Глава 9. § 62. Температура и тепловое равновесие — с. 209
§ 62. Вопрос 1. Какие величины характеризуют состояния макроскопических тел?
Состояние макроскопических тел описывают макроскопическими параметрами, которые относятся ко всем молекулам тела в целом, а не к отдельным молекулам. Основные из них: объём V, давление p и температура t (T). Для смеси газов добавляют ещё концентрации или массы компонентов. Объём и давление — механические величины, температура характеризует внутреннее состояние тела.
§ 62. Вопрос 2. Каковы отличительные признаки состояний теплового равновесия?
При тепловом равновесии температура во всех точках системы одинакова и с течением времени не меняется, а все тела системы, находящиеся в тепловом контакте, имеют одну и ту же температуру. Теплообмена между телами нет. Другие величины (объёмы, давления частей системы при твёрдых перегородках) могут быть разными, но тоже не меняются. Микроскопические процессы (движение и столкновения молекул) при этом не прекращаются.
§ 62. Вопрос 3. Наблюдали ли вы примеры установления теплового равновесия тел, окружающих вас в повседневной жизни?
Да, такие примеры постоянные. Горячий чай в кружке остывает до температуры воздуха в комнате, холодная бутылка из холодильника нагревается до комнатной температуры, термометр, помещённый под мышку, через несколько минут показывает температуру тела, мяч, внесённый с мороза, постепенно принимает температуру комнаты. Во всех случаях температуры тел выравниваются и затем перестают изменяться.
§ 62. Вопрос 4. В чём преимущество использования разреженных газов для измерения температуры?
Жидкости расширяются при нагревании по-разному, поэтому показания жидкостных термометров (спиртового, ртутного) зависят от вещества. Все разреженные газы (водород, гелий, кислород) расширяются при нагревании одинаково и одинаково меняют давление при изменении температуры. Поэтому шкала, построенная по изменению давления газа при постоянном объёме или объёма при постоянном давлении, не зависит от рода газа, и такая «идеальная газовая шкала» позволяет избавиться и от произвольности нулевой точки.
§ 62. Вопрос 5. Как зависит интенсивность теплообмена между двумя телами от разности их температур?
При равных температурах теплообмена между телами нет. Если температуры различны, то при тепловом контакте энергия переходит от более нагретого тела к менее нагретому. Опыт показывает, что чем больше разность температур, тем интенсивнее идёт теплообмен (быстрее выравнивается температура); по мере выравнивания температур теплообмен ослабевает и прекращается при тепловом равновесии.