Запитали, що таке температура?

Спросили, что такое температура. Вопрос резонный, потому что в стандартных курсах физики (не только школьных, но и университетских) говорят какую-то чушь (или ничего не говорят, что предпочтительнее). Видимо, правильно вводить температуру так.
1. Определение: тела находятся в тепловом равновесии, если при приведении их в контакт стационарное состояние, существовавшее до контакта, остается стационарным (чуть менее формально: нет перетекания тепла от одного тела к другому).
2. Нулевое начало термодинамики (вводится как обобщение экспериментальных данных): отношение «находиться в тепловом равновесии» транзитивно.
3. Поскольку оно также очевидно рефлексивно и симметрично, тела разбиваются на классы эквивалентности этим отношением. Температура есть вещественное число, «нумерующее» эти классы.
4. Если при тепловом контакте тел 1 и 2 тепло переходит от тела 1 к телу 2, температура тела 1 выше чем у тела 2.
«Тепло» в термодинамике понятие первичное и не определяется.
С феноменологией все. Переход к микроскопике можно делать двумя способами.
5а. Вводя обратную температуру как множитель Лагранжа, обеспечивающий заданную энергию при максимизации энтропии.
5б. Начинать со слабонеидеального газа и доказывать, что средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул обладает свойствами 1-4.
Это трудно. Нестрого обсуждается в Фейнмановских лекциях, а больше, кажется, нигде.
Неудивительно, что «никто» «ничего» и не понимает. Сложное понятие потому что.
А энтропия еще сложнее.
Вот так и живем.

Professor Mikhail Katsnelson

Опубліковано у Популярно про науку | Теґи: . | Додати в закладки: постійне посилання на публікацію.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Цей сайт використовує Akismet для зменшення спаму. Дізнайтеся, як обробляються ваші дані коментарів.