Persamaan asas ICB dan suhu pengukuran

Pembelajaran proses yang berlaku dalam statistik sistem, sekurang-kurangnya saiz zarah adalah rumit dan besar beberapa daripada mereka. Mempertimbangkan secara berasingan setiap zarah adalah hampir mustahil, bagaimanapun memperkenalkan kuantiti statistik: halaju purata zarah, tumpuan mereka, jisim zarah. Formula mencirikan keadaan sistem dengan parameter mikroskopik, yang dipanggil persamaan asas teori kinetik molekul gas (ICB).

Sedikit mengenai halaju purata zarah

Menentukan halaju zarah telah dijalankan buat kali pertama uji kaji. Diketahui dari eksperimen kurikulum yang dijalankan Otto Shternom, dibenarkan untuk membuat gambar halaju zarah. Eksperimen disiasat gerakan atom perak dalam silinder berputar: pemasangan pegun pertama, kemudian apabila ia berputar pada halaju sudut tertentu.

Hasilnya, didapati bahawa kadar molekul perak melebihi kelajuan bunyi dan 500 m / s. Hakikatnya adalah agak menarik, kerana halaju seperti zarah dalam bahan-bahan seseorang berasa sukar.

gas sempurna

Untuk terus belajar dilaksanakan hanya dalam sistem, parameter yang menentukan ukuran terus boleh menggunakan peranti fizikal. Kelajuan diukur speedometer, tetapi idea ini adalah untuk melampirkan speedometer untuk zarah tunggal tidak masuk akal. Terus mengukur hanya parameter makroskopik yang berkaitan dengan pergerakan zarah-zarah.

Pertimbangkan tekanan gas. Tekanan pada dinding kapal dicipta menyerang molekul gas di dalam kapal. The keanehan keadaan gas perkara - satu jarak yang agak besar antara zarah kecil dan interaksi mereka dengan satu sama lain. Ini membolehkan untuk terus mengukur tekanan.

Mana-mana sistem badan berinteraksi dicirikan oleh tenaga keupayaan dan tenaga kinetik gerakan. gas sebenar - satu sistem yang kompleks. Kepelbagaian tenaga keupayaan menentang sistematisasi. Masalah boleh diselesaikan dengan memperkenalkan model, ciri ciri gas pembawa menyapu dari kerumitan interaksi.

Gas ideal - satu keadaan jirim di mana interaksi zarah diabaikan, tenaga keupayaan interaksi cenderung kepada sifar. Ia hanya boleh dianggap tenaga kinetik yang ketara, yang bergantung kepada halaju zarah.

Tekanan Gas Ideal

Mengenal pasti hubungan antara tekanan gas dan halaju zarah membolehkan persamaan MKT gas asas ideal. A zarah bergerak dalam kapal, dalam perlanggaran dengan dinding ia menghantar nadi yang nilainya boleh ditentukan berdasarkan II undang-undang Newton:

• FΔt = 2m ₀ v _x

Menukar momentum zarah dalam kejutan anjal yang berkaitan dengan perubahan komponen mendatar halajunya. F - daya yang dikenakan oleh zarah di dinding untuk kali t ringkas; m ₀ - jisim zarah.

Pada S permukaan semasa masa kawasan Δt menghadap semua zarah gas bergerak ke arah permukaan dengan halaju v _x dan dilupuskan dalam jumlah silinder Sυ _x Δt. Apabila kepekatan zarah n betul-betul separuh molekul bergerak ke dinding, separuh kedua - ke arah yang bertentangan.

Setelah mempertimbangkan perlanggaran zarah, kita boleh menulis undang-undang Newton untuk daya yang bertindak ke atas platform:

• FΔt = nm ₀ v _x ² SΔt

Kerana tekanan gas yang ditakrifkan sebagai nisbah daya yang bertindak serenjang dengan permukaan ke kawasan yang kedua, kita boleh menulis:

• p = F: S = nm ₀ v _x ²

Persamaan berhubung sebagai ICB asas boleh menggambarkan keseluruhan sistem, iaitu. K. Usul itu hanya dalam satu arah.

pengedaran Maxwell

perlanggaran kerap berterusan zarah gas dengan dinding dan setiap plumbum yang lain dengan penubuhan taburan statistik tertentu halaju zarah (tenaga). Arah vektor halaju adalah sama mungkin. Pengagihan tersebut telah dipanggil taburan Maxwell. Pada tahun 1860, corak ini diambil J. Maxwell bawah ICB. Parameter utama undang-undang pengedaran dipanggil kelajuan: mungkin sepadan dengan nilai maksimum keluk dan min persegi _q v = √ 2> - halaju persegi min zarah.

Peningkatan suhu gas sepadan dengan peningkatan nilai halaju.

Berdasarkan hakikat bahawa semua halaju adalah sama, dan modul mereka mempunyai maksud yang sama, boleh dipertimbangkan:

• 2> = x ^2> + y ^2> + z ^2> di mana x ^2> = 2> 3

Persamaan MKT asas dengan nilai purata tekanan gas mengambil bentuk:

• p = nm ₀ 2> 3.

Hubungan ini adalah unik kerana ia mentakrifkan hubungan antara parameter mikroskopik: kelajuan, jisim zarah, ketumpatan zarah dan gas tekanan secara keseluruhan.

Dengan menggunakan konsep tenaga kinetik zarah, MKT persamaan asas boleh ditulis semula:

• p = 2nm ₀ 2> 6 = 2n k> 3

Tekanan gas adalah berkadar dengan nilai min tenaga kinetik zarah.

suhu

Menariknya, bagi jumlah berterusan gas di dalam bekas tertutup boleh disambungkan tekanan gas dan nilai min zarah tenaga kinetik. mana pengukuran tekanan boleh dilakukan dengan mengukur tenaga zarah.

Bagaimana untuk masuk? Apa nilai boleh dibandingkan dengan tenaga kinetik? kuantiti ini adalah suhu.

Suhu - ukuran bahan negeri haba. Untuk pengukuran menggunakan termometer, tindakan berdasarkan yang meletakkan pengembangan haba bendalir kerja (alkohol, merkuri) di bawah pemanasan. Skala termometer ditubuhkan uji kaji. Biasanya ia memberi tag sepadan dengan meletakkan bendalir kerja pada proses fizikal tertentu yang berlaku semasa keadaan tidak diubah haba (air panas yang menggelegak, lebur ais). Pelbagai termometer mempunyai skala yang berbeza. Sebagai contoh, skala Celsius, Fahrenheit.

julat suhu Universal

Lebih menarik dari segi kebebasan sifat-sifat kerja badan boleh dianggap sebagai termometer gas. Rangkaian mereka tidak bergantung kepada jenis gas yang digunakan. Dalam apa-apa peranti yang dapat membezakan secara hipotesis suhu di mana gas cenderung kepada tekanan sifar. Pengiraan menunjukkan bahawa ini nilai sepadan dengan -273,15 ^° C suhu skala (mutlak suhu skala atau Kelvin skala) telah diperkenalkan pada tahun 1848. Untuk Inti segala skala ini mengambil suhu tekanan gas 0 mungkin. selang unit skala sama dengan Celsius nilai seunit. persamaan asas rekod menggunakan suhu ILC adalah lebih mudah untuk belajar proses gas.

tekanan komunikasi dan suhu

Secara empirikal yang dapat memastikan tekanan gas adalah berkadar dengan suhu. Pada masa yang sama mendapati bahawa tekanan adalah berkadar terus dengan kepekatan zarah:

• P = NKT,

di mana T - suhu mutlak, k-malar bersamaan dengan 1.38 • 10 ^-23 J / K.

Asas nilai Mempunyai berterusan nilai untuk semua gas, yang dipanggil pemalar Boltzmann.

Membandingkan pergantungan tekanan suhu dan gas ICB persamaan asas boleh ditulis:

• untuk> = 3kT: 2

Nilai min tenaga kinetik pergerakan molekul gas adalah berkadar dengan suhu. Iaitu, suhu adalah ukuran tenaga kinetik pergerakan zarah.