19. Тепловое движение. Абсолютная температура как мера средней кинетической

энергии частиц. Абсолютный нуль.Температура и ее измерение

Макроскопические параметры относятся к газу в целом – объем, давление, масса всего газа. Макроскопические параметры можно измерить с помощью приборов.

Микроскопические параметры – относятся к отдельным молекулам- масса одной молекулы, средняя скорость, средняя кинетическая энергия движения молекул, размер молекулы

Основное уравнение МКТ для идеального газа устанавливает связьмакроскопического параметра – давления – с микроскопическими параметрами газа - средняя кинетическая энергия и концентрация молекул.

Для того, чтобы узнать среднее значение кинетической энергии молекул или их концентрацию в отдельности, нужны измерения еще какой-то физической величины, связанной со средней кинетической энергией молекул. Такой величиной является температура.

Температураявляется мерой средней кинетической энергии движения молекул вещества.

Понятие температуры водится для состояния теплового равновесия.

Тепловое равновесие – это такое состояние, при котором все макроскопические параметры сколь угодно долго остаются неизменными.

Любое макроскопическое тело или группа макроскопических тел при неизменных внешних условиях самопроизвольно переходит в состояние теплового равновесия.

Температурахарактеризует состояние теплового равновесия системы тел: все тела системы, находящиеся друг с другом в тепловом равновесии, имеют одну и ту же температуру.

Для измерения температуры можно воспользоваться изменением любой макроскопической величины: объема, давления, электрического сопротивления и т.д.

Абсолютная температурная шкала

Более удобно измерять температуру в градусах. Абсолютная шкала называется также шкалой Кельвина.

Температура, измеренная по шкале Кельвина, связана с температурой идеальной газовой шкалы соотношением

Коэффициент пропорциональности называетсяпостоянной Больцмана.

Из определения величины следует, что

Следовательно, температура, определяемая этой формулой, не может быть отрицательной. Наименьшим возможным значением температуры является0,если давление или объем равны нулю.

Предельную температуру, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объеме или объем идеального газа стремится к нулю при неизменном давлении, называют абсолютным нулем температуры.

Нулевая температура по шкале Кельвина соответствует абсолютному нулю, а каждая единица температуры по этой шкале равна градусу по шкале Цельсия.

Единица температуры по шкале Кельвина (один Кельвин, К) равна одному градусу Цельсия:

1 К = 1 ⁰С

Значения температуры, измеренные по шкалам Кельвина и Цельсия, связаны соотношением

T_K=t_C+273

Уравнение можно записать иначе:

Поскольку N/V= n (концентрация молекул), получаем

Из уравнения

получаем

Среднее значение квадрата скорости молекул

20. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Изопроцессы и их графики.

Уравнение состояние идеального газа связывает между собой основные макроскопические параметры –давление, объем и температуру.

Запишем основное уравнение идеального газа

Выразим концентрацию молекул через объем газа

Выразим число молекул через количество вещества

Подставим результат в выражение для концентрации молекул

И окончательно заменим концентрацию в основном уравнении:

Назовем универсальной газовой постояннойRпроизведение постоянной Больцмана на постоянную Авогадро:

Посчитаем значение R:

Мы получили уравнение состояния идеального газа, или уравнениеКлапейрона-Менделеева

или

Изопроцессаминазываются процессы, протекающие с постоянной массой газа при неизменном значении одного из параметров P,V или T.

Изотермическийпроцесс происходитприпостоянной температуре T= const

Условия протекания изотермического процесса – достаточно медленная скорость для того, чтобы успел произойти теплообмен с окружающей средой

Изобарныйпроцесс происходит при постоянномдавлении p= const

Условия протекания изобарного процесса – подвижный поршень, эластичные стенки сосуда

Изохорныйпроцесс происходитпри постоянном объеме V= const

Условия протекания изохорного процесса - жесткий сосуд с постоянным объемом

Адиабатный процесс–происходит без теплообмена с окружающей средой, Q=0.

Условия протекания адиабатного процесса - это быстрые процессы, при которых теплообмен со средой не успевает произойти. Примеры – расширение газа в пустоту, все процессы в атмосфере.