Чему равны показатели термометра по термодинамической шкале при температуре кипения воды?

При температуре кипения воды, равной 100 °C в термометрической шкале Цельсия, эта температура соответствует определённому значению на термодинамической шкале, которая основана на абсолютной температуре.

Термодинамическая шкала, или шкала Кельвина, начинается от абсолютного нуля, который равен 0 К. Согласно определению, температура кипения воды при нормальных атмосферных условиях (1 атмосфера) равна 373,15 K. Это значение вычисляется по формуле:

[ T(K) = T(°C) + 273,15 ]

Где:

• ( T(K) ) — температура в Кельвинах,
• ( T(°C) ) — температура в градусах Цельсия.

Таким образом, для температуры кипения воды:

[ T(K) = 100 °C + 273,15 = 373,15 K ]

Таким образом, показатели термометра по термодинамической шкале (шкале Кельвина) при температуре кипения воды составляют 373,15 K.

Следует отметить, что температура кипения воды может изменяться в зависимости от давления: при пониженном давлении (например, в горах) температура кипения будет ниже, а при повышенном — выше 100 °C. Однако при стандартных условиях (1 атм) температура кипения воды, как уже указано, составляет 100 °C или 373,15 K.

Температура кипения воды на термодинамической шкале измеряется в Кельвинах (K), что является основной единицей температуры в Международной системе единиц (СИ). При стандартных условиях, то есть при давлении в 1 атмосферу (101325 Па), температура кипения воды составляет 373,15 K.

Обоснование:

1. Термодинамическая шкала температуры основана на абсолютном нуле, который соответствует 0 K. Абсолютный нуль — это состояние, при котором прекращается вся тепловая энергия движения частиц, и оно является теоретическим минимально достижимым значением температуры.

2. Шкала Кельвина связана с привычной шкалой Цельсия с помощью формулы: [ T(K) = t(°C) + 273,15 ] где ( T(K) ) — температура в Кельвинах, а ( t(°C) ) — температура в градусах Цельсия.

3. Температура кипения воды на шкале Цельсия равна ( 100°C ) при стандартных условиях. Подставляя это значение в формулу, получаем: [ T(K) = 100 + 273,15 = 373,15 K ]

4. Следует учитывать, что температура кипения воды зависит от давления. Если давление отличается от стандартного атмосферного, то и температура кипения изменится. Например, при пониженном давлении (высокогорные условия) вода закипает при температуре ниже ( 100°C ), а при повышенном давлении (например, в скороварке) — выше ( 100°C ).

Значимость использования термодинамической шкалы:

• Шкала Кельвина удобна для расчетов в термодинамике, так как она исключает отрицательные значения температуры. Это упрощает использование формул, таких как уравнение состояния идеального газа (( PV = nRT )), и других термодинамических законов.
• Она универсальна и используется во всех научных расчетах, связанных с тепловыми процессами.

Таким образом, при стандартных условиях температура кипения воды на термодинамической шкале равна 373,15 K.