Физическая сущность температуры
В физике температура (temperature) обычно используется для обозначения степени нагрева тела. Проще говоря,Степень нагрева тела называется температурой. На микроскопическом уровне она отражает интенсивность хаотического движения молекул внутри тела — чем интенсивнее движение, тем выше температура. Температура является основным параметром состояния термодинамической системы и фундаментом для изучения всех закономерностей плавления, испарения и других изменений агрегатного состояния.
Ограничения физиологических ощущений
Иногда люди определяют степень нагрева тела по ощущениям. Действительно ли эти ощущения надёжны? Эксперимент показывает, что тактильное восприятие сильно зависит от контраста окружающей среды. Например, в холодную зиму железный брусок и деревянный брусок, находящиеся в одной и той же наружной среде, имеют одинаковую температуру, но при касании железо кажется более холодным. Это происходит потому, что у железа высокая теплопроводность, быстро отводящая тепло с кончика пальца, вызывая ложное ощущение холода. Эта субъективная неопределённость доказывает необходимость использования точных измерительных приборов.
Разнообразие измерительных приборов
- Цифровой электронный термометр (Рис. 3.1-5): использует свойство термистора изменять сопротивление при изменении температуры, преобразуя тепловые сигналы в электрические для отображения.
- Термопара (Схема 3.1-6): основано на возникновении разности потенциалов при контакте двух разных металлов, часто используется для измерения высоких температур в промышленности.
- Инфракрасный термометр (Рис. 3.1-7): измеряет температуру по инфракрасному излучению объекта без контакта, широко применяется в профилактике заболеваний и быстрой диагностике.
Строгая природа физических законов проявляется во многих областях. Как мы изучали в акустике:Звук распространяется только через материальные среды, в вакууме звук не передаётся. Также существуют области, недоступные для восприятия:Звуки с частотой выше 20 000 Гц называются ультразвуком, а ниже 20 Гц — инфразвуком— человеческое ухо не может их воспринимать напрямую. Аналогично, чрезвычайно высокие или низкие температуры также можно зафиксировать только с помощью научных приборов.