11.Атмосферное давление и его измерение. Барометрическая формула.

Атмосферное давление — давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. Атмосферное давление измеряется барометром. Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно 760 мм рт.ст. (Международная стандартная атмосфера — МСА, 101,325 кПа).

Давление атмосферы было измерено в начале XVII Э.Торричелли по высоте поднятия ртути в вертикальной трубке, введённая тогда единица измерения давления – мм рт. ст. используется и в настоящее время.

1 мм рт.ст.=133,3 Па (4/3 гПа).

Барометрическая формула — зависимость давления или плотности газа от высоты в поле тяжести.

Для идеального газа, имеющего постоянную температуру и находящегося в однородном поле тяжести (во всех точках его объёма ускорение свободного падения одинаково), барометрическая формула имеет следующий вид:

P=P₀exp(‒Мgh/RT) (Р- давление газа в слое, расположенном на высоте h, P₀ - давление на нулевом уровне, M - молярная масса, R – универс. газовая постоянная=8,3145Дж/(К*моль)).

23.Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности.

Теплопроводность - это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела ( атомами, молекулами, электронами и т.п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Теплопередача – процесс обмена внутренними энергиями, не сопровождающийся совершением макроскопической работы.

Явление теплопроводности описывается экспериментально установленным законом Фурье. Плотность потока тепла пропорциональна в одномерном случае производной температуры по координате q=‒ædТ/dх, где коэффициент теплопроводности æ выражается через микроскопические величины следующим образом: æ=1/3ρvλс_v.

12.Температура и её измерение. Температурные шкалы Цельсия и Кельвина. Идеальный газ. Уравнение Менделеева-Клапейрона.

1.Температура – макроскопический параметр, характеризующий термодинамическую систему в состоянии термодинамического равновесия, т. е. нет смысла спрашивать о температуре одной молекулы или температуре кипятка, в котором плавает кусок льда.

2. С точки зрения МКТ температура характеризует интенсивность теплового движения молекул, например для идеального газа она пропорциональна кинетической энергии поступательного движения молекул.

3. Для количественного измерения температуры используются температурные шкалы. Шкала Цельсия строится по двум реперным точкам – нормальной точке плавления льда и нормальной точке кипения воды. Нормальная точка плавления льда (0^оС) – равновесная температура чистого льда и насыщенной воздухом воды при нормальном давлении (760 мм рт. ст.). Вторая точка – температура кипения воды при нормальном давлении (100^оС). Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры.

Кельвин (K) — единица измерения температуры в Международной системе единиц (СИ), предложена в 1848 году. Один кельвин равен 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды. Начало шкалы (0 К) совпадает с абсолютным нулём. Пересчёт в градусы Цельсия: 1°С=-273,15К (температура тройной точки воды - 0,008°C). Единица названа в честь английского физика Уильяма Томсона, которому было пожаловано звание лорд Кельвин Ларгский из Айршира. В свою очередь, это звание пошло от реки Кельвин (River Kelvin), протекающей через территорию университета в Глазго. До 1968 года кельвин официально именовался градусом Кельвина.

Выясним теперь молекулярно-кинетический смысл температуры. Для этого умножим ур-е МКТ на объём V:

PV=2/3NЕ_к. Таким образом, произведение давления на объём пропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа. С другой стороны для идеального газа справедливо уравнение Клапейрона-Менделеева: РV=νRT (v=m/M - количество вещества ню, R – универс. газовая постоянная=8,3145Дж/(К*моль)). Сравнивая эти формулы можно сделать однозначный вывод о том, что произведение давления и объёма для данной массы газа определяется с одной стороны температурой газа, а с другой стороны – кинетической энергией поступательного движения молекул Удобно за меру температуры взять величину Θ=2/3Е_к/N, При этом формула (PV=2/3NЕ_к) принимает вид PV = N Θ, напоминающий уравнение Клапейрона-Менделеева. Величина Θ называется энергетической температурой и должна измеряться в джоулях, однако по историческим причинам для измерения температуры в термодинамике используется кельвин (К). Отношение Θ/T называется постоянной Больцмана k=1,38 10^‒23Дж/К. Основное уравнение МКТ теперь принимает вид: P=nkT.