Nhiệt độ nào được gọi là tới hạn? Dưới nhiệt độ tới hạn

Tính siêu dẫn là hiện tượng trong đó một số kim loại và hợp kim có điện trở suất giảm mạnh về 0 ở gần một nhiệt độ nhất định. Những kim loại và hợp kim này được gọi là chất siêu dẫn.

2. Nhiệt độ nào được gọi là tới hạn?

Nhiệt độ tới hạn là nhiệt độ tại đó vật dẫn chuyển sang trạng thái siêu dẫn.

3. Hiệu ứng nào được gọi là đồng vị? Tại sao hiệu ứng đồng vị là chìa khóa để giải thích tính siêu dẫn?

Hiệu ứng đồng vị là bình phương nhiệt độ tỷ lệ nghịch với khối lượng ion trong mạng tinh thể. Điều này có nghĩa là ở nhiệt độ tới hạn, cấu trúc của mạng tinh thể siêu dẫn có ảnh hưởng lớn đến chuyển động của các electron - lực hút giữa các electron sinh ra vượt quá lực đẩy Coulomb.

4. Bản chất chuyển động của electron trong chất siêu dẫn khác với bản chất chuyển động của chúng trong chất dẫn như thế nào? Làm thế nào người ta có thể mô phỏng một cách cơ học chuyển động của các cặp Cooper trong chất siêu dẫn?

Trong chất dẫn điện, các electron chuyển động độc lập với nhau, nhưng trong chất siêu dẫn (ở nhiệt độ tới hạn) chuyển động của chúng có mối liên hệ với nhau. Nếu chúng ta so sánh chuyển động của các electron trong chất dẫn điện với dòng chuyển động của các quả bóng lăn xuống mặt phẳng nghiêng và va vào các chốt, thì chuyển động của các electron trong chất siêu dẫn có thể được biểu diễn dưới dạng chuyển động của một mặt phẳng nghiêng, nhưng các quả bóng được kết nối trong cặp bằng lò xo.

5. Tại sao chất siêu dẫn biến mất ở nhiệt độ trên tới hạn? Điều gì giải thích sự phát triển đầy hứa hẹn của chất siêu dẫn nhiệt độ cao?

Ở nhiệt độ trên giá trị tới hạn, các electron lại bắt đầu chuyển động hỗn loạn và các cặp Cooper bị phá hủy. Triển vọng phát triển chất siêu dẫn nhiệt độ cao sẽ giảm tổn thất năng lượng trong quá trình truyền dẫn trên khoảng cách xa và tăng tốc độ của máy tính.

Nhiệt độ cơ thể là một trong những yếu tố quan trọng nhất cần thiết cho quá trình trao đổi chất. Nó là dấu hiệu thể hiện trạng thái của cơ thể và những thay đổi tùy thuộc vào sự tác động của các yếu tố bên ngoài và bên trong. Nếu bạn cảm thấy không khỏe và có nhiệt độ nguy hiểm, bạn phải khẩn trương liên hệ với cơ sở chuyên khoa. Suy cho cùng, đây có thể là điềm báo của nhiều bệnh tật.

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ cơ thể

Nó thay đổi do ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau, cả môi trường và đặc điểm bên trong của cơ thể, ví dụ:

Thời điểm trong ngày. Nhiệt độ thay đổi rất thường xuyên do thay đổi thời gian trong ngày. Về vấn đề này, vào buổi sáng, nhiệt độ cơ thể có thể thấp hơn một chút (0,4-0,7 độ), nhưng không thấp hơn +35,9°C. Ngược lại, vào buổi tối, nhiệt độ có thể tăng nhẹ (0,2-0,6 độ) nhưng không cao hơn +37,2°C.

Tuổi. Ở trẻ em, nhiệt độ thường cao hơn 36,6 độ và ở người lớn trên 60-65 tuổi, nhiệt độ thông thường sẽ giảm xuống.

Tình trạng sức khỏe. Nếu có một bệnh nhiễm trùng trong cơ thể con người, nhiệt độ (để chống lại nó) sẽ tăng lên.

Mang thai. Ở phụ nữ mang thai giai đoạn đầu, nhiệt độ không được giảm xuống dưới 36 độ và tăng trên 37,5 độ.

Đặc điểm cá nhân của cơ thể.

Ảnh hưởng môi trường.

Phân loại nhiệt độ cơ thể

Nếu bạn phân tích các chỉ số nhiệt kế khác nhau, nhiệt độ có thể được chia thành nhiều loại và phân loại.



Các loại nhiệt độ theo một trong các phân loại (theo mức độ tăng thân nhiệt):

Thấp và giảm. Nhiệt kế đo được dưới 35°C.

Bình thường. Giá trị trên nhiệt kế nằm trong khoảng 35-37°C.

Subfebrile. Giá trị trên nhiệt kế nằm trong khoảng 37-38°C.

Sốt. Giá trị trên nhiệt kế nằm trong khoảng 38-39°C.

Nhiệt huyết. Giá trị trên nhiệt kế nằm trong khoảng 39-41°C.

Tăng sốt. Nhiệt kế đo được trên 41°C.

Phân chia nhiệt độ theo thời gian:

1. Bán cấp.

   Mãn tính.

Một cách phân loại khác về các loại nhiệt độ:

Hạ thân nhiệt - nhiệt độ cơ thể thấp (dưới 35°C).

Nhiệt độ bình thường. Loại nhiệt độ cơ thể này dao động trong khoảng 35-37°C và thay đổi do nhiều yếu tố đã thảo luận ở trên.

Tăng thân nhiệt - tăng nhiệt độ cơ thể (trên 37°C).



Nhiệt độ cơ thể trong giới hạn bình thường

Nhiệt độ trung bình của cơ thể, như đã đề cập ở trên, có thể thay đổi dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau. Nó có thể được đo không chỉ ở nách mà còn ở miệng, khoang tai và trực tràng. Tùy thuộc vào điều này, dữ liệu trên nhiệt kế có thể khác nhau; giá trị của nhiệt độ tới hạn sẽ cao hơn hoặc thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn được trình bày ở đây.

Ở miệng, chỉ số nhiệt kế sẽ cao hơn 0,3-0,6°C so với khi đo ở nách, tức là ở đây chỉ tiêu sẽ là 36,9-37,2°C. Ở trực tràng, chỉ số nhiệt kế sẽ cao hơn 0,6-1,2°C, tức là định mức là 37,2-37,8°C. Trong khoang tai, số đọc của nhiệt kế sẽ giống như ở trực tràng, tức là 37,2-37,8 ° C.

Những dữ liệu này không thể được coi là chính xác cho mỗi cá nhân. Theo nhiều nghiên cứu, các chỉ số như vậy xảy ra ở hầu hết mọi người - con số này xấp xỉ 90%, nhưng ở 10% số người, nhiệt độ cơ thể bình thường khác với đa số và các chỉ số này có thể dao động lên hoặc xuống.

Để biết nhiệt độ bao nhiêu là bình thường, bạn cần đo và ghi lại các chỉ số trong ngày: sáng, chiều và tối. Sau tất cả các phép đo, bạn cần tìm giá trị trung bình số học của tất cả các chỉ số. Để làm điều này, bạn cần cộng các chỉ số buổi sáng, buổi chiều và buổi tối rồi chia cho 3. Con số kết quả là nhiệt độ cơ thể trung bình bình thường của một người cụ thể.



Nhiệt độ cơ thể quan trọng

Mức độ rất thấp hoặc rất cao đều có thể trở nên quan trọng. Nhiệt độ cao ở người xuất hiện thường xuyên hơn nhiều so với nhiệt độ thấp. Khi nhiệt độ giảm xuống 26-28°C, nguy cơ rất cao một người sẽ hôn mê, xuất hiện các vấn đề về hô hấp và tim, nhưng những con số này chỉ mang tính cá nhân, vì có nhiều câu chuyện đã được xác nhận về việc sau đó như thế nào. hạ thân nhiệt nghiêm trọng, lên tới 16-17 °C người ta vẫn sống sót. Ví dụ, một câu chuyện kể rằng một người đàn ông đã trải qua khoảng năm giờ trong một đống tuyết khổng lồ mà không có cơ hội thoát ra ngoài và sống sót, nhiệt độ của anh ta giảm xuống 19 độ, nhưng họ đã cứu được anh ta.

Nhiệt độ cơ thể thấp

Giới hạn nhiệt độ thấp được coi là nhiệt độ thấp hơn 36 độ, hoặc thấp hơn nhiệt độ cá nhân của một người từ 0,5 đến 1,5 độ. Và giới hạn nhiệt độ thấp được coi là nhiệt độ thấp hơn bình thường hơn 1,5°C.

Có nhiều lý do dẫn đến nhiệt độ giảm, chẳng hạn như giảm khả năng miễn dịch, tiếp xúc với cái lạnh kéo dài và dựa trên đó là hạ thân nhiệt, bệnh tuyến giáp, căng thẳng, ngộ độc, các bệnh mãn tính, chóng mặt và thậm chí là mệt mỏi tầm thường.

Nếu nhiệt độ cơ thể giảm xuống 35°C thì bạn cần khẩn trương gọi xe cứu thương, vì trong hầu hết các trường hợp, chỉ báo này rất nghiêm trọng và có thể xảy ra những hậu quả không thể khắc phục được!

Nhiệt độ tới hạn nào sẽ cảnh báo bạn?

Nhiệt độ bắt đầu ở 37 độ được coi là khó có khả năng sinh sản và thường cho thấy sự hiện diện của tình trạng viêm, nhiễm trùng và vi rút trong cơ thể. Nhiệt độ từ 37 đến 38 độ không thể hạ xuống bằng thuốc, vì Trong cơ thể có sự đấu tranh giữa các tế bào khỏe mạnh và tế bào gây bệnh.

Có nhiều triệu chứng cho thấy nhiệt độ tăng lên, ví dụ: suy nhược, mệt mỏi, ớn lạnh, đau đầu và đau cơ, chán ăn và đổ mồ hôi. Bạn nên đặc biệt chú ý đến chúng để tránh nhiệt độ tăng lên 38,5 độ.



Nhiệt độ cơ thể tới hạn là 42°C, và trong hầu hết các trường hợp, nhiệt độ ở mức 40 độ đã dẫn đến tử vong. Nhiệt độ cao dẫn đến những hậu quả không thể khắc phục được ở não; quá trình trao đổi chất ở mô não bị gián đoạn.

Trong trường hợp này, nếu nhiệt độ tăng trên 38,5 độ, việc nghỉ ngơi tại giường, uống thuốc hạ sốt và luôn đi khám bác sĩ hoặc gọi xe cấp cứu là rất quan trọng! Để ngăn ngừa tử vong ở nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, đừng tự dùng thuốc mà hãy luôn tham khảo ý kiến ​​​​bác sĩ, người có thể xác định chính xác nguyên nhân gây ra nhiệt độ như vậy, chẩn đoán và kê đơn điều trị chính xác và hiệu quả!

Nếu cho một lượng chất lỏng nhất định vào một bình kín thì một phần chất lỏng sẽ bay hơi và hơi bão hòa sẽ tồn tại bên trên chất lỏng. Áp suất và do đó mật độ của hơi này phụ thuộc vào nhiệt độ. Mật độ hơi thường nhỏ hơn nhiều so với mật độ chất lỏng ở cùng nhiệt độ. Nếu bạn tăng nhiệt độ, mật độ của chất lỏng sẽ giảm (§ 198), trong khi áp suất và mật độ của hơi bão hòa sẽ tăng lên. Trong bảng Hình 22 cho thấy các giá trị mật độ của nước và hơi nước bão hòa đối với các nhiệt độ khác nhau (và do đó đối với các áp suất tương ứng). Trong hình. 497 dữ liệu tương tự được trình bày dưới dạng biểu đồ. Phần trên cùng của biểu đồ cho thấy sự thay đổi mật độ của chất lỏng tùy thuộc vào nhiệt độ của nó. Khi nhiệt độ tăng, mật độ của chất lỏng giảm. Phần dưới của đồ thị cho thấy sự phụ thuộc của mật độ hơi bão hòa vào nhiệt độ. Mật độ hơi tăng. Ở nhiệt độ tương ứng với điểm , mật độ của chất lỏng và hơi bão hòa trùng nhau.

Cơm. 497. Sự phụ thuộc của mật độ nước và hơi bão hòa của nó vào nhiệt độ

Bảng 22. Tính chất của nước và hơi bão hòa của nó ở các nhiệt độ khác nhau

Nhiệt độ,	Áp suất hơi bão hòa,	Mật độ nước,	Mật độ hơi bão hòa,	Nhiệt dung riêng bay hơi,

Bảng cho thấy nhiệt độ càng cao thì chênh lệch giữa mật độ của chất lỏng và mật độ hơi bão hòa của nó càng nhỏ. Ở một nhiệt độ nhất định (ở nước) mật độ này trùng nhau. Nhiệt độ tại đó mật độ của chất lỏng và hơi bão hòa của nó trùng nhau được gọi là nhiệt độ tới hạn của chất đó. Trong hình. 497 tương ứng với dấu chấm. Áp suất tương ứng với điểm được gọi là áp suất tới hạn. Nhiệt độ tới hạn của các chất khác nhau rất khác nhau. Một số trong số chúng được đưa ra trong bảng. 23.

Bảng 23. Nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn của một số chất

Chất	Nhiệt độ tới hạn	Áp suất tới hạn, atm	Chất	Nhiệt độ tới hạn	Áp suất tới hạn, atm
			Khí cacbonic
			Ôxy
Rượu etylic

Sự tồn tại của nhiệt độ tới hạn cho thấy điều gì? Điều gì xảy ra ở nhiệt độ cao hơn?

Kinh nghiệm cho thấy rằng ở nhiệt độ cao hơn tới hạn, một chất chỉ có thể ở trạng thái khí. Nếu chúng ta giảm thể tích chiếm giữ của hơi nước ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn, thì áp suất của hơi nước tăng lên, nhưng nó không bão hòa và tiếp tục duy trì tính đồng nhất: dù áp suất có cao đến đâu, chúng ta sẽ không thấy hai trạng thái tách biệt. bởi một ranh giới rõ ràng, như luôn được quan sát thấy ở nhiệt độ thấp hơn do sự ngưng tụ hơi nước. Vì vậy, nếu nhiệt độ của một chất cao hơn nhiệt độ tới hạn thì trạng thái cân bằng của chất đó ở dạng lỏng và hơi khi tiếp xúc với nó là không thể ở bất kỳ áp suất nào.

Trạng thái tới hạn của một chất có thể được quan sát bằng thiết bị như trong Hình 2. 498. Nó bao gồm một hộp sắt có cửa sổ, có thể được làm nóng cao hơn (“bể tắm không khí”) và một ống thủy tinh chứa ether nằm bên trong bồn tắm. Khi bồn tắm được làm nóng, sụn trong ống tăng lên, trở nên phẳng hơn và cuối cùng biến mất, điều này cho thấy sự chuyển đổi sang trạng thái quan trọng. Khi bồn tắm nguội đi, ống đột nhiên bị đục do hình thành nhiều giọt ête nhỏ, sau đó ete tích tụ ở đáy ống.

Cơm. 498. Thiết bị quan sát trạng thái tới hạn của ether

Như có thể thấy từ bảng. 22, khi đạt đến điểm tới hạn, nhiệt dung riêng của sự hóa hơi ngày càng ít đi. Điều này được giải thích là do khi nhiệt độ tăng lên, sự chênh lệch năng lượng bên trong của một chất ở trạng thái lỏng và hơi sẽ giảm đi. Trên thực tế, lực dính của các phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử. Nếu mật độ của chất lỏng và hơi khác nhau một chút thì khoảng cách trung bình giữa các phân tử cũng khác nhau rất ít. Do đó, các giá trị thế năng tương tác giữa các phân tử sẽ khác nhau rất ít. Số hạng thứ hai của nhiệt hóa hơi - công chống lại áp suất bên ngoài - cũng giảm khi đạt đến nhiệt độ tới hạn. Điều này xuất phát từ thực tế là sự chênh lệch về mật độ của hơi và chất lỏng càng nhỏ thì độ giãn nở xảy ra trong quá trình bay hơi càng nhỏ và do đó, công thực hiện trong quá trình bay hơi càng ít.

Sự tồn tại của nhiệt độ tới hạn lần đầu tiên được chỉ ra vào năm 1860. Dmitry Ivanovich Mendeleev (1834-1907), nhà hóa học người Nga, người đã phát hiện ra định luật cơ bản của hóa học hiện đại - định luật tuần hoàn của các nguyên tố hóa học. Những thành tựu to lớn trong việc nghiên cứu nhiệt độ tới hạn thuộc về nhà hóa học người Anh Thomas Andrews, người đã thực hiện một nghiên cứu chi tiết về hoạt động của carbon dioxide trong quá trình thay đổi đẳng nhiệt về thể tích mà nó chiếm giữ. Andrews đã chỉ ra rằng ở nhiệt độ thấp hơn trong một bình kín, carbon dioxide có thể cùng tồn tại ở trạng thái lỏng và khí; ở nhiệt độ cao hơn, sự cùng tồn tại như vậy là không thể và toàn bộ bình chứa chỉ chứa đầy khí, bất kể thể tích của nó có giảm đi bao nhiêu.

Sau khi phát hiện ra nhiệt độ tới hạn, người ta đã hiểu rõ tại sao các loại khí như oxy hoặc hydro không thể chuyển đổi thành chất lỏng trong một thời gian dài. Nhiệt độ tới hạn của chúng rất thấp (Bảng 23). Để biến những khí này thành chất lỏng, chúng phải được làm lạnh dưới nhiệt độ tới hạn. Không có điều này, mọi nỗ lực hóa lỏng chúng đều sẽ thất bại.

Nhiệt độ cơ thể- một chỉ số về trạng thái nhiệt của cơ thể con người hoặc sinh vật sống khác, phản ánh mối quan hệ giữa quá trình sản sinh nhiệt của các cơ quan và mô khác nhau và sự trao đổi nhiệt giữa chúng với môi trường bên ngoài.

Nhiệt độ cơ thể phụ thuộc vào:

- tuổi;
- thời gian trong ngày;
- tác động của môi trường lên cơ thể;
- tình trạng sức khỏe;
- mang thai;
- đặc điểm của cơ thể;
- các yếu tố khác chưa được làm rõ.

Các loại nhiệt độ cơ thể

Tùy thuộc vào chỉ số nhiệt kế, các loại nhiệt độ cơ thể sau đây được phân biệt:

- dưới 35°C;
— 35°С — 37°С;
— Nhiệt độ cơ thể thấp: 37°C - 38°C;
— Nhiệt độ cơ thể sốt: 38°С - 39°С;
— Nhiệt độ cơ thể sốt: 39°С - 41°С;
— Nhiệt độ cơ thể tăng cao: trên 41°C.

Theo một phân loại khác, các loại nhiệt độ cơ thể (tình trạng cơ thể) sau đây được phân biệt:

— Hạ thân nhiệt. Nhiệt độ cơ thể giảm xuống dưới 35°C;
— Nhiệt độ bình thường. Nhiệt độ cơ thể dao động từ 35°C đến 37°C (tùy thuộc vào tình trạng cơ thể, độ tuổi, giới tính, thời điểm đo và các yếu tố khác);
— Tăng thân nhiệt. Nhiệt độ cơ thể tăng trên 37°C;
— Sốt. Sự gia tăng nhiệt độ cơ thể, không giống như hạ thân nhiệt, xảy ra trong khi cơ chế điều nhiệt của cơ thể được bảo tồn.

Nhiệt độ cơ thể thấp ít phổ biến hơn nhiệt độ cơ thể cao hoặc cao, nhưng tuy nhiên, nó cũng khá nguy hiểm đối với tính mạng con người. Nếu nhiệt độ cơ thể giảm xuống 27°C hoặc thấp hơn, một người có khả năng rơi vào trạng thái hôn mê, mặc dù đã có trường hợp người ta sống sót ở nhiệt độ lên tới 16°C.

Nhiệt độ được coi là thấp cho người trưởng thành khỏe mạnh dưới 36,0°C. Trong các trường hợp khác, nhiệt độ thấp nên được coi là nhiệt độ thấp hơn 0,5°C - 1,5°C so với nhiệt độ bình thường của bạn.

Nhiệt độ cơ thể được coi là thấp thấp hơn nhiệt độ cơ thể bình thường của bạn hơn 1,5°C hoặc nếu nhiệt độ của bạn giảm xuống dưới 35°C (hạ thân nhiệt). Trong trường hợp này, bạn phải khẩn trương gọi bác sĩ.

Nguyên nhân nhiệt độ thấp:

- khả năng miễn dịch yếu;
- hạ thân nhiệt nghiêm trọng;
- hậu quả của bệnh tật;
- bệnh tuyến giáp;
- các loại thuốc;
- giảm huyết sắc tố;
- Mất cân bằng nội tiết tố
- chảy máu trong;
- ngộ độc
- mệt mỏi, v.v.

Các triệu chứng chính và phổ biến nhất của nhiệt độ thấp là mất sức và.

Nhiệt độ cơ thể bình thường, như nhiều chuyên gia lưu ý, chủ yếu phụ thuộc vào độ tuổi và thời gian trong ngày.

Hãy xem xét giá trị giới hạn trên của nhiệt độ cơ thể bình thường ở những người ở các độ tuổi khác nhau, nếu đo dưới cánh tay:

— nhiệt độ bình thường ở trẻ sơ sinh: 36,8°C;
— Nhiệt độ bình thường ở trẻ 6 tháng tuổi: 37,4°C;
— Nhiệt độ bình thường ở trẻ 1 tuổi: 37,4°C;
— Nhiệt độ bình thường ở trẻ 3 tuổi: 37,4°C;
— Nhiệt độ bình thường ở trẻ 6 tuổi: 37,0°C;
— nhiệt độ bình thường ở người lớn: 36,8°C;
— nhiệt độ bình thường cho người lớn trên 65 tuổi: 36,3°C;

Nếu bạn đo nhiệt độ không phải dưới cánh tay, thì số đọc của nhiệt kế (nhiệt kế) sẽ khác:

- trong miệng - thêm 0,3-0,6°C;
- trong khoang tai - nhiều hơn 0,6-1,2°C;
- ở trực tràng - tăng thêm 0,6-1,2°C.

Điều đáng chú ý là dữ liệu trên dựa trên nghiên cứu của 90% bệnh nhân, nhưng đồng thời, 10% có nhiệt độ cơ thể tăng hoặc giảm, đồng thời họ hoàn toàn khỏe mạnh. Trong những trường hợp như vậy, đây cũng là tiêu chuẩn đối với họ.

Nhìn chung, nhiệt độ dao động lên hoặc xuống so với định mức hơn 0,5-1,5 ° C là phản ứng đối với bất kỳ rối loạn nào trong hoạt động của cơ thể. Nói cách khác, đây là dấu hiệu cho thấy cơ thể đã nhận biết được căn bệnh và bắt đầu chiến đấu với nó.

Nếu bạn muốn biết chỉ số chính xác về nhiệt độ bình thường của mình, hãy tham khảo ý kiến ​​​​bác sĩ. Nếu điều này là không thể, thì hãy tự làm điều đó. Để làm điều này, bạn cần đo nhiệt độ trong vài ngày khi bạn cảm thấy thoải mái, vào buổi sáng, buổi chiều và buổi tối. Viết các chỉ số nhiệt kế vào sổ tay của bạn. Sau đó cộng riêng tất cả các chỉ số đo buổi sáng, buổi chiều và buổi tối rồi chia tổng cho số lần đo. Giá trị trung bình sẽ là nhiệt độ bình thường của bạn.

Nhiệt độ cơ thể tăng và cao được chia thành 4 loại:

— Subfebrile: 37°C - 38°C.
— Sốt: 38°C - 39°C.
— Nhiệt độ: 39°C - 41°C.
— Tăng sốt: trên 41°C.

Nhiệt độ cơ thể tối đa, được coi là quan trọng, tức là tại đó một người chết là 42°C. Điều này nguy hiểm vì quá trình trao đổi chất trong mô não bị gián đoạn, gần như giết chết toàn bộ cơ thể.

Chỉ có bác sĩ mới có thể chỉ ra lý do nhiệt độ cao. Nguyên nhân phổ biến nhất là virus, vi khuẩn và các vi sinh vật ngoại lai khác xâm nhập vào cơ thể thông qua vết bỏng, gián đoạn, giọt trong không khí, v.v.

Triệu chứng sốt và sốt

— Nhiệt độ cơ thể con người (nhiệt độ ở miệng) lần đầu tiên được đo ở Đức vào năm 1851 bằng một trong những nhiệt kế thủy ngân đầu tiên xuất hiện.

- Nhiệt độ cơ thể thấp nhất thế giới là 14,2°C được ghi nhận vào ngày 23/2/1994 ở một bé gái 2 tuổi người Canada phải chịu lạnh 6 giờ đồng hồ.

- Nhiệt độ cơ thể cao nhất được ghi nhận vào ngày 10/7/1980 tại một bệnh viện ở Atlanta, Mỹ ở Willie Jones, 52 tuổi, bị say nắng. Nhiệt độ của anh ấy hóa ra là 46,5 ° C. Bệnh nhân được xuất viện sau 24 ngày.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỂU BANG TYUMEN

BỘ VẬT LÝ PHÂN TỬ

XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ TIÊU CHUẨN

I. Lý thuyết tóm tắt

§ 1. Khí thực.

Phương trình trạng thái Clapeyron-Mendeleev mô tả khá tốt các tính chất đã biết thực nghiệm của chất khí. Tuy nhiên, nó chỉ mang tính gần đúng và hóa ra chỉ có giá trị ở áp suất đủ thấp. Ngoài ra, kinh nghiệm cho thấy rằng ở một số giá trị áp suất và nhiệt độ nhất định, khí ngưng tụ, tức là. đi vào trạng thái lỏng. Phương trình Clapeyron-Mendeleev không mô tả hiện tượng này. Đường đẳng nhiệt của khí thực có dạng đặc trưng (Hình 1).

Hãy xem xét quá trình tương ứng với biểu đồ này, được thực hiện theo hướng ABCD. Một phần của đường đẳng nhiệt AB mô tả quá trình nén khí trước khi bắt đầu ngưng tụ. Nó có thể trùng khớp khá tốt với đường đẳng nhiệt được tính toán bằng phương trình Clapeyron-Mendeleev (được biểu thị bằng đường chấm). Tuy nhiên, trong một quá trình được thực hiện với một chất thực ở một áp suất nhất định, quá trình ngưng tụ sẽ bắt đầu (điểm B trên biểu đồ). Áp suất này được gọi là áp suất hơi bão hòa hoặc đơn giản là áp suất bão hòa.

Phần BC của đồ thị mô tả trạng thái hai pha của một chất. Khi thể tích giảm từ đến , tỷ lệ chất chuyển từ trạng thái hơi sang trạng thái lỏng ngày càng tăng. Điểm C biểu thị trạng thái khi mọi vật chất đã chuyển sang dạng lỏng. Cuối cùng, CD mô tả quá trình nén một chất lỏng, đồ thị gần như song song với trục tung, phản ánh một thực tế đã biết là chất lỏng kém nén hơn nhiều so với chất khí.

Nếu chúng ta thực hiện các quá trình đẳng nhiệt tương tự với cùng một lượng chất ở các nhiệt độ khác nhau, chúng ta sẽ thu được hệ đường đẳng nhiệt như trên Hình 2.

Các đường cong tương ứng với nhiệt độ cao hơn nằm xa gốc tọa độ. Khi nhiệt độ tăng, phần nằm ngang của đường đẳng nhiệt mô tả trạng thái hai pha giảm và ở nhiệt độ nhất định suy biến thành một điểm duy nhất. Nhiệt độ này được gọi là quan trọng.

Ở nhiệt độ trên nhiệt độ tới hạn, không thể thu được một chất ở trạng thái hai pha.

§ 2. Phương trình Van der Waals. Đường đẳng nhiệt Van der Waals.

Phương trình trạng thái của khí lý tưởng ở mật độ cao không thể phù hợp tốt với thực nghiệm, vì khi nó được viết ra, người ta cho rằng các phân tử không có kích thước và không tương tác với nhau. Để thu được phương trình trạng thái mô tả thỏa đáng các tính chất của khí thực, cần phải tính đến kích thước của các phân tử hoặc lực đẩy phát sinh giữa các phân tử nằm ở khoảng cách ngắn với nhau. Ngoài ra, chúng ta cũng phải tính đến lực hút giữa các phân tử.

Bạn có thể lấy phương trình trạng thái Clapeyron-Mendeleev làm cơ sở và thực hiện các sửa đổi thích hợp cho nó. Chúng ta sẽ tính đến lực đẩy hoặc kích thước phân tử bằng cách đưa ra sự hiệu chỉnh thể tích trong phương trình Clapeyron-Mendeleev cho một kilomol khí

(1)

(2)

Từ biểu thức thứ hai, rõ ràng là khi áp suất tiến tới vô cùng, tức là Không thể nén một chất đến thể tích bằng 0.

Ở khoảng cách tương đối lớn giữa các phân tử, lực hấp dẫn đóng một vai trò quan trọng. Chúng có thể được tính đến bằng cách đưa ra cách điều chỉnh thích hợp cho áp suất trong phương trình (2):

(3)

Sự hiệu chỉnh này phải được lấy dấu âm, giả sử rằng lực hút của các phân tử dẫn đến giảm áp suất lên thành bình chứa khí này. Phương trình (3) có thể được sắp xếp lại như sau:

(4)

Đây là phương trình trạng thái của khí thực, lần đầu tiên được Van der Waals thu được. Bạn có thể viết nó cho một lượng chất tùy ý:

(5)

khối lượng phân tử tương đối ở đâu.

Phương trình (4) có thể được biểu diễn dưới dạng chuỗi lũy thừa theo thể tích:

(6)

Ở áp suất và nhiệt độ cố định, nó sẽ là phương trình bậc ba về thể tích và phải có ba nghiệm. Các kết quả thú vị nhất thu được bằng cách phân tích các đường đẳng nhiệt van der Waals, một trong số đó được thể hiện trên Hình 3.

Ở nhiệt độ cố định, mỗi giá trị áp suất sẽ tương ứng với ba nghiệm của phương trình (6). Áp suất tương ứng với ba nghiệm thực , , . Áp suất và tương ứng với một nghiệm thực và hai nghiệm liên hợp phức, không có ý nghĩa vật lý và sẽ không được xem xét thêm.

Thật thú vị khi so sánh đường đẳng nhiệt van der Waals và đường đẳng nhiệt thực nghiệm. Trong hình 3, mặt cắt ngang của đường đẳng nhiệt thực nghiệm được biểu diễn dưới dạng đường thẳng BF. Phần AB mô tả trạng thái khí của chất và hoàn toàn trùng khớp với đường đẳng nhiệt thực nghiệm. Phần FG mô tả quá trình nén đẳng nhiệt của chất lỏng. Do đó, phương trình van der Waals mô tả tương đối tốt hành vi của một chất ở trạng thái khí và lỏng trong quá trình đẳng nhiệt.

Các đường đẳng nhiệt khác nhau đáng kể ở phần BF . Tuy nhiên, nhánh BC và EF có ý nghĩa vật lý nhất định. Các trạng thái của vật chất được biểu thị bằng vùng BC có thể thu được bằng thực nghiệm. Đây là hơi nước siêu bão hòa hoặc siêu lạnh. Các trạng thái của vật chất tương ứng với vùng EF cũng được quan sát bằng thực nghiệm. Chất lỏng ở trạng thái như vậy được gọi là quá nóng. Những trạng thái này được gọi là di động. Một phần của CDE đẳng nhiệt van der Waals không bao giờ được quan sát thấy trong các thí nghiệm. Nó mô tả trạng thái không ổn định của vật chất.

§ 3. Nhiệt độ tới hạn. Tình trạng nguy kịch.

Hãy xây dựng một họ đường đẳng nhiệt van der Waals (Hình 4). Với nhiệt độ ngày càng tăng, các đường cong sẽ nằm xa gốc tọa độ và đặc tính của chúng sẽ thay đổi. Cực đại và cực tiểu sẽ đến gần hơn dọc theo trục hoành và trục tọa độ, và ở một nhiệt độ nhất định, chúng sẽ hợp nhất thành một điểm, điểm uốn. Ở nhiệt độ này và áp suất tương ứng với điểm này, ba rễ thực sẽ trở thành bội số. Sự phân biệt giữa chất lỏng và hơi cũng như bề mặt tiếp xúc giữa chúng biến mất. Trạng thái này được gọi là tới hạn và nhiệt độ được gọi là nhiệt độ tới hạn. Nhiệt độ này là một tính chất đặc trưng của mỗi chất.

Sử dụng phương trình van der Waals, có thể biểu thị các tham số tới hạn , , thông qua các hằng số riêng của chất và , cũng như thông qua hằng số khí phổ quát.

Một cách để tìm các tham số tới hạn dựa trên thực tế là nghiệm của phương trình van der Waals viết cho trạng thái tới hạn là bội số, nghĩa là phương trình có thể được biểu diễn như sau:

So sánh với phương trình (6)

Sự đẳng thức này sẽ được thỏa mãn như nhau nếu các hệ số ở cùng bậc bằng nhau:

,

, (8)

.

Giải hệ phương trình (8), ta thu được biểu thức của các tham số tới hạn:

, , . (9)

Kết quả tương tự có thể thu được theo cách khác. Như đã lưu ý, điểm biểu thị trạng thái tới hạn là điểm uốn trên đồ thị của quá trình đẳng nhiệt theo tọa độ , . Chúng tôi sử dụng phương trình (3), xác định áp suất là hàm của thể tích ở nhiệt độ cố định. Từ quá trình phân tích toán học, người ta biết rằng tại điểm uốn, đạo hàm bậc nhất và đạo hàm bậc hai bằng 0:

(10)

(11)

Giải hệ phương trình (3), (10), (11) cho , , ta thu được cùng hệ phương trình (9) cho chúng.

Sau khi xác định các thông số tới hạn bằng thực nghiệm, có thể tìm thấy các hằng số riêng lẻ của chất và .

, . (12)

Do đó, phương trình van der Waals mô tả các tính chất của chất lỏng và chất khí và dự đoán sự tồn tại của trạng thái tới hạn. Tuy nhiên, nó ít phổ biến hơn phương trình Clapeyron-Mendeleev, vì nó bao gồm hai hằng số vật chất và .

II. Mô tả CÀI ĐẶT.

Kiến thức về các thông số tới hạn có ý nghĩa quan trọng về mặt khoa học và thực tiễn. Ở nhiệt độ trên nhiệt độ tới hạn, một chất chỉ có thể tồn tại ở trạng thái khí. Ẩn nhiệt hóa hơi và hệ số căng bề mặt ở nhiệt độ tới hạn bằng không.

Bằng cách xây dựng hệ thống đường đẳng nhiệt dựa trên dữ liệu thực nghiệm (như trong Hình 2), có thể xác định được nhiệt độ tới hạn và hai thông số khác. Phương pháp này lần đầu tiên được Andrews sử dụng để xác định các thông số tới hạn của carbon dioxide. Khi chỉ xác định nhiệt độ tới hạn, bạn có thể sử dụng phương pháp ít rườm rà hơn là làm biến mất sụn chêm. Chất cần thử được đặt trong ống thủy tinh kín và đun nóng. Nếu lượng chất lỏng trong ống được chọn sao cho trong quá trình gia nhiệt, mặt khum thực tế vẫn giữ nguyên, thì đến một thời điểm nhất định chất này sẽ đạt đến trạng thái tới hạn (mặt khum sẽ biến mất). Khi nguội đi, nó sẽ xuất hiện trở lại và chất đó sẽ tách thành hai pha. Nhiệt độ mà mặt khum xuất hiện và biến mất sẽ là nhiệt độ tới hạn.

Việc xác định nhiệt độ tới hạn được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống lắp đặt, sơ đồ được thể hiện trên Hình 5.

Đèn chiếu sáng 1 và bộ điều chỉnh nhiệt 2 được gắn trên một giá đỡ chung, trong đó đặt một micropress 3 đặc biệt với chất đang nghiên cứu. Ở phía dưới thân đèn có hai công tắc bật tắt: một công tắc bật đèn, công tắc còn lại bật bộ sưởi 4 trên bộ điều chỉnh nhiệt. Nhiệt độ của bộ điều chỉnh nhiệt được kiểm soát bằng cách sử dụng hai cặp nhiệt điện Chromel-Copel được mắc nối tiếp. Các điểm nối làm việc của cặp nhiệt điện 5 được đặt gần với máy ép vi mô. Nhiệt điện từ đo bằng vôn kế số 6.

Cấu trúc của máy ép vi mô, có cấu trúc kết hợp giữa buồng làm việc và máy ép thu nhỏ, được thể hiện trong Hình 6. Thể tích làm việc của máy ép là thể tích của ống thủy tinh mỏng 1, được đặt trong thân máy ép 2. Ở hai đầu, ống thủy tinh được bịt kín bằng vít 3 và 4 bằng gioăng nhựa dẻo 5. Bên trong vít 4, piston 6 có thể di chuyển dọc theo ren và do đó thay đổi thể tích làm việc. Việc quan sát trực quan những thay đổi về trạng thái của chất được thực hiện thông qua các khe quan sát trên thân máy ép và trong vỏ bộ điều chỉnh nhiệt.

III. ĐO LƯỜNG. XỬ LÝ KẾT QUẢ ĐO LƯỜNG.

Trong quá trình làm việc trong phòng thí nghiệm, cần phải hiệu chỉnh cặp nhiệt điện và xây dựng đường cong hiệu chuẩn. Để thực hiện việc này, trước tiên hãy bật vôn kế, sau đó, sau 20-30 phút, hãy bật bộ điều chỉnh nhiệt. Thay vì máy ép vi mô, một nhiệt kế thủy ngân có dải đo từ 0°C đến 350°C được đặt trong bộ điều nhiệt. Khi nhiệt độ tăng lên, cần ghi lại số chỉ của vôn kế và nhiệt kế qua Dt=20°С. Sau đó, bạn cần bật hệ thống sưởi của bộ điều chỉnh nhiệt và ghi lại các chỉ số tương ứng khi nó nguội đi. Trình bày kết quả hiệu chuẩn cuối cùng dưới dạng biểu đồ: số chỉ vôn kế tính bằng milivolt được vẽ theo chiều dọc bạn , theo chiều ngang là sự chênh lệch giữa nhiệt độ của bộ điều nhiệt và nhiệt độ phòng. Cần phải lấy chính xác chênh lệch nhiệt độ, vì các điểm nối “lạnh” của cặp nhiệt điện ở nhiệt độ phòng.

Sau khi hiệu chuẩn, đổ chất thử vào máy ép vi mô từ phía vít 3 bằng ống tiêm. Trong trường hợp này, piston phải được đưa vào ống thủy tinh đến vạch thích hợp, khoảng 3/4 chiều dài. Tiếp theo, bạn cần đóng kín máy ép bằng vít số 3 để không có bọt khí lọt vào ống thủy tinh. Vít 3 và 4 phải được siết chặt. Sau đó, pít-tông có thể được lấy ra khỏi ống thủy tinh sao cho pha khí thu được chiếm thể tích gần bằng thể tích của pha lỏng. Sau đó, máy ép được đặt vào bộ điều chỉnh nhiệt sao cho tay cầm piston ở trên cùng bên ngoài bộ điều chỉnh nhiệt và hệ thống sưởi được bật.

Trong quá trình gia nhiệt, cần theo dõi vị trí của sụn, di chuyển piston theo hướng này hay hướng khác và không để nó rời khỏi tầm nhìn. Ở một nhiệt độ nhất định, sụn sẽ biến mất. Đây là nhiệt độ tới hạn. Một chất ở trạng thái tới hạn sẽ phân tán ánh sáng mạnh và trở nên có màu trắng đục và đục. Trong cách lắp đặt này, các bộ phận micropress mở rộng ra ngoài bộ điều chỉnh nhiệt, quá trình thoát nhiệt mạnh xảy ra thông qua chúng. Do đó, nhiệt độ trong ống thủy tinh không đồng đều và chỉ có thể đạt được trạng thái tới hạn ở phần dưới của ống. Đây là những gì được quan sát trong thí nghiệm. Trong trường hợp này, có thể quan sát thấy bề mặt tiếp xúc giữa hai pha ở phần trên của ống.

Trong quá trình vận hành, cần đo nhiệt độ tại đó sự tán xạ ánh sáng mạnh của chất bắt đầu ở phần dưới của ống thủy tinh. Sau đó phải tắt các lò sưởi và đo nhiệt độ tại đó sự tán xạ này biến mất. Thực hiện các phép đo tương tự nhiều lần và lấy giá trị trung bình làm nhiệt độ tới hạn.

Bảng 1.

Dựa trên kết quả đo nhiệt độ tới hạn. và sử dụng dữ liệu trong Bảng 1 về áp suất tới hạn, tính hằng số van der Waals cho chất đang nghiên cứu.

CÂU HỎI KIỂM TRA

1) Tại sao các hằng số được đưa vào phương trình van der Waals?

2) So sánh hệ đẳng nhiệt thực và hệ đẳng nhiệt van der Waals.

3) Áp suất bão hòa thay đổi như thế nào khi nhiệt độ thay đổi?

4) Nói về hai phương pháp rút ra công thức cho các thông số tới hạn.

5) Viết phương trình van der Waals rút gọn.

6)
Xây dựng luật của các trạng thái tương ứng.

VĂN HỌC.

1) A.K.Kikoin, I.K.Kikoin. Vật lý phân tử. Nhà xuất bản "Khoa học", 1976, trang 208-237.

2) D.V. Giáo trình vật lý đại cương. T.P., chủ biên "Khoa học", 1976, trang 371-399.