Учебник по физике для поступающих в ВУЗ
Чаще всего на практике используют зависимость объема жидкости (ртути или спирта) от температуры.
При градуировке термометра обычно за начало отсчета (0) принимают температуру тающего льда; второй постоянной точкой (100) считают температуру кипения воды при нормальном атмосферном давлении (шкала Цельсия).
Так как различные жидкости расширяются при нагревании неодинаково, то установленная таким образом шкала будет до некоторой степени зависеть от свойств данной жидкости.
Конечно, 0 и 100°С будут совпадать у всех термометров, но 50°С совпадать не будут.
В отличие от жидкостей все разреженные газы расширяются при нагревании одинаково и одинаково меняют свое давление при изменении температуры. Поэтому в физике для установления рациональной температурной шкалы используют изменение давления определенного количества разреженного газа при постоянном объеме или изменение объема газа при постоянном давлении.
Такую шкалу иногда называют идеальной газовой шкалой температур.
При тепловом равновесии средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул всех газов одинакова. Давление прямо пропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул: p = n
При тепловом равновесии, если давление газа данной массы и его объем фиксированы, средняя кинетическая энергия молекул газа должна иметь строго определенное значение, как и температура.
Т.к. концентрация молекул в объеме газа n = , то p = или = .
Обозначим = Θ.
Величина Θ растет с повышением температуры и ни от чего, кроме температуры не зависит.
Следовательно, ее можно считать естественной мерой температуры.
Отношение произведения давления газа на его объем к числу молекул при одинаковой температуре одинаково практически для всех разряженных газов (близких по свойствам к идеальному газу):
= Θ ≈ const
При высоких давлениях соотношение нарушается.
Можно считать величину Θ прямо пропорциональной температуре Т (что подтверждается опытами):
Θ = kT Þ = kT
Определенная таким образом температура называется абсолютной.
На основании формулы вводится температурная шкала не зависящая от характера вещества, используемого для измерения температуры.
Важнейшим макроскопическим параметром, характеризующим стационарное равновесное состояние любого тела, является температура.
Температура – мера средней кинетической энергии хаотического поступательного движения молекул. тела.
Из основного уравнения МКТ в форме = и определения температуры в форме = kT следует важнейшее следствие :
Абсолютная температура есть мера средней кинетической энергии движения молекул.
Средняя кинетическая энергия хаотического поступательного движения молекул пропорциональна термодинамической (или абсолютной температуре):
= , = kT Þ = kT Þ =
= kT
Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы.
k = 1,38*10-23 Дж/К – постоянная Больцмана
Постоянная Больцмана является коэффициентом, переводящим температуру из градусной меры (К) в энергетическую (Дж) и обратно.
Единица термодинамической температуры – К (Кельвин)
1 К = 1оС
Кинетическая энергия не может быть отрицательной. Следовательно не может быть отрицательной и термодинамическая температура. Она обращается в нуль, когда кинетическая энергия молекул становится равной нулю.
Абсолютный нуль (0К) – температура, при которой должно прекратиться движение молекул.
Для оценки скорости теплового движения молекул в газе рассчитаем средний квадрат скорости:
== kT Þ = = =
Произведение kNa = R = 8,31 Дж/(моль*К) называется молярной газовой постоянной
Средняя квадратичная скорость молекул:
vср.кв. = =
Эта скорость близка по значению к средней и наиболее вероятной скорости и дает представление о скорости теплового движения молекул в идеальном газе.
При одинаковой температуре скорость теплового движения молекул газа тем выше, чем ниже его М. (При 0оС скорость молекул составляет несколько сот м/с)
При одинаковых давлениях и температурах концентрация молекул всех газов одна и та же:
= kT Þ p = nkT , где n = N/V – концентрация молекул в данном объеме
Отсюда следует закон Авогадро:
в равных объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое количество молекул.
Шкала Цельсия – опорная точка – температура таяния льда 0оС, температура кипения воды – 100оС
Шкала Кельвина - опорная точка – абсолютный нуль – 0оК (-273,15оС)
tоК = tоС -273
Шкала Фаренгейта – опорная точка – наименьшая температура, которую Фаренгейту удалось получить из смеси воды, льда и морской соли – 0оF , верхняя опорная точка – температура тела человека - 96 оF
УТОЧНИТЬ
УРАВНЕНИЕ КЛАЙПЕРОНА-МЕНДЕЛЕЕВА(уч.10кл.стр.248-251)
(Уравнение состояния идеального газа)
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа(уч.10кл.стр.247-248)
Переход от микроскопических параметров газа к макроскопическим
Постоянная Лошмидта – смысл и единицы измерения
Среднее расстояние между частицами идеального газа
Уравнение состояния идеального газа – Клайперона-Менделеева
Универсальная газовая постоянная
Физический смысл уравнения Клайперона-Менделеева
p = n
- основное уравнение МКТ идеального газа
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100