Teplotní stupnice, závislosti fyzikálních veličin na teplotě

Teplotní stupnice, závislosti fyzikálních veličin na teplotě: termodynamická a praktická teplotní stupnice, teplotní roztažnost pevných látek a kapalin, rozpínavost plynů, závislost elektrického odporu na teplotě u kovového vodič a termistoru, termoelektrický jev; zákony záření černého tělesa – užití těchto jevů při měření teploty.

Teplo – fyz. veličina, charakterizuje stav tělesa.

1) TEPLOTNÍ STUPNICE

a) CELSIOVA stupnice (Praktická) – 0°C – 100°C (mezi 0-100, je rozdělena na 100
dílků) na základě změny objemu kapaliny v teploměru měříme Celsiovu teplotu t
b) TERMODYNAMICKÁ stupnice – termodynamická teplota T, základním bodem této
stupnice je teplota rovnovážného stavu soustavy led+voda+sytá pára za normálního tlaku
= trojný bod vody s teplotou 273,16 K (přesně).

Převodní vztah mezi Celsiovou a termodynamickou stupnicí je:

2) TEPLOTNÍ ROZTAŽNOST PEVNÝCH LÁTEK
Tyč o počáteční teplotě t1 a délky l1. Teplota tyče se zvýší na hodnotu l takže přírůstek teploty je

. Odpovídající prodloužení tyče je .

Prodloužení tyče je přímo úměrné počáteční délce a přírůstku teploty:

Veličina se nazývá součinitel teplotní délkové roztažnosti. Jednotkou je K-1. Závisí na druhu látky.
Se změnou rozměrů souvisí i změna objemu tělesa:
Veličina se nazývá součinitel teplotní objemové roztažnosti, jednotkou je též K-1. platí

3) TEPLOTNÍ ROZTAŽNOST KAPALIN
U většiny kapalin objem s rostoucí teplotou roste. Přitom různé kapaliny se za jinak stejných podmínek roztahují různě. Objem je přibližně určen takto: - součinitel teplotní roztažnosti k.
Se změnou tep. se mění i hustota
Anomálie vody – voda v teplotním intervalu (0°C; 3,98°C) patří mezi kapaliny, které tvoří výjimku. V tomto intervalu se totiž s rostoucí teplotou objem vody zmenšuje. Dále se voda chová normálně.

4) ZÁVISLOST ODPORU KOVOVÉHO VODIČE NA TEPLOTĚ
s rostoucí teplotou se odpor kovového vodiče zvyšuje. Při zvětšení proudu se zvýší teplota vodiče. Míra záleží na materiálu. U oceli mnohem více než třeba u konstantanu.
- teplotní součinitel elektrického odporu měrný elektrický odpor kovových vodičů závisí na teplotě:

5) ZÁVISLOST ODPORU TERMISTORU NA TEPLOTĚ
(termistor = teplotně závislí rezistor zhotovený z oxidů (železa, titanu, mědi, niklu aj.)
S rostoucí teplotou se odpor termistoru rychle snižuje a proud v obvodu rychle roste.
(užití: pro měření a regulaci teploty, stabilizaci el. obvodů…)

6) TERMOELEKTRICKÝ JEV (Seebeckův jev)
Pokud jeden spoj v obvodu zahříváme a druhý ochlazujeme, pak protéká obvodem proud, jehož velikost závisí na rozdílu obou teplot a druzích kovů:
(konstanta závisí na použitých kovech – pro dvojici měď, konstantan je )

7) ZÁKONY ZÁŘENÍ ČERNÉHO TĚLESA
Vlnová délka, při níž nastává maximum vyzařování je nepřímo úměrná termodynamické teplotě:

kde b=2,9.10-3m.K

Intenzita vyzařování černého tělesa vzrůstá se čtvrtou mocninou termodynamické teploty kde