imageszavisimost-srednej-kineticheskoj-energii-chastits-ot-absoljutnoj-temperatury-thumb.jpg

Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул

Есть и абсолютная шкала температур. 1. Чему равен абсолютный нуль температуры по шкале Цельсия? Температура – это физический параметр, одинаковый для всех тел, находящихся в тепловом равновесии.

Из опыта известно, что если привести в соприкосновение два тела, горячее и холодное, то через некоторое время их температуры выравниваются. Это свойство позволяет определить параметр состояния, выравнивающийся у всех тел, контактирующих между собой, как величину, пропорциональную средней кинетической энергии частиц в сосуде.

13. Основы молекулярно-кинетической теории газов

С учетом вышесказанного о температуре, основное уравнение молекулярно-кинетической теории можно записать по-другому. Хотя ртуть далеко не идеальный газ, вблизи комнатной температуры ее объем изменяется почти пропорционально температуре. В физике и технике за абсолютную шкалу температур принята шкала Кельвина, названная в честь знаменитого английского физика, лорда Кельвина.

Своеобразие температуры заключается в том, что она не аддитивна (аддитивный – получаемый сложением). Если мысленно разбить тело на части, то температура всего тела не равна сумме температур его частей (длина, объём, масса, сопротивление, и так далее – аддитивные величины). Поэтому температуру нельзя измерять, сравнивая её с эталоном. Вместо температуры , выражаемой в энергетических единицах, введем температуру, выражаемую в привычных для нас градусах.

По этой формуле вводится температурная шкала (в градусах), не зависящая от вещества, используемого для измерения температуры.Абсолютный нуль температуры. Температура, определяемая формулой (9.6), очевидно, не может быть отрицательной, так как все величины, стоящие в левой части этой формулы, заведомо положительны. Это самая низкая температура в природе, та «наибольшая или последняя степень холода», существование которой предсказывал Ломоносов.Абсолютная шкала температур.

Определим коэффициент k в формуле (9.6) так, чтобы один кельвин (1 К) был равен градусу по шкале Цельсия (1°С). Мы знаем значения величины при 0°С и 100°С (см. формулы (9.2) и (9.4)). Это одна из наиболее важных постоянных в молекулярно-кинетической теории.Связь абсолютной шкалы и шкалы Цельсия. Зная постоянную Больцмана, можно найти значение абсолютного нуля по шкале Цельсия.

Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы. Таким образом, выдвинутая ранее догадка о связи температуры со средней скоростью молекул получила надежное обоснование. При приближении температуры к абсолютному нулю энергия теплового движения молекул приближается к нулю.Зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры. Величина R/NА= k в уравнении (31) получила название постоянной Больцманаи представляет собой газовую постоянную, отнесенную к одной молекуле: k = 1,38·10-23 Дж/К-23.

На рис. приведена схема опыта Штерна для определения скорости молекул газа.В нагревателе с поверхности проволоки, раскаленной электрическим током, испаряются атомы серебра. Для того, чтобы молекула пара попала на приемник детектора частиц, она должна пройти через прорези в дисках. Согласно представлениям молекулярно-кинетической теории, существует предел понижения температуры, который соответствует прекращению поступательного движения молекул.

Прекращение хаотического поступательного движения молекул при абсолютном нуле не означает полного прекращения любого движения. Нулевым колебаниям соответствует нулевая энергия — наименьшая энергия, которой могут обладать молекулы вещества. Для измерения температуры наиболее часто применяют термометры. Их действие основано на использовании зависимости объемного расширения веществ от температуры.

3.2. Основное уравнение МКТ газов. Температура

Ее обозначают Т и называют термодинамической температурой (абсолютной температурой). Постоянная Больцмана— физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией. Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. В процессе взаимодействия молекулы со стенкой сосуда между ними возникают силы, подчиняющиеся третьему закону Ньютона.

В результате многочисленных соударений молекул газа между собой и со стенками в сосуде, содержащем большое число молекул, устанавливается некоторое статистическое распределение молекул по скоростям. При этом все направления векторов скоростей молекул оказываются равноправными (равновероятными), а модули скоростей и их проекции на координатные оси подчиняются определенным закономерностям.

Сейчас вы узнаете об этом, а также о том, какова точная связь между температурой и средней кинетической энергией молекул. Давление газа пропорционально произведению числа молекул в единице объема на его термодинамическую температуру. Отметим важнейший факт: абсолютный нуль температуры недостижим!Температура — мера средней кинетической энергии молекул. Возможность введения понятия температуры следует из опыта и носит название нулевого закона термодинамики.

Читайте также: