Základná rovnica ICB a teploty meranie

Učenie procesy prebiehajúce v štatistických systémov, minimálna veľkosť častíc je zložitý a veľký počet z nich. Zoberme si samostatne každá častica je prakticky nemožné, ale zaviesť štatistické veličiny: priemerná rýchlosť častíc, ich koncentrácie, hmotnosti častíc. Vzorec charakterizujúce stav systému s mikroskopickými parametrami, sa nazýva základná rovnica molekulárnou kinetickej teórie plynov (ICB).

Trochu o priemernej rýchlosti častíc

Stanovenie rýchlosti častíc bolo vykonané prvýkrát experimentálne. Známy z učebného experimentu vykonaného Otto Shternom, nechá sa vytvoriť obraz o rýchlosti častíc. Experiment skúmal pohyb strieborných atómov v otočných valcov: prvá pevnú inštaláciu, a keď sa otáča pri určitej uhlovej rýchlosti.

Výsledkom je, že sa zistilo, že rýchlosť molekúl strieborných prekročí rýchlosť zvuku a je 500 m / s. Faktom je celkom zaujímavé, pretože takéto rýchlosti častíc látok človek tvrdo pociťovať.

dokonalý plyn

Pokračovať v štúdiu možné iba v systéme, parametre, ktoré definujú priame merania môže byť pomocou fyzických zariadení. Rýchlosť sa meria tachometer, ale myšlienka je pripojiť rýchlomer do jedinej častice, je absurdné. Priamo meria len makroskopické parameter, týkajúce sa pohybu častíc.

Zoberme si tlak plynu. Tlak na steny nádoby je vytvorený zasahuje molekuly plynu nachádzajúce sa v zásobníku. Zvláštnosť plynného skupenstva - celkom veľké vzdialenosti medzi malými časticami a ich vzájomnej interakcii. To umožňuje priamo merať tlak.

Každý systém interagujúcich telies je charakterizovaná potenciálnu energiu a kinetickú energiu pohybu. Reálny plyn - komplexný systém. Variabilita potenciálna energia vzdoruje systematizáciu. Problém môže byť riešený zavedením modelu, charakteristické vlastnosti nosného plynu strhne zložitosť interakcie.

Ideálny plyn - stav hmoty, v ktorom interakcia častíc je zanedbateľné, je potenciálna energia interakcie blíži nule. To možno považovať za jedinú významnú kinetickú energiu, ktorá je závislá na rýchlosti častíc.

Ideálne tlaku plynu

Identifikovať vzťah medzi tlakom plynu a rýchlosti častíc umožňuje jeho základné rovnice MKT ideálny plyn. Častice pohybujúce sa v nádobe, v kolízii so stenou sa vysiela impulz, ktorého hodnota môže byť určená na základe II Newtonovho zákona:

• FΔt = 2m ₀ v _x

Zmena hybnosť častíc v elastickej šok súvisiace so zmenou horizontálny komponent jeho rýchlosti. F - sila vyvinutá častíc na stenu krátkeho času t; m ₀ - hmotnosť častice.

Na povrchu S v priebehu doby At oblasti privrátenej všetky častice plynu pohybujúce sa smerom k povrchu s rýchlosťou v _x a umiestnený v objeme vojne Sυ _Ix At. Ak je koncentrácia častíc n presne polovica molekúl sa pohybuje na stenu, druhú polovicu - v opačnom smere.

Zváženie kolízie častíc, môžeme napísať Newtonov zákon pre sily pôsobiace na platforme:

• FΔt = nm ₀ v _x ² SΔt

Pretože tlak plynu je definovaný ako pomer sily pôsobiace kolmo na povrch, posledná oblasť možno zapísať:

• p = F: S = ₀ nm v _x ²

Tento vzťah rovnice ako základný ICB popísať celý systém, tj. K. pohyb iba v jednom smere.

Maxwell distribúcia

Trvalé časté kolízie častíc plynu so stenami a vzájomne vedú k vytvoreniu určitej štatistické rozdelenie rýchlosti častíc (energie). Smer vektorov rýchlosti sú rovnako pravdepodobné. Toto rozdelenie bolo nazvané distribúcie Maxwell. V roku 1860 bol tento vzorec bol odvodený J. Maxwell pod ICB. Hlavné parametre distribučné práva sa nazýva rýchlosť: pravdepodobne zodpovedá maximálna hodnota krivky a stredné kvadratické _Q V = √ 2> - stredná kvadratická na rýchlosti častíc.

Zvýšenie teploty plynu zodpovedá zvýšenie hodnoty rýchlosti.

na tom, že všetky rýchlosti sú rovnaké, a ich moduly majú rovnaký význam báze, možno považovať:

• 2> = x ^2> + y ^2> + Z ^2> kde: x ^2> = 2> 3

Základná rovnica MKT s priemernými hodnotami tlaku plynu má tvar:

• p = ₀ nm 2> 3.

Tento vzťah je unikátny v tom, že definuje vzťah medzi mikroskopickými parametre: rýchlosť, hmotnosť tlaku častíc, hustota častíc a plynu, ako celok.

Použitie pojmu kinetická energia častice, základné rovnice MKT možno prepísať:

• p = 2 nm ₀ 2> 6 = 2n K> 3

Tlak plynu je úmerná strednej hodnoty kinetickej energie jeho častíc.

teplota

Je zaujímavé, že pre konštantné množstvo plynu v uzavretej nádobe môže byť pripojený na tlaku plynu a na strednú hodnotu častíc kinetickej energie. vyznačujúci sa tým, meranie tlaku môže byť vykonané meranie energie častíc.

Ako sa zúčastniť? Čo môže byť v porovnaní s množstvom kinetickej energie? Toto množstvo je teplota.

Teplota - meradlom je tepelný stav látok. Pre jeho meranie používa teplomer, akcie založené ktorý dal tepelnej rozťažnosti pracovnej tekutiny (alkohol, ortuť) za zahrievania. Stupnica teplomeru stanovená experimentálne. Zvyčajne to dať značky zodpovedajú polohe pracovnej tekutiny v určitej fyzikálne procesy prebiehajúce pri tepelnom nezmenenom stave (pri bode varu, topenia ľadu). Rôzne teplomery majú rôzne meradlá. Napríklad stupnice Celsius, Fahrenheit.

Univerzálny teplotný rozsah

Oveľa zaujímavejšie z hľadiska nezávislosti pracovných vlastností tela možno považovať za plynovým teplomerom. Ich rozsah nie je závislá na type použitého plynu. V také môžu zariadení rozlíšiť hypoteticky teplotu, pri ktorej plyn má tendenciu nulovom tlaku. Výpočty ukazujú, že táto hodnota zodpovedá -273.15 ° ^C Teplotný rozsah (absolútna teplotná stupnica alebo stupnica Kelvin) bol zavedený v roku 1848 rok. Pre hlavný bod tohto rozsahu sa možnej teploty nultého tlaku plynu. Mierka jednotka interval rovná jednotkovou hodnotou Celzia. Zaznamenajte základné rovnice pomocou ILC teplota je oveľa pohodlnejšie pri štúdiu procesov plynov.

Komunikácia tlak a teplota

Empiricky možné zabezpečiť tlak plynu je úmerný jeho teplote. V rovnakej dobe zistené, že tlak je priamo úmerná koncentrácii častíc:

• P = NKT,

kde T - absolútna teplota, K-konštantou rovnou 1,38 • 10 ^-23 J / K.

Základná hodnota, ktorá má konštantnú hodnotu pre všetky plyny, tzv Boltzmannova konštanta.

Porovnanie tlaku závislosť teploty ICB a plynu Základná rovnica možno zapísať:

• = 3kT: 2

Priemerná hodnota kinetickej energie molekúl plynu pohybu je úmerný jeho teplote. To znamená, že teplota je mierou kinetickej energie pohybu častíc.