Seni pole me temperatuuriga tegelenud; me teadlikult vältisime sel teemal rääkimist. Teame, et gaasi kokkusurumisel suureneb molekulide energia ja me tavaliselt ütleme, et gaas soojeneb. Nüüd peame mõistma, mis on sellel pistmist temperatuuriga. Me teame, mis on adiabaatiline kokkusurumine, kuid kuidas me saame luua katse nii, et saaksime öelda, et see viidi läbi konstantsel temperatuuril? Kui võtame kaks ühesugust gaasikasti, asetame need üksteise peale ja hoiame neid nii kaua, siis isegi kui alguses oli neil kastidel nn erinevad temperatuurid, siis lõpuks muutuvad nende temperatuurid sama. Mida see tähendab? Ainult et kastid on jõudnud seisu, mille nad lõpuks jõuavad, kui need pikaks ajaks omaette jätta! Olukord, milles kahe keha temperatuurid on võrdsed, on täpselt lõppseisund, mis saavutatakse pärast pikka üksteisega kokkupuudet.

Vaatame, mis juhtub, kui kast jagatakse liikuva kolvi abil kaheks osaks ja iga sektsioon täidetakse erineva gaasiga, nagu on näidatud joonisel fig. 39,2 (lihtsuse huvides oletame, et seal on kaks üheaatomilist gaasi, näiteks heelium ja neoon). Sektsioonis 1 liiguvad massiaatomid kiirusega ja ruumalaühikus on tükid, kambris 2 on need arvud vastavalt võrdsed , ja . Millistel tingimustel saavutatakse tasakaal?

Joonis fig. 39.2. Kahe erineva monoatomilise gaasi aatomid, mis on eraldatud liikuva kolviga.

Muidugi paneb vasakpoolne pommitamine kolvi paremale poole liikuma ja surub teises kambris gaasi kokku, siis juhtub sama asi ka paremal ja kolb käib edasi-tagasi, kuni rõhk mõlemal küljel on võrdne ja siis kolb peatub. Võime korraldada nii, et rõhk mõlemal küljel on sama, selleks on vajalik, et siseenergiad ruumalaühiku kohta oleksid samad või et osakeste arvu ruumalaühikus ja keskmise kineetilise energia korrutised oleksid samad mõlemas kambris. Nüüd proovime tõestada, et tasakaalus peavad ka üksikud tegurid olema samad. Seni teame vaid seda, et osakeste ruumalaühikute arvu ja keskmise kineetilise energia korrutised on võrdsed

;

see tuleneb rõhkude võrdsuse tingimusest ja (39.8). Peame kindlaks tegema, et kui läheneme järk-järgult tasakaalule, kui gaaside temperatuurid muutuvad võrdseks, ei ole täidetud mitte ainult see tingimus, vaid juhtub ka midagi muud.

Selguse huvides oletame, et soovitud rõhk kasti vasakul küljel saavutatakse väga suure tihedusega, kuid väikeste kiirustega. Suurtele ja väikestele saate sama survet kui väikestele ja suurtele. Tihedalt pakitud aatomid võivad liikuda aeglaselt või aatomeid võib olla väga vähe, kuid nad tabavad kolvi suurema jõuga. Kas tasakaal püsib igavesti? Esialgu tundub, et kolb ei liigu kuhugi ja jääb alati nii, aga kui järele mõelda, saab selgeks, et üks väga oluline asi on meil kahe silma vahele jäänud. Fakt on see, et surve kolvile pole sugugi ühtlane, kolb kõigub täpselt nagu kuulmekile, millest peatüki alguses juttu oli, sest iga uus löök ei ole nagu eelmine. Selgub, et see pole pidev ühtlane rõhk, vaid pigem midagi trumlirulli sarnast - rõhk muutub pidevalt ja meie kolb näib pidevalt värisevat. Oletame, et parema sektsiooni aatomid tabavad kolvi enam-vähem ühtlaselt ja vasakul on vähem aatomeid ning nende kokkupõrked on haruldased, kuid väga energilised. Siis saab kolb pidevalt väga tugeva impulsi vasakult ja liigub paremale, aeglasemate aatomite poole ning nende aatomite kiirus suureneb. (Kolviga kokkupõrkel saab iga aatom energiat juurde või kaotab sõltuvalt sellest, millises suunas kolb kokkupõrke hetkel liigub.) Pärast mitut kokkupõrget hakkab kolb õõtsuma, siis veel üks, teine ​​ja veel üks ..., gaasi sisse õiget sektsiooni raputatakse aeg-ajalt ja see toob kaasa selle aatomite energia suurenemise ja nende liikumine kiireneb. See jätkub seni, kuni kolvi kõikumine on tasakaalus. Ja tasakaal tekib siis, kui kolvi kiirus muutub selliseks, et see võtab aatomitelt energiat sama kiiresti kui ära annab. Niisiis, kolb liigub mingi keskmise kiirusega ja me peame selle leidma. Kui see õnnestub, jõuame probleemi lahendamisele lähemale, sest aatomid peavad reguleerima oma kiirusi nii, et iga gaas saaks kolvi kaudu täpselt nii palju energiat, kui palju ta kaotab.

Kolvi liikumist kõigis üksikasjades on väga raske arvutada; kuigi kõike seda on väga lihtne mõista, selgub, et seda on mõnevõrra keerulisem analüüsida. Enne sellise analüüsi juurde asumist lahendame veel ühe probleemi: täitkem kast kahte tüüpi molekulidega, mille massid ja , kiirused jne; nüüd saavad molekulid üksteist paremini tundma õppida. Kui alguses on kõik nr 2 molekulid puhkeolekus, siis see ei saa kaua kesta, sest nr 1 molekulid löövad neid ja annavad neile teatud kiirust. Kui nr 2 molekulid suudavad liikuda palju kiiremini kui nr 1 molekulid, siis varem või hiljem peavad nad osa oma energiast loovutama aeglasematele molekulidele. Seega, kui kast on täidetud kahe gaasi seguga, on probleemiks mõlemat tüüpi molekulide suhtelise kiiruse määramine.

See on ka väga raske ülesanne, aga me selle siiski lahendame. Kõigepealt tuleb lahendada "alaprobleem" (see on jällegi üks neist juhtudest, kus olenemata probleemi lahendamise viisist on lõpptulemus lihtne meelde jätta ja järeldus nõuab suurt kunsti). Oletame, et meil on kaks erineva massiga põrkuvat molekuli; tüsistuste vältimiseks jälgime kokkupõrget nende massikeskme (c.m.) süsteemist, kust on lihtsam jälgida molekulide mõju. Impulsi ja energia jäävuse seadustest tuletatud kokkupõrgete seaduste kohaselt saavad molekulid pärast kokkupõrget liikuda ainult nii, et igaüks säilitab oma esialgse kiiruse väärtuse ja nad saavad muuta ainult liikumissuunda. Tüüpiline kokkupõrge näeb välja selline, nagu on kujutatud joonisel fig. 39.3. Oletame hetkeks, et vaatleme kokkupõrkeid, mille massikeskmete süsteemid on puhkeolekus. Lisaks tuleb eeldada, et kõik molekulid liiguvad horisontaalselt. Muidugi liigub osa molekule pärast esimest kokkupõrget mingi nurga all algse suuna suhtes. Ehk kui alguses liikusid kõik molekulid horisontaalselt, siis mõne aja pärast leiame juba vertikaalselt liikuvaid molekule. Pärast mitmeid teisi kokkupõrkeid muudavad nad uuesti suunda ja pööravad teise nurga. Seega, isegi kui kellelgi õnnestub algul molekulid korda seada, hajuvad need siiski väga ruttu eri suundades ja iga korraga hajuvad aina rohkem. Kuhu see lõpuks välja viib? Vastus: Iga molekulipaar liigub meelevaldselt valitud suunas sama kergesti kui kõik teisedki. Pärast seda ei saa edasised kokkupõrked enam molekulide jaotust muuta.

Joonis fig. 39. 3. Kahe ebavõrdse molekuli kokkupõrge massisüsteemi keskpunktist vaadatuna.

Mida mõeldakse, kui räägitakse võrdsest tõenäolisest liikumisest mis tahes suunas? Muidugi ei saa rääkida tõenäolisest liikumisest mööda etteantud sirget - sirge on liiga õhuke, et sellele tõenäosust omistada, kuid tuleks võtta ühik "miski". Idee seisneb selles, et sama palju molekule läbib sfääri antud osa, mille keskpunkt on kokkupõrkepunktis, kui läbi mis tahes muu sfääri lõigu. Kokkupõrgete tulemusena jaotuvad molekulid suundades nii, et sfääri mis tahes kahel segmendil, mille pindala on võrdne, on võrdne tõenäosus (st sama arv molekule, mis on neid segmente läbinud).

Muide, kui võrrelda algset suunda ja suunda, mis moodustab sellega mingi nurga, siis on huvitav, et ühikulise raadiusega sfääri elementaarpind on võrdne , või mis on sama, diferentsiaali korrutisega. . See tähendab, et kahe suuna vahelise nurga koosinus omandab võrdse tõenäosusega mis tahes väärtuse vahemikus ja.

Nüüd peame meeles pidama, mis seal tegelikult on; sest meil ei toimu kokkupõrkeid massisüsteemi keskpunktis, vaid kaks aatomit põrkuvad suvaliste vektorikiirustega ja . Mis neist saab? Teeme seda: läheme uuesti massisüsteemi keskmesse, alles nüüd liigub see "massikeskmise" kiirusega. Kui jälgite kokkupõrget süsteemi massikeskmest, näeb see välja selline, nagu on näidatud joonisel fig. 39,3, tuleb mõelda vaid kokkupõrke suhtelisele kiirusele. Suhteline kiirus on. Olukord on seega järgmine: massikeskmete süsteem liigub ja massikeskme süsteemis lähenevad molekulid üksteisele suhtelise kiirusega ; põrkuvad, liiguvad nad uutes suundades. Sel ajal, kui see kõik toimub, liigub massikese kogu aeg muutumatult sama kiirusega.

Noh, mis saab lõpuks? Eelnevast arutlusest teeme järgmise järelduse: tasakaaluseisundis on kõik suunad massikeskme liikumissuuna suhtes võrdselt tõenäolised. See tähendab, et lõpuks ei teki seost suhtelise kiiruse suuna ja massikeskme liikumise vahel. Isegi kui selline korrelatsioon oleks alguses olemas, hävitaksid kokkupõrked selle ja lõpuks kaoks see täielikult. Seetõttu on ja vahelise nurga koosinuse keskmine väärtus null. See tähendab et

Skalaarkorrutist on lihtne väljendada järgmiste sõnadega:

Teeme seda kõigepealt; mis on keskmine? Teisisõnu, kui suur on ühe molekuli kiiruse projektsioon teise molekuli kiiruse suunale? On selge, et molekuli nii ühes suunas kui ka vastassuunas liikumise tõenäosus on sama. Keskmine kiirus igas suunas on null. Seetõttu on ka suuna keskmine väärtus null. Nii et keskmine on null! Seetõttu jõudsime järeldusele, et keskmine peaks olema võrdne . See tähendab, et mõlema molekuli keskmised kineetilised energiad peavad olema võrdsed:

. (39.21)

Kui gaas koosneb kahte tüüpi aatomitest, siis võib näidata (ja me isegi usume, et meil on see õnnestunud), et igat tüüpi aatomite keskmised kineetilised energiad on võrdsed, kui gaas on tasakaalus. See tähendab, et rasked aatomid liiguvad aeglasemalt kui kerged; seda on lihtne kontrollida, korraldades katse õhuküna erineva massiga "aatomitega".

Nüüd astume järgmise sammu ja näitame, et kui vaheseinaga eraldatud kastis on kaks gaasi, siis tasakaalu saavutamisel on erinevate gaaside aatomite keskmised kineetilised energiad samad, kuigi aatomid on suletud erinevatesse kastidesse. . Põhjendusi saab struktureerida erinevalt. Näiteks võib ette kujutada, et vaheseinasse on tehtud väike auk (joonis 39.4), nii et ühe gaasi molekulid lähevad sellest läbi, teise aga on liiga suured ega mahu läbi. Kui tasakaal on saavutatud, muutuvad sektsioonis, kus asub gaaside segu, igat tüüpi molekulide keskmised kineetilised energiad võrdseks. Kuid lõppude lõpuks on läbi augu tunginud molekulide seas neid, mis pole energiat kaotanud, seega peab puhaste gaasimolekulide keskmine kineetiline energia olema võrdne segu molekulide keskmise kineetilise energiaga. See ei ole kuigi rahuldav tõestus, sest sellist auku, millest ühe gaasi molekulid läbi läheksid ja teise gaasi molekulid läbi ei saaks, ei pruukinud olla.

Joonis fig. 39.4. Kaks gaasi poolläbilaskva vaheseinaga eraldatud kastis.

Tuleme tagasi kolviprobleemi juurde. Saab näidata, et ka kolvi kineetiline energia peab olema võrdne . Tegelikult on kolvi kineetiline energia seotud ainult selle horisontaalse liikumisega. Jättes tähelepanuta kolvi võimaliku üles-alla liikumise, leiame, et horisontaalne liikumine vastab kineetilisele energiale. Kuid samamoodi saab teise poole tasakaalu põhjal näidata, et kolvi kineetiline energia peab olema võrdne . Kuigi kordame eelmist arutelu, tekib mõningaid täiendavaid raskusi asjaolu, et kokkupõrgete tagajärjel on kolvi ja gaasimolekulide keskmised kineetilised energiad võrdsed, kuna kolb ei asu gaasi sees, vaid on nihkunud ühele. pool.

Kui te ei ole selle tõestusega rahul, võite mõelda kunstlikule näitele, kui tasakaalu tagab seade, mille külge iga gaasi molekulid tabavad mõlemalt poolt. Oletame, et kolvi läbib lühike varras, mille otstesse on istutatud pall. Varras võib liikuda läbi kolvi hõõrdumiseta. Sama tüüpi molekulid löövad iga palli igast küljest. Olgu meie seadme mass ja gaasimolekulide massid, nagu varemgi, võrdsed ja . Esimest tüüpi molekulidega kokkupõrgete tulemusena on massilise keha kineetiline energia võrdne keskmise väärtusega (seda oleme juba tõestanud). Samamoodi põhjustavad kokkupõrked teise klassi molekulidega keha kineetilise energia, mis on võrdne keskmise väärtusega . Kui gaasid on termilises tasakaalus, peavad mõlema kuuli kineetilised energiad olema võrdsed. Seega saab gaasisegu puhul tõestatud tulemuse kohe üldistada kahe erineva gaasi puhul samal temperatuuril.

Seega, kui kahel gaasil on sama temperatuur, on nende gaaside molekulide keskmised kineetilised energiad massikeskmes võrdsed.

Molekulide keskmine kineetiline energia on ainult "temperatuuri" omadus. Ja kuna see on pigem "temperatuuri" kui gaasi omadus, võib see olla temperatuuri määratlus. Molekuli keskmine kineetiline energia on seega mingi funktsioon temperatuurist. Aga kes ütleb meile, millisel skaalal temperatuuri lugeda? Temperatuuriskaala saame ise defineerida nii, et keskmine energia on võrdeline temperatuuriga. Parim viis selleks on nimetada keskmist energiat ennast "temperatuuriks". See oleks kõige lihtsam funktsioon, kuid kahjuks on see skaala juba teistmoodi valitud ja selle asemel, et molekuli energiat lihtsalt "temperatuuriks" nimetada, kasutatakse konstantset tegurit, mis seostab molekuli keskmist energiat ja absoluutse astet. temperatuur või Kelvini kraad. See kordaja on džaule Kelvini kraadi kohta. Seega, kui gaasi absoluutne temperatuur on võrdne , siis on molekuli keskmine kineetiline energia võrdne (tegur võetakse kasutusele ainult mugavuse huvides, mille tõttu kaovad tegurid teistes valemites).

Pange tähele, et mis tahes suunas liikumise komponendiga seotud kineetiline energia on ainult . Kolm sõltumatut liikumissuunda toovad selle .

« Füüsika – 10. klass

absoluutne temperatuur.

Energiaühikutes väljendatud temperatuuri Θ asemel võtame kasutusele meile tuttava temperatuuri, väljendatuna kraadides.

Θ = kТ, (9.12)

kus k on proportsionaalsustegur.

>Nimetatakse võrrandiga (9.12) defineeritud temperatuuri absoluutne.

Sellisel nimetusel, nagu me nüüd näeme, on piisavalt alust. Võttes arvesse definitsiooni (9.12), saame

See valem tutvustab temperatuuriskaala (kraadides), mis ei sõltu temperatuuri mõõtmiseks kasutatavast ainest.

Valemiga (9.13) määratletud temperatuur ei saa ilmselgelt olla negatiivne, kuna kõik selle valemi vasakpoolsed suurused on ilmselgelt positiivsed. Seetõttu on temperatuuri T väikseim võimalik väärtus T = 0, kui rõhk p või maht V on null.

Piirtemperatuuri, mille juures ideaalgaasi rõhk fikseeritud ruumala juures kaob või mille juures ideaalgaasi ruumala kipub konstantsel rõhul nulliks, nimetatakse absoluutne nulltemperatuur.

See on looduse madalaim temperatuur, see "külma suurim või viimane aste", mille olemasolu ennustas Lomonosov.

Inglise teadlane W. Thomson (lord Kelvin) (1824-1907) võttis kasutusele absoluutse temperatuuriskaala. Nulltemperatuur absoluutsel skaalal (nimetatakse ka Kelvini skaala) vastab absoluutsele nullile ja iga selle skaala temperatuuriühik on võrdne Celsiuse kraadiga.

Absoluuttemperatuuri ühikut SI nimetatakse kelvin(tähistatud tähega K).

Boltzmanni konstant.

Defineerime koefitsiendi k valemis (9.13) nii, et temperatuurimuutus ühe kelvini (1 K) võrra võrdub temperatuurimuutusega ühe Celsiuse kraadi (1 °C) võrra.

Teame Θ väärtusi 0 °С ja 100 °С juures (vt valemeid (9.9) ja (9.11)). Tähistame absoluutset temperatuuri vahemikus 0 °C kuni T 1 ja 100 °C kuni T 2. Seejärel vastavalt valemile (9.12)

Θ 100 - Θ 0 \u003d k (T 2 -T 1),

Θ 100 - Θ 0 \u003d k 100 K \u003d (5,14 - 3,76) 10 -21 J.

Koefitsient

k = 1,38 10 -23 J/K (9,14)

helistas Boltzmanni konstant gaaside molekulaarkineetilise teooria ühe rajaja L. Boltzmanni auks.

Boltzmanni konstant seob temperatuuri Θ energiaühikutes temperatuuriga T kelvinites.

See on molekulaarkineetilise teooria üks olulisemaid konstante.

Teades Boltzmanni konstanti, saate leida absoluutse nulli väärtuse Celsiuse skaalal. Selleks leiame esmalt 0 °C-le vastava absoluutse temperatuuri väärtuse. Kuna temperatuuril 0 ° C kT 1 \u003d 3,76 10 -21 J, siis

Üks kelvin ja üks Celsiusekraad on samad. Seetõttu on absoluutse temperatuuri T mis tahes väärtus 273 kraadi kõrgem kui vastav temperatuur t Celsiuse järgi:

T (K) = (f + 273) (°C). (9.15)

Absoluuttemperatuuri muutus ΔТ on võrdne temperatuuri muutusega Celsiuse skaalal Δt: ΔТ(К) = Δt (°С).

Joonisel 9.5 on võrdluseks näidatud absoluutskaala ja Celsiuse skaala. Absoluutne null vastab temperatuurile t = -273 °C.

USA kasutab Fahrenheiti skaalat. Vee külmumistemperatuur sellel skaalal on 32 °F ja keemistemperatuur 212 °E. Temperatuur teisendatakse Fahrenheiti kraadidest Celsiuse kraadidesse, kasutades valemit t(°C) = 5/9 (t(°F) – 32 ).

Pange tähele kõige olulisemat fakti: absoluutne nulltemperatuur on saavutamatu!

Temperatuur on molekulide keskmise kineetilise energia mõõt.

Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandist (9.8) ja temperatuuri definitsioonist (9.13) tuleneb kõige olulisem tagajärg:
absoluutne temperatuur on molekulide liikumise keskmise kineetilise energia mõõt.

Tõestame seda.

Võrrandid (9.7) ja (9.13) viitavad sellele See tähendab seost molekuli translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energia ja temperatuuri vahel:

Gaasi molekulide kaootilise translatsioonilise liikumise keskmine kineetiline energia on võrdeline absoluutse temperatuuriga.

Mida kõrgem on temperatuur, seda kiiremini molekulid liiguvad. Seega on varem esitatud oletus temperatuuri ja molekulide keskmise kiiruse vahelise seose kohta saanud usaldusväärse põhjenduse. Ideaalsete gaaside puhul on loodud seos (9.16) temperatuuri ja molekulide translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energia vahel.

Siiski selgub, et see kehtib kõigi ainete kohta, milles aatomite või molekulide liikumine järgib Newtoni mehaanika seadusi. See kehtib nii vedelike kui ka tahkete ainete kohta, kus aatomid saavad vibreerida ainult kristallvõre sõlmede tasakaaluasendites.

Kui temperatuur läheneb absoluutsele nullile, läheneb molekulide soojusliikumise energia nullile, st molekulide translatsiooniline soojusliikumine peatub.

Gaasi rõhu sõltuvus selle molekulide kontsentratsioonist ja temperatuurist. Arvestades, et valemist (9.13) saame avaldise, mis näitab gaasi rõhu sõltuvust molekulide kontsentratsioonist ja temperatuurist:

Valemist (9.17) järeldub, et samade rõhkude ja temperatuuride juures on molekulide kontsentratsioon kõigis gaasides ühesugune.

Siit järgneb Avogadro seadus, mis on teile teada keemia kursusest.

Avogadro seadus:

Võrdsed kogused gaase samal temperatuuril ja rõhul sisaldavad sama arvu molekule.

Kogemusest on teada, et kui kaks keha, kuum ja külm, puutuvad kokku, siis mõne aja pärast nende temperatuurid ühtlustuvad.

Mis on ühest kehast teise üle läinud? Varem, Lomonosovi ja Lavoisieri ajal, arvati, et teatud vedelik on soojuse kandja - kalorsusega. Tegelikult ei kandu üle midagi, muutub ainult keskmine kineetiline energia – neid kehasid moodustavate molekulide liikumise energia. See on aatomite ja molekulide keskmine kineetiline energia, mis toimib tasakaaluseisundis oleva süsteemi tunnusena.

See omadus võimaldab määrata olekuparameetri, mis võrdsustub kõigi omavahel kokkupuutuvate kehade puhul, väärtusena, mis on võrdeline anumas olevate osakeste keskmise kineetilise energiaga. Energia ja temperatuuri seostamiseks võttis Boltzmann kasutusele proportsionaalsuse koefitsiendi k, mis sai hiljem tema järgi nime:

Valemit (1.3.2) saab kasutada keskmise kineetilise energia arvutamiseks üks molekul ideaalne gaas.

Võite kirjutada: .

Tähistage: R = kN A– universaalne gaasikonstant ,

on valem gaasi molaarmass.

Kuna temperatuuri määrab molekuli liikumise keskmine energia, on see sarnaselt rõhuga statistiline kogus, see tähendab parameeter, mis avaldub tohutu hulga molekulide koosmõjul. Seetõttu ei öelda: "ühe molekuli temperatuur", tuleb öelda: "ühe molekuli energia, vaid gaasi temperatuur".

Seoses ülaltoodud temperatuuriga, saab kirjutada erinevalt. Alates (1.2.3) , kus . Siit

,

(1.3.4)

Sellel kujul molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand kasutatakse sagedamini.

Termomeetrid. Temperatuuri ühikud

Kõige loomulikum oleks kasutada määratlust , st. mõõta gaasimolekulide translatsioonilise liikumise kineetilist energiat. Gaasi molekuli ja veelgi keerulisem aatomit on aga äärmiselt raske jälgida. Seetõttu kasutatakse ideaalse gaasi temperatuuri määramiseks võrrandit

Nagu näeme, on see võrdeline temperatuuriga ja kuna elavhõbeda tilga kõrgus on võrdeline V, siis on see võrdeline ja T.

Gaasitermomeetris on oluline kasutada ideaalset gaasi. Kui ideaalse gaasi asemel panna torusse kindel kogus vedelat elavhõbedat, siis saame tavalise elavhõbedatermomeetri. Kuigi elavhõbe pole kaugeltki ideaalne gaas, muutub selle maht toatemperatuuril peaaegu proportsionaalselt temperatuuriga. Termomeetrid, mis kasutavad ideaalse gaasi asemel mõnda muud ainet, tuleb kalibreerida täpsete gaasitermomeetrite näitude järgi.

	Riis. 1.4		Riis. 1.5

Füüsikas ja tehnoloogias Absoluutne temperatuuriskaala on Kelvini skaala. , mis sai nime kuulsa inglise füüsiku Lord Kelvini järgi. 1 K on üks SI põhiühikuid.

Lisaks kasutatakse muid skaalasid:

- Fahrenheiti skaala (saksa füüsik 1724) - jää sulamistemperatuur 32 °F, vee keemistemperatuur 212 °F.

- Celsiuse skaala (Rootsi füüsik 1842) - jää sulamistemperatuur 0°C, vee keemistemperatuur 100°C.

0 °C = 273,15 K.

Joonisel fig. 1,5 võrdleb erinevaid temperatuuriskaalasid.

Sellest ajast alates T ei saa olla negatiivne.

Temperatuuri eripära seisneb selles, et ta seda ei tee lisand (lisand – lisamise teel saadud).

Kui jagate keha vaimselt osadeks, siis ei võrdu kogu keha temperatuur selle osade temperatuuride summaga (pikkus, maht, mass, takistus jne - liitelised kogused). Seetõttu ei saa temperatuuri mõõta, kui võrrelda seda standardiga.

Kaasaegne termomeetria põhineb ideaalsel gaasiskaalal, kus termomeetrilise suurusena kasutatakse rõhku. Gaasitermomeetri skaala on absoluutne ( T = 0; R = 0).

Teema: “Temperatuur. absoluutne temperatuur. Temperatuur on molekulide keskmise kineetilise energia mõõt. Gaasi molekulide kiiruste mõõtmine»

Makroskoopilised parameetrid

Makroskoopiliste kehade olekut iseloomustavaid suurusi nende molekulaarstruktuuri (V, p, t) arvestamata nimetatakse makroskoopilisteks parameetriteks.

TEMPERATUUR

Temperatuur- termilise tasakaalu seisundit iseloomustav suurus.

Temperatuuri mõõtmine

Keha on vaja termomeetriga termiliselt kokku puutuda;

Termomeetri mass peab olema keha massist oluliselt väiksem;

Termomeetri näitu tuleb lugeda pärast termilise tasakaalu saavutamist.

termiline tasakaal nad nimetavad sellist kehade seisundit, kus kõik makroskoopilised parameetrid jäävad meelevaldselt pikka aega muutumatuks

TEMPERATUURI FÜÜSIKALINE TÄHENDUS

temperatuuri nimetada skalaarsuurust, mis iseloomustab isoleeritud süsteemi molekulide soojusliikumise intensiivsust termilise tasakaalu tingimustes, võrdeline molekulide translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energiaga.

Probleemi lahendamine

• Leidke molekulide arv 1 kg gaasis, mille ruutkeskmine kiirus absoluuttemperatuuril T on võrdne v = √v2.
• Leia, mitu korda on õhus hõljuva 1,75 ⋅ 10–12 kg kaaluva tolmuosakese ruutkeskmine kiirus väiksem kui õhumolekulide ruutkeskmine kiirus.
• Määrata üheaatomilise gaasi molekulide keskmine kineetiline energia ja kontsentratsioon temperatuuril 290 K ja rõhul 0,8 MPa.

Probleemi lahendamine

• Sterni seadme pöörlemisel sagedusega 45 s -1 oli hõberiba keskmine nihe pöörlemise tõttu 1,12 cm Sisemise ja välimise silindri raadiused on vastavalt 1,2 ja 16 cm Leia keskmine ruutkiirus hõbeda aatomitest katseandmetest ja võrrelda seda teoreetilise väärtusega, kui plaatina hõõgniidi hõõgniidi temperatuur on 1500 K.

Kodutöö

• Lõigud: 60–61

MKT põhivõrrand. Temperatuur kui molekulide juhusliku liikumise keskmise kineetilise energia mõõt.

Miks gaas avaldab survet? Gaasi molekulid liiguvad pidevalt juhuslikult, põrkuvad anuma seintega ja kannavad neile üle oma impulsi p=m v Rõhk on 1 ruutmeetri suuruste molekulide poolt edastatav koguimpulss. m seina 1s.

Termiline tasakaal - see on selline soojuskontaktis olevate kehade süsteemi olek, kus soojusülekanne ühelt kehalt teisele puudub ja kõik kehade makroskoopilised parameetrid jäävad muutumatuks. Temperatuur on füüsikaline parameeter sama kõigi termilises tasakaalus olevate kehade jaoks. Temperatuuri mõiste juurutamise võimalus tuleneb kogemusest ja nn termodünaamika nullseadus. Termodünaamilises tasakaalus olevate kehade süsteemis võivad mahud ja rõhud olla erinevad, kuid temperatuurid on tingimata samad. Seega iseloomustab temperatuur isoleeritud kehade süsteemi termodünaamilise tasakaalu seisundit.

Temperatuur T, surve R ja mahtV – makroskoopilised kogused iseloomustades tohutu hulga molekulide olekut, s.t. gaasi seisukord üldiselt Gaasitermomeetrid. Konstantse mahuga gaasitermomeetri kalibreerimiseks saate mõõta rõhku kahel temperatuuril (näiteks 0 °C ja 100 °C), joonistada punktid p 0 ja p 100 graafikule ning tõmmata nende vahele sirge. Sel viisil saadud kalibreerimiskõvera abil saab määrata muudele rõhkudele vastavad temperatuurid.

Graafiku ekstrapoleerimisel madalate rõhkude piirkonnale on võimalik määrata "hüpoteetiline" temperatuur, mille juures gaasi rõhk oleks null. Kogemused näitavad, et see temperatuur on -273,15 ° C ja ei sõltu gaasi omadustest. Inglise füüsik W. Kelvin (Thomson) soovitas 1848. aastal kasutada uue temperatuuriskaala (Kelvini skaala) koostamiseks gaasirõhu nullpunkti. Sellel skaalal on temperatuuriühik sama, mis Celsiuse skaalal, kuid nullpunkt on nihutatud:T= t +273,15. Ideaalne gaas on gaas, mis koosneb kaduvalt väikestest sfäärilistest molekulidest, mis interakteeruvad üksteisega ja seintega ainult elastsete kokkupõrgete ajal. Ideaalne gaas (mudel) 1. Hulk suurest hulgast molekulidest massiga m0, molekulide suurused jäetakse tähelepanuta (molekulid võetakse materiaalsete punktidena) 2. Molekulid asuvad üksteisest suurel kaugusel ja liiguvad juhuslikult. 3. Molekulid interakteeruvad elastsete kokkupõrgete seaduste järgi, molekulide vahelised tõmbejõud jäetakse tähelepanuta. 4. Molekulide kiirused on varieeruvad, kuid teatud temperatuuril jääb molekulide keskmine kiirus konstantseks. Reaalne gaas 1. Reaalse gaasi molekulid ei ole punktmoodustised, molekulide läbimõõdud on vaid kümme korda väiksemad kui molekulide vahekaugused. 2. Molekulid ei interakteeru elastse kokkupõrke seaduste järgi