Температурная шкала Менделеева

Температурная шкала Менделеева

Антонов В.М.

Липецк

Анализ уравнения Менделеева, отражающего взаимозависимость основных параметров газового состояния в рамках молекулярно-кинетической теории, позволяет выявить два принципиально важных момента: наличие абсолютной термодинамической температурной шкалы и физический смысл температуры.

В выражении

p∙V_m = R∙T,

как известно, R обозначает молярную газовую постоянную при температуре T в кельвинах. Постоянство R позволяет рассматривать её как масштабирующий коэффициент температурной шкалы Кельвина, и тогда уравнение Менделеева принимает следующий вид:

p∙V_m = T_M,

где T_M - температура по новой абсолютной термодинамической шкале, на которой шаг (одно деление) в 8,31 раза мельче, чем на шкале Кельвина.

Напомним историю создания широко известных температурных шкал. Цельсий принял в качестве реперных точек своей шкалы температуры замерзания и кипения воды и субъективно обозначил их соответственно нулём и 100 единицами, поделив обозначенный диапазон на равные участки – градусы. Открытие газовых изобарных и изохорных термодинамических законов позволило выявить абсолютный ноль температурной шкалы; он оказался смещённым по отношению к нулю Цельсия в сторону понижения температуры на 273 градуса. Таким образом появилась другая температурная шкала – шкала Кельвина, которая узаконила объективно выявленный нуль, но сохранила субъективный шаг – градус Цельсия.

И вот, теперь мы говорим, что есть ещё одна температурная шкала, отличающаяся тем, что в ней отсутствуют субъективные начала: и ноль и шаг на ней определены объективными термодинамическими газовыми законами. Отдавая должное гению Менделеева, предлагаю назвать её шкалой Менделеева, а шаг (градус) именовать термом. Характерные точки на этой шкале будут такими: температура замерзания воды равна 2270 термов Менделеева; температура кипения воды равна 3101 терм, а критическая температура воды равна 5379 термов.

Вторым, более важным, выводом из анализа уравнения Менделеева является выявление физического смысла температуры. Размерностью параметра T_М является Джоуль/моль. Следовательно, температура есть, своего рода, плотность тепловой энергии; она определяется объёмом теплоты, приходящимся на один моль вещества. Такая трактовка важна ещё тем, что она переводит температуру из состава основных физических величин в производные.