב-1742 את סולם הטמפרטורה שלו, באופן הפוך מהמקובל כיום. בזמנו הוא קבע ש-0 מעלות יציינו את רתיחת המים ולעומת זאת 100 מעלות את קפיאתם. רק כשנה לאחר מותו, ב-1745, הוחלף כיוון הסולם על ידי קארולוס ליניאוס. דבר זה מדגיש את שרירותיות הטמפרטורה התרמומטרית. אין משמעות פיזיקלית אמיתית לאפס של הסולם. גם החלוקה למעלות היא בעייתית, אם לא מובטח שהשינוי בגודל הנמדד (כמו גובה הנוזל בתרמומטר) אכן פרופורציונלי לטמפרטורה ה"אמיתית".

טמפרטורה תרמודינמית

התרמודינמיקה, שהתפתחה במאה ה-19, קושרת את הטמפרטורה למעבר חום אנרגיה תרמית. חום יזרום באופן ספונטאני מגוף "חם" לגוף "קר" עד אשר שתי המערכות יגיעו לאיזון ויימצאו בשיווי משקל תרמי.

לפיכך מגדירים את הטמפרטורה כך שגופים שנמצאים בשיווי משקל תרמי נמצאים באותה טמפרטורה. אם חום זורם מגוף א' לגוף ב', גוף א' יהיה בטמפרטורה גבוהה יותר. כאשר נוסף חום לגוף מסוים, הטמפרטורה שלו עולה. וכאשר הוא מאבד חום, הטמפרטורה שלו יורדת.

באופן מדויק יותר, הטמפרטורה מוגדרת בעזרת השינוי ההפיך בחום או השינוי באנטרופיה – מושג שהומצא בשביל להסביר את התכונה של חום לזרום מגוף בעל טמפרטורה גבוהה לגוף בעל טמפרטורה קרה. ההגדרה היא:

.

פיתוח הגדרה זו לטמפרטורה נבע במידה רבה מחקירת מנוע קרנו – מודל תאורטי למנוע המנצל מעבר חום בין מאגר חם למאגר קר בשביל לייצר עבודה, ביעילות הגבוה ביותר האפשרית באופן תאורטי.

כאשר יש מערכת בה האנטרופיה היא פונקציה של האנרגיה, הטמפרטורה ניתנת על ידי:

.

הטמפרטורה היא גודל אינטנסיבי, כלומר אם ניקח שני גופים באותה טמפרטורה ונחבר אותם, הטמפרטורה בגוף המחובר תהיה אותה הטמפרטורה כמו בשני החלקים שהרכיבו אותו. זאת בניגוד לחום שהוא גודל אקסטנסיבי: כמות החום האצורה בגוף שמורכב משני גופים שווה לסכום כמויות החום האצורות בכל אחד מהגופים.

הטמפרטורה במכניקה הסטטיסטית

במכניקה סטטיסטית ניתן להשתמש בהגדרות הטמפרטורה של התרמודינמיקה. אולם בנוסף נחשפות עוד תכונות של הטמפרטורה, שנותנות מושג יותר עמוק על טבעה.

הטמפרטורה פרופורציונית לאנרגיה התרמית הממוצעת לדרגת חופש. כך בגז אידיאלי חד-אטומי, הטמפרטורה שווה לשני שלישים האנרגיה הקינטית הממוצעת של כל אטום.

התפלגות בולצמן מראה פן נוסף של הטמפרטורה.

טמפרטורה סטנדרטית

תנאים סטנדרטיים של טמפרטורה ולחץ הם אוסף של טמפרטורות ולחצים שמשמשים בהגדרות מדעיות. כך למשל, בכימיה נהוג להשתמש בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס. בניגוד לרשימה מוגדרת זו, טמפרטורת החדר היא מושג שאינו חד-משמעי. טמפרטורת החדר מוגדרת בדרך כלל בתחום 20 עד 25 מעלות צלזיוס.

יישומים

הטמפרטורה היא גודל ותכונה נפוצה מאוד במדע. כמעט כל תחומי המדע עושים שימוש בתכונה זו וחוקרים אותה, בהם כימיה, ביולוגיה, פיזיקה וחקלאות.

תכונות פיזיקליות רבות, כגון מצב צבירה, לחץ, נפח, צפיפות, והולכה חשמלית תלויות בטמפרטורה. הטמפרטורה משחקת תפקיד חשוב גם בקביעת הקצב והאופן שבו תגובות כימיות מתרחשות. זוהי הסיבה שבגללה לגוף האדם ישנן מספר מערכות הדואגות לכך שטמפרטורת הגוף תישאר 37 מעלות צלזיוס, שינוי בטמפרטורה זו עלול לגרום לתהליכים מזיקים ותוצאות לא רצויות.

יישומים מפורסמים

  • מינוס 80 צלזיוס - הקפאה עמוקה, למשל לשמירה של חומר ביולוגי למשך שנים ארוכות.
  • מינוס 20 צלזיוס - מקפיא ביתי.
  • 4 צלזיוס - מקרר. זו הטמפרטורה שבה המים תופסים הכי פחות נפח והאוכל שבמקרר לא ניזוק מבחינת יצירת גבישי קרח בתוכו (במקרר קר מדי, הביצים, למשל, נשברות בגלל התרחבות קרח בתוכן). טמפרטורה זו כוללת גם טווח ביטחון שמאפשר סטיות קלות מטה לפני התגבשות קרח.
  • 25 צלזיוס - טמפרטורת החדר בה נעים לאנשים לשהות כאשר מזג האוויר מחוץ לבית נוח גם הוא. מבחנה במעבדה בה מגודלים טפילים בחום זה מדמה את מצבם מחוץ לגוף האדם.
  • 36.6 צלזיוס - חום גוף האדם וחומן של מבחנות המדמות אותו.
  • 100 צלזיוס - הרתחת מים.
  • 100 עד 250 צלזיוס - בישול.
  • 450 צלזיוס - הלחמה.
  • 450 עד 2800 צלזיוס - ריתוך.

ראו גם

קישורים חיצוניים

אדלייד

אדלייד (באנגלית: Adelaide) היא בירת מדינת אוסטרליה הדרומית. העיר שוכנת לחוף האוקיינוס הדרומי וקרויה על שמה של המלכה אדלייד מסקסה-מיינינגן, רעיתו של מלך בריטניה ויליאם הרביעי.

בעיר מתגוררים כ-1,300,000 (2014) תושבים, והיא העיר החמישית בגודלה באוסטרליה.

אוקיינוס

אוקיינוס הוא מקווה מים מלוחים גדול מאוד המפריד בין יבשות. האוקיינוסים מהווים חלק גדול מההידרוספירה של כוכב לכת, ומתוך פני השטח של כדור הארץ, 70.8% הם אוקיינוסים - 361,126,444 קמ"ר. בכדור הארץ מוגדרים, לפי הארגון ההידרוגרפי הבינלאומי, ארבעה אוקיינוסים: האוקיינוס השקט, האוקיינוס האטלנטי, האוקיינוס ההודי ואוקיינוס הקרח הצפוני. הארגון דן גם בהגדרת אוקיינוס נוסף, האוקיינוס הדרומי, אולם ההצעה טרם אושרה. האוקיינוסים מורכבים בחלקם מגופי מים קטנים יותר, למשל ימים ומפרצים, אשר נחשבים לגופי מים שוליים.

אטמוספירה

אַטְמוֹסְפֵרָה (מיוונית: ἀτμός "אטמוס" - גז, קיטור, ו-σφαῖρα "ספאִירה" - כדור, כיפת השמיים) היא שם כולל לכינוי שכבת גזים המקיפה גוף שמיימי בעל מסה משמעותית. הגזים נמשכים אל הגוף בגלל כוח המשיכה שלו.

גזים אטמוספיריים בורחים לחלל דרך קבע, כאשר מהירותן של מולקולות בודדות עוברת את מהירות הבריחה של הגוף. הבריחה קיימת אפילו בגופים קרים, מפני שמולקולות גז זזות במהירויות שונות בכל טמפרטורה, וגז בלחץ נמוך, כמו הגז הסמוך לריק של החלל החיצון, רותח בנקל. בריחת הגז גורמת לכך שגופים שמימיים בעלי מסה נמוכה, כגון הירח של כדור הארץ, אינם יכולים להחזיק באטמוספירה משמעותית.

מולקולות קלות יותר נעות מהר יותר ביחס למולקולות כבדות בעלות אותה אנרגיה תרמית, ולכן גזים בעלי משקל מולקולרי נמוך אובדים בקצב מהיר יותר מאלה שמשקלם המולקולרי גבוה.

אטמוספירת כדור הארץ

אטמוספירת כדור הארץ היא מעטפת גז, סביב לכדור הארץ. האטמוספירה מאפשרת את החיים על פני כדור הארץ בכך שהיא סופגת את מרבית הקרינה האולטרה סגולה המגיעה מהשמש וגורמת למיתון הבדלי הטמפרטורה בין היום והלילה. 75% מגזי האטמוספירה נמצאים בגובה של עד 11.3 קילומטר מעל גובה פני הים. שינויים באטמוספירה גורמים לשינויים באקלים ובמזג האוויר.

האזור הטרופי

האזור הטרופי הוא אזור גאוגרפי מוגדר כאזור שבין חוג הסרטן (23.5° צפון) וחוג הגדי (23.5° דרום). זהו אזור בו האקלים חם ורטוב, בעל טמפרטורה גבוהה וכמות המשקעים הרבה ביותר על פני כדור הארץ, המכונה אקלים טרופי.

על פי שיטת קפן, קיימים 3 סוגי אקלים טרופי:

אקלים משווני טרופי (יער גשם) (Af).

אקלים מונסון טרופי (Am).אקלים סוואנה, רטוב ויבש (Aw/As).

האפס המוחלט

האפס המוחלט הוא הטמפרטורה הנמוכה ביותר, 273.15- מעלות צלזיוס, 459.67- מעלות פרנהייט או אפס קלווין. המדען הבריטי, לורד קלווין קבע באופן תאורטי בשנת 1848 כי לא תיתכן טמפרטורה נמוכה מזו. לפי החוק השלישי של התרמודינמיקה, לא ניתן להביא חומר אל האפס המוחלט, אך ניתן לשאוף אליו.

האפס המוחלט הוא טמפרטורה בה החלקיקים מאכלסים את מצב היסוד של המערכת, והאנטרופיה מתאפסת עד כדי אנטרופיה שיורית.

בעת קירור של חומרים מסוימים לטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט, מתגלות תופעות קוונטיות רבות, בהן מוליכות על ונוזליות-על. התפלגות החלקיקים ברמות האנרגיה השונות תלויה בטמפרטורה. שתי ההתפלגויות הנובעות מתורת הקוונטים - פרמי-דיראק ובוז-איינשטיין ישאפו בטמפרטורות גבוהות מספיק להתפלגות בולצמן הקלאסית, או במילים אחרות - האנרגיה הקינטית גבוהה מספיק כך שההפרש בין רמות האנרגיה הבדידות הוא חסר משמעות. בטמפרטורות נמוכות יחסית יתגלה האופי הקוונטי של החלקיקים, ואיתו מגוון תופעות פיזיקליות חדשות.

התכה

בפיזיקה, התכה היא תהליך חימומו של חומר מוצק עד לנקודה בה הוא הופך לנוזל. נקודה זו נקראת נקודת התכה. עצם שעבר התכה נקרא יצוק. הקפאה או התמצקות הם תהליכים הפוכים להתכה, בהם הופך נוזל למוצק. לנקודת הקיפאון ולנקודת ההתכה טמפרטורה זהה.

לא רק החימום לנקודת ההתכה, אלא גם ההתכה עצמה דורשת חום, הקרוי חום כמוס.

ביום יום נהוג לקרוא לתהליך ההתכה "המסה", על אף שיש למילה משמעות שונה מבחינה מדעית.

חום (פיזיקה)

חום הוא מושג בפיזיקה המתאר מעבר של אנרגיה מגוף אחד למשנהו. מעבר זה יכול להיגרם כתוצאה ממגע ביניהם, כגון בתנור חימום; כתוצאה מערבוב, כגון במיזוג אוויר; או כתוצאה מקרינה, כגון בחימום בעזרת לייזר (הולכה, הסעה וקרינה.). ענף הפיזיקה העוסק בחום קרוי "תרמודינמיקה". החום קשור באופן הדוק לעובדה שהעולם בנוי ממספר אדיר של חלקיקים מיקרוסקופיים. כאשר אנרגיה עוברת בין מערכות בעזרת אינטראקציות רבות מאוד של מספר גדול של חלקיקים, מדובר במעבר חום.

בלשון הדיבור המילה "חם" מתייחסת לטמפרטורה של עצם, אולם מבחינה פיזיקלית חום הוא מושג שונה מטמפרטורה. טעות נפוצה נוספת קושרת את החום לאנרגיה הפנימית או לאנרגיה התרמית של גוף, אולם מדובר במושגים פיזיקליים שונים. חום אינו מתייחס לאנרגיה שמצויה בתוך גוף כלשהו אלא רק לאנרגיה העוברת מגוף אחד לאחר.

חום (תסמין)

חוֹם הוא תגובת הגנה לזיהום ופגיעה, ומהווה את אחד מסימני האבחנה הנפוצים ביותר ברפואה ומאופיין בעליית טמפרטורת הגוף מעל לטווח הנורמלי של °C‏ 36.5–37.5 במדידה הנעשית בפה (או מעל 38 מעלות צלזיוס במדידה בפי הטבעת). טמפרטורה בטווח של 37.3-37.4 נחשבת כחום תת-פיברילי. הסיבות העיקריות לחום הן מחלה, התייבשות וגורמים אחרים. בעבר שימש המונח קדחת לציון עלייה דרסטית בחום הגוף (מעל ל-39 מעלות צלזיוס), בנוסף לציון שמן של מחלות שונות.

חום גורם תחושת אי־נוחות, אך מנגד הוא מביא לתגובה טובה יותר של מערכת החיסון ולהפחתה בהתרבות של חיידקים ווירוסים, עם זאת חום גבוה מ-40 מעלות עלול לפגוע בתפקודי הגוף או בתאי המוח.

חיישן

חיישן (באנגלית: Sensor) הוא מתמר הממיר ערכים פיזיקליים לתנועה מכנית או לאותות לשם מדידה, בקרה או העברת מידע למערכות אחרות (לעיתים מכונה גלאי או מד). בעבר רוב החיישנים היו מכניים. היום בדרך כלל הכוונה היא למכשיר שחש תכונה בעולם הפיזי-מוחשי וממיר אותה לאות חשמלי או אלקטרוני.

חיישנים משמשים במערכות שונות ממגוון תחומים. ישומים נפוצים של חיישנים נמצאים בכלי רכב, במנועים, בלוויינים מלאכותיים, במכשירים רפואיים, בתעשייה וברובוטים.

הטלפונים החכמים מצוידים בחיישנים רבים כגון חיישני אור, צבע, ברומטר, מדחום ומד לחות, חיישן לשדות מגנטיים, מד תאוצה, גירוסקופ, חיישן אינפרא-אדום ו-GPS. חיישנים אלה עוברים תהליך מואץ של מזעור, מחיריהם יורדים וצריכת האנרגיה שלהם פוחתת.

חיישנים מתוכננים לזהות אנרגיות שונות ונגזרות שלהן כגון חום, אלקטרומגנטיות, שינויים מכניים, קרינה וקול. ישנם חיישנים המשמשים לזיהוי תנועה בסביבתם המנוטרת או לזיהוי מאפייני תנועת החיישן עצמו.

חיישנים מתחלקים לשתי קבוצות עיקריות - חיישנים פסיביים (אשר מודדים אנרגיה קיימת, כגון חיישן טמפרטורה), וחיישנים אקטיביים, אשר פולטים אנרגיה ואז קולטים את ההחזר שלה (כגון מכ"ם).

חיישן טמפרטורה (חום) - כמו במדחום

חיישן אור - כגון בגלאי עשן; חיישן אור תת-אדום כגון במקלט של שלט רחוק; מערכים של חיישני אור במצלמה דיגיטלית ובעכבר אופטי

חיישן מכני פשוט - כגון כפתור במקלדת, כפתור מסתובב (פוטנציומטר / נגד משתנה)במשקל אלקטרוני, בברומטר), מד לחות, מד תאוצה, מד ספיקת נוזל/גז

חיישן תנודות אויר (מכני) - מיקרופון. נמצא גם במד טווח על-קולי

חיישן מגנטי - משמש באזעקות לגילוי פתיחת דלת, ובמצפן אלקטרוני (חיישן שטף מגנטי / Flux gate)

חיישן קרינה אלקטרומגנטית - כגון מכשיר רדיו ברכב, מכ"ם (אנטנה).

חיישן קירבה קיבולי (אלקטרומגנטי) - אחת הטכנולוגיות ליישום מסכי-מגע, לניטור זווית גל הארכובה במנוע (למטרת תזמון הצתה והזרקה), לניטור נוכחות רכב על הכביש (למשל לרמזור אוטומטי), לניטור מצב ברזים במפעל כימי

חיישן ביולוגי

חיישן כימי - משמש אלקטרודות PH, אחוז חמצן מומס ומוליכות

חיישן אקוסטי -חיישן פסיבי הרגיש לתדרי קול ותנודות-אוויר חריגות

לחות

לחות היא מידת הרטיבות שנמצאת באוויר. היא יכולה להימדד כלחות מוחלטת שהיא מסת המים המצויה בנפח אוויר מסוים, או כפי שלרוב משתמשים כלחות יחסית, שהיא היחס של הלחות המוחלטת מחולקת בלחות המוחלטת שתייצר טל באותה טמפרטורה.

מדחום

מַדְחוֹם או מד טמפרטורה (בלועזית: תֶרמוֹמטר) הוא מכשיר מדידה המשמש למדידת הטמפרטורה.

מטאורולוגיה

מטאורולוגיה הוא מדע העוסק בחקר התופעות האטמוספיריות, תהליכי מזג האוויר וחיזויים. המטאורולוגיה שייכת למדעי כדור הארץ וגם למדעי האטמוספירה. היא מובדלת ממדע הקלימטולוגיה בחוקרהּ תופעות זמניות ואינה מתעניינת בתנאי מזג אויר מקומיים לאורך זמן.

תופעה מטאורולוגית היא אירועי מזג אוויר נצפים אשר ניתן להבינם ולהסבירם באמצעות מדע המטאורולוגיה. תופעות אלו הן תוצאה של אינטראקציה בין פרמטרים שונים באטמוספירת כדור הארץ, בין השאר טמפרטורה, לחץ ואדי מים.

מעלות צלזיוס

מעלת צלזיוס היא יחידת מידה לטמפרטורה המשמשת בסולם צלזיוס. היא מסומנת ב-C°, ונקראת על שם האסטרונום השוודי אנדרס צלזיוס (1701–1744), שיצר סולם טמפרטורות דומה לסולם צלזיוס המודרני שנתיים לפני מותו. מבחינת כל השימושים היומיומיים, 0 מעלות צלזיוס מוגדרות כנקודת ההתכה (הקיפאון) של המים, ו-100 מעלות צלזיוס - כנקודת הרתיחה שלהם בלחץ של אטמוספירה אחת; מכאן אף נגזר גודלה של כל מעלה, מאית מהטווח שבין קיפאון לרתיחה. עם זאת, מאז 1954 מגדירים באופן רשמי האפס המוחלט והנקודה המשולשת של המים את סולמות הטמפרטורה קלווין וצלזיוס, ולא נקודות הקיפאון והרתיחה.

במרבית מדינות העולם, פרט לארצות הברית ומדינות נוספות דוגמת בליז, משתמשים יומיומית בסולם זה.

נקודת התכה

נקודת התכה או טמפרטורת ההיתוך של חומר מוגדרת כטמפרטורה שבה מצבי הצבירה המוצק והנוזל נמצאים בשיווי משקל תרמודינמי. טמפרטורת ההיתוך היא הטמפרטורה שבה נוזל שמתקרר מתגבש למוצק, ולחלופין מוצק שמתחמם ניתך לנוזל. טמפרטורת ההיתוך (וגם הרתיחה) תלויה בלחץ. מקובל להציג טמפרטורת התכה (או רתיחה) בלחץ חיצוני של אטמוספירה אחת (בנקודת ההתכה, שיעור לחץ האדים של המוצק נמוך בדרך כלל מאטמוספירה אחת).

חומר יכול להישאר במצב הצבירה הנוזלי גם מתחת לנקודת ההתכה, ולהיות במצב של קירור יתר אם אין בו אתרי התגרענות, שתהליך מעבר הפאזה מתחיל סביבם.

את תלות נקודת ההתכה בהרכב תערובת מוצקים מתארים בעזרת דיאגרמת פאזות מוצק-נוזל.

שינויי הנפח במעבר מוצק-נוזל קטנים מאוד. על כן אין שינוי משמעותי בנקודת ההתכה בלחץ חיצוני משתנה.

בזכוכיות ובפולימרים נהוג לדבר על טמפרטורת מעבר זכוכיתי (glassing temperature) ולא על נקודת התכה (melting point) מכיוון שאין נקודה חדה ומדויקת, טמפרטורה מסוימת, בה החומר הופך ממוצק מסודר לחומר נוזלי אמורפי, אלא מדובר בתחום שלם בו הזכוכית או הפולימר מתרכך ונהיה לאמורפי.

במונח נקודת התכה נעשה שימוש בדרך כלל כאשר דנים בחומרים שנמצאים במצב צבירה מוצק בטמפרטורת החדר, למשל במתכות. בחומרים המהווים נוזל או גז בטמפרטורת החדר, למשל מים, משתמשים במושג נקודת קיפאון.

נקודת רתיחה

נקודת רתיחה היא הטמפרטורה שבה לחץ אדים של חומר נוזלי כלשהו משתווה ללחץ האטמוספירי שמופעל עליו, ובכך הופך החומר מנוזל לגז.

צפחה

צפחה היא סלע מותמר בעל קשיות בינונית הנוצר בהתמרה בדרגה גבוהה, בתנאי טמפרטורה ולחץ גבוהים כתוצאה מקבורה בעומק רב או לחצים טקטוניים. גבישיה בינוניים עד גסים וערוכים במבנה שכבות הנקרא "מרקם צפחתי". בשל מבנה זה נוטה הצפחה להתפצל לפתיתים או ללוחות, ומישורי הפצילות שלה מחוספסים. סוגים אחדים של צפחות מכילים פורפירובלסטים, למשל של גארנט.

מקור השם הלועזי, schist, ביוונית עתיקה: σχίζειν, ומשמעותו סדק, פיצול, הפרדה.סלעי צפחה מצויים במקומות רבים בעולם ושכיחים מאוד גם באזור אילת (בהר צפחות ובנחל שלמה) ובדרום סיני, ולרוב משמשים לבנייה.

קיטור

קיטור הוא אדי מים - גז חסר צבע, אשר בתנאים סטנדרטיים של טמפרטורה ולחץ, צפיפותו נמוכה פי 1,600 בערך מצפיפותם של מים במצב צבירה נוזלי.

קלווין

קלווין (Kelvin) היא יחידת מידה לטמפרטורה, אחת מיחידות מערכת היחידות הבינלאומית הבסיסיות.

היחידה, המסומנת באות K, משמשת בעיקר לצרכים מדעיים ונקראת על-שם הפיזיקאי לורד קלווין (ויליאם תומסון). לורד קלווין היה הראשון שקבע ב-1841 את נקודת האפס על פי שיקולים מדעיים. נקודת אפס זו, הנקראת "האפס המוחלט", היא טמפרטורה של אפס קלווין, או מינוס 273.15 מעלות צלזיוס. זוהי הטמפרטורה בה כל תנועה תרמית נעלמת, על פי התיאור הקלאסי של התרמודינמיקה. על פי תיאור זה, לא ניתן לרדת מתחת לנקודת האפס, ואף לא להגיע אליה ממש. עם זאת, תאוריות קוונטיות מסוימות טוענות שניתן לעשות זאת, וכמה ניסויים הראו תוצאות שיכולות להתפרש כטמפרטורה מתחת לאפס המוחלט.

סולם קלווין מבוסס על סולם צלזיוס (יחידת קלווין היא בדיוק מעלת צלזיוס אחת), אך מודד את הטמפרטורה החל מהאפס המוחלט במקום מנקודת הקיפאון של המים. באופן היסטורי, נקבעה נקודת הקיפאון של המים כאפס צלזיוס, ולאחר ההבנה כי קיימת נקודת אפס מוחלט, חושב ערכה כ-273.15- מעלות צלזיוס, בקירוב.

ב-1948 שונו קלות הגדרות הסולמות: הנקודה המשולשת של המים נבחרה להיות נקודת הייחוס של טמפרטורות תרמודינמיות, ונקודת הקיפאון של המים, אפס צלזיוס, נקבעה ב-0.01 מעלות צלזיוס מתחת לנקודה המשולשת. ב-1954 הוגדרה הקלווין מחדש במדויק מתוך קביעה כי הטמפרטורה של הנקודה המשולשת של המים היא בדיוק 273.16 קלווין (והאפס המוחלט הוא בדיוק אפס קלווין).

מאחר שהנקודה המשולשת של המים נקבעה שרירותית כ-0.01 מעלות צלזיוס, נובע כי ההפרש בין הסולמות הוא בדיוק 273.15.

כמו כן, מפני שיש קשר בין טמפרטורה לבין אנרגיה, כאשר הטמפרטורה היא אפס קלווין, אין אנרגיה במערכת לאף מולקולה, טמפרטורה יכולה לייצג חום בדרך אחת, אך גם יחידות אנרגיה יכולות לעשות זאת, לכן K • 72429716666670000000000=J. כיוון שטמפרטורה של חומר היא האנרגיה הקינטית הממוצעת של חלקיקיו, ואנרגיה קינטית מוגדרת על ידי , הרי שניתן למדוד את מהירות המולקולות בחומר באמצעות טמפרטורה.

תרמודינמיקה
חוקי יסוד חוקי שימור (החומר, האנרגיה) • חוקי התרמודינמיקה: אפס, ראשון, שני (ראו גם: תנועה נצחית, השד של מקסוול), שלישי
קבועים קבוע הגזיםקבוע בולצמןקבוע אבוגדרוקבוע פלאנק
משתנים אינטנסיבים (טמפרטורה, לחץ, פוטנציאל כימי) • אקסטנסיבים (אנטרופיה, נפח, מספר חלקיקים) • משוואת מצב
יחידות מידה טמפרטורה (צלזיוס, קלווין, יח' אחרות) • נפח (ליטר, מטר מעוקב) • לחץ (בר, אטמוספירה, פסקל) • מספר חלקיקים (מול) • אנרגיה (ג'אול, קלוריה)
אפיון הפיכות • שינוי האנתלפיה (תהליך אקסותרמי, תהליך אנדותרמי) • שינוי באנרגיה (תהליך ספונטני, תהליך מאולץ) • תהליך (איזוברי, איזותרמי, איזוכורי, אדיאבטי, איזנטרופי, איזואנתלפי)
פוטנציאלים תרמודינמיים אנרגיה פנימיתאנתלפיההאנרגיה החופשית של הלמהולץהאנרגיה החופשית של גיבס
מצבי צבירה ומעברי פאזות מצבי צבירה (מוצק, נוזל, גז) • מעברי פאזות (התכה, התאדות, המראה, התעבות, הקפאה) • נקודת התכהנקודת רתיחהנקודה משולשתנקודה קריטיתדיאגרמת פאזותמשוואת קלאוזיוס-קלפרוןחוק הפאזות של גיבס
גזים גז אידיאליגז ואן דר ואלסהתאוריה הקינטית של הגזיםלחץ חלקיחוק ראולמודל דלטוןחוק בויל-מריוטחוק גה-ליסאקחוק שארל
חום וטמפרטורה האפס המוחלטיח' מידה לטמפרטורהשיווי משקל תרמודינמיקיבול חוםיחס קיבולי החוםחום כמוסחוק הסקלורימטראפקט ג'ול-תומסוןהסעת חוםמוליכות חוםמעבר חוםקרינה תרמית
מעגלי עבודה מעגלים תרמודינמיים (קרנו, סטרלינג, ברייטון, אריקסון, רנקין, סטירלינג, דיזל, לנואר, אוטו, היגרוסקופי, סקודירי, סטודרד) • נצילות
יישומים מכונות חום • מנועיםמשאבותמשאבת חוםמחליף חוםמיזוג אווירמקרר • קירור תרמואלקטרי • תחנות כוח
מונחים נוספים תאוריית הקלוריקתנועה בראוניתפונקציית מצבתרמודינמיקה סטטיסטיתקשרי מקסוולתרמוכימיה
דמויות בולטות דניאל ברנולי (1700–1782) • בנג'מין תומפסון (1753–1814) • הרוזן רמפורד (1753–1814) • סאדי קרנו (1796–1832) • אמיל קלפרון (1799–1874) • רוברט מאייר (1814–1878) • ג'יימס ג'ול (1818–1889) • ויליאם ג'ון מקורן רנקין (1820–1872) • הרמן פון הלמהולץ (1821–1894) • רודולף קלאוזיוס (1822–1888) • ויליאם תומסון (1824–1907) • ג'יימס קלרק מקסוול (1831–1879) • יוהנס דידריק ואן דר ואלס (1837–1923) • ג'וסיה וילארד גיבס (1839–1903) • לודוויג בולצמן (1844–1906) • מקס פלנק (1858–1947) • פייר דוהם (1861–1916) • קונסטנטין קרתיאודורי (1873–1950) • לארס אונסגר (1903–1976)

דף זה בשפות אחרות

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.