Читайте также:
|
Поняття температури - одно з найголовніший в молекулярній фізиці. Для встановлення кількісного визначення температури необхідно ввести поняття теплової рівноваги. Пояснимо це. Візьмемо кілька тіл (систему тіл):нагріємо залізо (тіло А), воду при кімнатній температурі (тіло Б) лід (тіло В). Введемо умовний запис, що показує, при теплообміні між цими тілами проходить зміна енергії тіл:
А →Б →ВНапрям стрілок вказує, від якого тіла і до якого передається енергія при теплообміні. Енергія при теплообміні завжди передається від тіл з більш високою температурою до тіл з більш низькою. В результаті настає стан системи тіл, при якому теплообмін між тілами системи буде відсутній. Такий стан називається тепловою рівновагою. Тіла, що знаходяться в тепловій рівновазі, мають однакові температури.
Якщо система тіл знаходиться в стані теплової рівноваги, то об`єм, температура її частин і інші характеристики стану не змінюються з часом. Властивість температури визначити напрям теплового обміном між тілами є головним в термодинаміці.
При змінні температури змінюється розміри тіл, їх об`єми, електричні опори та інші властивості. Взагалі, в більшості всіх фізичних і хімічних явищ виявляється залежність від температури. Таким чином, температуру можна визначити по змінні якої-небудь зручної для вимірювання фізичної властивості даної речовини.
Для однозначного визначення температури необхідно вибирати термометричне тіло і температурний параметр.
В якості термометричного тіла для визначених інтервалів температур можна вибрати газ (наприклад, водень) або рідину (ртуть, спирт). Температурним параметром у них є об`єм.
Температурним параметром може бути електричний опір деяких напівпровідників і провідників, інтенсивність випромінювання і т.д.
Температурний параметр повинен змінюватися з температурою неперервно і монотонно, тобто, він не повинен мати однакові значення при різних температурах.
В теперішній час застосовують тільки дві температурних шкали: термодинамічну, градуйовану в келвінах (ºК), і Міжнародну практичну, градуйовану в градусах Цельсія (ºС)
Термодинамічна температура (Т) і температура по Міжнародній практичній шкалі (t) зв`язаній співвідношенням
(8.2.1)
Фізичний зміст поняття температури буде розкриватись по мірі вивчення, молекулярно – кінетичної теорії газів і основ термодинаміки.
Між параметрами V, р, Т існує однозначне співвідношення. В загальному виді це рівняння стану. Завжди по двох параметрах можна знайти третій.
- середня кінетична енергія хаотичного руху молекул газу пропорційна абсолютній температурі.
Стала Больцмана. Дане співвідношення отримав австрійський фізик Больцман. Він показав, що середня кінетична енергія поступального руху молекул газу лінійно залежить від температури.
Коефіцієнт пропорційності, що входить до формули, називається сталою Больцмана, його значення: k = 1,38·10-23 Дж/К.
Для вимірювання температури можна використати довільні одиниці енергії. Проте історично склалося так, що для вимірювання температури було запропоновано спеціальні одиниці – градуси. Причина цього в тому, що вимірювати температуру навчилися раніше, ніж було з’ясовано її фізичний зміст. Саме стала Больцмана є тим коефіцієнтом, який переводить одиниці енергії в градуси.
Стала Больцмана – це фундаментальна фізична стала, яка пов’язує температуру в енергетичних одиницях з температурою у кельвінах. Чисельно дорівнює зміні кінетичної енергії однієї молекули ідеального газу зі зміною температури газу на 1 К.
Абсолютна температура. Абсолютна температура (або просто температура) – це макроскопічний параметр, який характеризує внутрішній тепловий стан тіла і визначається рухом величезної кількості його структурних елементів. У цьому розумінні температура є статистичною величиною, і тому поняття температури має сенс лише для величезної кількості молекул. Не можна говорити про температуру однієї або кількох (небагатьох) молекул, про «гарячі» або «холодні» молекули. Поняття температури втрачає сенс, наприклад, щодо газу в космічному просторі, де концентрація молекул настільки незначна, що вони не утворюють газу в звичайному розумінні цього слова.
Співвідношення між температурою і середньою кінетичною енергією руху молекул, яке було установлено для ідеального газу, справджується для будь-яких речовин, рух атомів або молекул яких підлягає законам механіки Ньютона. Воно справджується для рідин і твердих тіл, у яких атоми можуть лише коливатись біля положень рівноваги у вузлах кристалічних граток.
Абсолютна температура – фізична скалярна величина, яка визначається середньою кінетичною енергією хаотичного поступального руху молекул.
Абсолютна температура, як видно з формули 
не може бути від’ємною, бо всі величини, що стоять у лівій частині формули, явно додатні. Отже, найменше можливе значення температури Т=0, якщо тиск р або V дорівнюють нулю.
Абсолютний нуль температури – це гранична температура, за якої тиск ідеального газу прямує до нуля за умови фіксованого об’єму (або об’єм ідеального газу прямує до нуля за умови незмінного тиску).
Дата добавления: 2015-11-14; просмотров: 133 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Між атомами і молекулами діють сили притягання і відштовхування. | | | Рівняння стану ідеального газу (Клапейрона-Менделєєва). Суміш ідеальних газів, закон Дальтона. |