Temperatura Milena Oziemczuk

Milena Oziemczuk
Temperatura
Informacje ogólne
Temperatura jest jedną z podstawowych wielkości
fizycznych w termodynamice i określa miarą stopnia nagrzania ciał.
Temperaturę można ściśle zdefiniować tylko dla stanów równowagi
termodynamicznej, bowiem z termodynamicznego punktu widzenia jest ona
wielkością reprezentującą wspólną własność dwóch układów pozostających
w równowadze ze sobą. Temperatura jest związana ze średnią energią
kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest
miarą tej energii.
Temperatura jest miarą stanu cieplnego danego ciała. Jeśli dwa ciała mają tę
samą temperaturę, to w bezpośrednim kontakcie nie przekazują sobie ciepła,
gdy zaś temperatura obu ciał jest różna, to następuje przekazywanie ciepła z
ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej – aż do wyrównania się
temperatury obu ciał.
Pod względem mikroskopowym, temperatura
zależy od ruchu cząsteczek, z których złożone
jest ciało. Temperatura rośnie, gdy
wzrasta energia tych ruchów. Ruch może być
związany z przemieszczaniem się cząsteczki
(np. w gazie), z drganiami atomów, cząsteczek
(np. w krysztale) bądź drganiami wewnętrznymi
cząsteczki.
Skale temparatur
Pierwsi konstruktorzy termometrów i skal temperatury opierali swe
skale na znanych im zjawiskach, najczęściej przyjmowano, że zmiana
temperatury jest proporcjonalna do zmiany objętości cieczy
(alkoholu, rtęci). W skalach tych, jako punkty odniesienia,
przyjmowano wartości temperatury dwóch zjawisk zachodzących w
dobrze określonych warunkach. W skali Celsjusza przyjmuje się, że
0 °C odpowiada temperaturze zamarzania wody, a 100 °C, to
temperatura wody wrzącej pod normalnym ciśnieniem
(choć Celsjusz pierwotnie przyjmował odwrotnie). W tak
skonstruowanych skalach mogą występować wartości ujemne
temperatury.
Przeliczanie temperatur
Zależność między temperaturą wyrażoną w stopniach Celsjusza t [°C] a
wyrażoną kelwinach t [K] wynosi:
t [ °C ] = t [ K ] - 273.15
t [ K ] = t [ °C ] + 273.15
Z kolei zależność między temperaturą wyrażoną w stopniach Celsjusza t
[°C] i Fahrenheita t [°F] wynosi:
t [ °C ] = 5/9 × ( t [ °F ] - 32 )
t [ °F ] = 9/5 × t [ °C ] + 32
Temperatura odnosi się do wielu
zjawisk
Temperatura wrzenia jest to temperatura, przy
której ciśnienie powstającej pary jest równe ciśnieniu otoczenia,
skutkiem czego parowanie następuje w całej
objętości cieczy czyli wtedy gdy dana substancja wrze.
Temperatura wrzenia danej substancji jest niższa od
temperatury punktu krytycznego danej substancji, a wyższa od
temperatury punktu potrójnego.
Jeżeli nie podano ciśnienia, przy jakim określono temperaturę
wrzenia, to uznaje się, że jest to ciśnienie atmosferyczne czyli
1 atmosfera fizyczna.
Temperatura topnienia jest to temperatura, w
której kryształ zamienia się w ciecz. Jest to też
najwyższa możliwa temperatura, w której może
rozpocząć się krystalizacja tej substancji. Krystalizacja
zachodzi jednak często przy niższej temperaturze niż
temperatura topnienia, co zależy od wielu czynników,
np. obecności zarodków krystalizacji, tempa
schładzania czy ciśnienia.
Temperatura krzepnięcia – temperatura, w której
następuje zjawisko fizyczne krzepnięcia, definiowana także jako
temperatura, w jakiej fazy ciekła i stała są ze sobą w równowadze.
Temperatura krzepnięcia substancji może być niższa od temperatury
topnienia.
Przy odpowiedniej czystości substancji schładzanej i pod pewnymi
warunkami jest możliwe schłodzenie substancji w postaci ciekłej
poniżej jej temperatury krzepnięcia. Ciecz taka nosi nazwę cieczy
przechłodzonej. Zapoczątkowanie krzepnięcia (przez dostarczenie
centrów krystalizacji) powoduje nagłe skrzepnięcie całej objętości
cieczy i jej nagłe ogrzanie do temperatury, w jakiej ciecz normalnie by
zakrzepła.
Termoregulacja
Termoregulacja - szereg procesów i zachowań
behawioralnych organizmów mających na celu
utrzymanie względnie stałej temperatury ciała.
Jest to ważne dla utrzymania
homeostazy organizmu.
Utrzymywanie temperatury
Zarówno organizmy zmiennocieplne jak i stałocieplne starają się utrzymać odpowiednią
temperaturę. Odbywa się to poprzez behawior zwierząt - zachowania takie jak wygrzewanie na
słońcu i preferowanie odpowiedniej temperatury otoczenia - oraz, w przypadku organizmów
stałocieplnych, wewnętrzne mechanizmy utrzymywania temperatury. Do wewnętrznych
mechanizmów utrzymywania temperatury należą:
Odpowiedzialne za wydzielanie ciepła w organizmie:
wątroba jest jednym z głównych narządów ogrzewających krew.
drżenie mięśniowe - czyli szybkie skurcze powodują wzrost temperatury.
cykle jałowe (czyli cykle w których z gradientu elektronów w mitochondrium nie tworzy
się ATP tylko ciepło) powodują wzrost temperatury. Cykle jałowe są charakterystyczne dla
brunatnej tkanki tłuszczowej.
Działania hormonalne, takie jak zwiększenie lub spadek aktywności tarczycy więc i wydzielania
hormonu tyroksyny
Ciekawostki
Naukowcom z Narodowego Laboratorium Brookhaven w USA
udało się podgrzać materię do temperatury około 4 bilionów
stopni Celsjusza. To 250 tys. razy więcej, niż wynosi temperatura
panująca we wnętrzu Słońca. Zderzające się ze sobą niemal z
prędkością światła jony złota rozgrzały się do tak ekstremalnej
temperatury, tworząc tzw. plazmę kwarkowo- gluonową, czyli
mieszaninę swobodnych kwarków i gluonów - cząsteczek
mniejszych niż tworzące jądro atomu protony i neutrony.
Eksperymentatorzy mają nadzieję, że uda im się wykorzystać
ten niezwykły stan materii jądrowej do zbadania procesów, jakie
mogły towarzyszyć powstawaniu Wszechświata.
Dlaczego temp. Naszego ciała
wynosi 36.6 ??
Naukowcy ustalili, dlaczego nasze ciała nie są ani trochę chłodniejsze i ani trochę
cieplejsze. Otóż temperatura 36,6°C jest wystarczająco wysoka, by skutecznie
zapobiegać większości infekcji grzybiczych. Gdyby jednak była jeszcze wyższą - i
teoretycznie skuteczniej walczyła z grzybami, bakteriami i wirusami - nasz
metabolizm musiałby pracować na wyższych obrotach. Aby utrzymać wyższą
temperaturę, musielibyśmy więcej jeść, a to z punktu widzenia ewolucji nie jest cechą
ułatwiającą przetrwanie.
Pytanie o temperaturę ciała pojawiło się, gdy dostrzeżono różnicę między ludźmi i
innymi ssakami, których ciała mają zazwyczaj niższą temperaturę. Grzyby
powodujące infekcje to prawdopodobna przyczyna. Przy każdym wzroście
temperatury organizmu o 1 stopień Celsjusza, prawdopodobieństwo, że szczep
powodujący grzybice się rozrośnie, spada o 6 procent.