Die basiese vergelyking van ICB en temperatuur meting

Leer prosesse wat in statistiek stelsels, 'n minimum deeltjiegrootte is ingewikkeld en 'n groot aantal van hulle. Oorweeg afsonderlik elke deeltjie is bykans onmoontlik, maar stel statistiese hoeveelhede: die gemiddelde snelheid van die deeltjies, hul konsentrasie, die deeltjie massa. Formule wat kenmerkend is van die toestand van die stelsel met die mikroskopiese parameters, bekend as die fundamentele vergelyking van molekulêre kinetiese teorie van gasse (ICB).

'N bietjie oor die gemiddelde snelheid van die deeltjies

Die bepaling van die snelheid van die deeltjies is vir die eerste keer eksperimenteel gedoen. Bekend van die kurrikulum eksperiment uitgevoer Otto Shternom, toegelaat word om 'n foto van die deeltjie snelhede te skep. Die eksperiment ondersoek die beweging van die silwer atome in roterende silinders: eerste stilstaande installasie, dan wanneer dit roteer teen 'n sekere hoeksnelheid.

As gevolg hiervan, is daar gevind dat die koers van silwer molekules groter as die spoed van klank en is 500 m / s. Die feit is baie interessant, aangesien so 'n snelheid van die deeltjies in stowwe n persoon om hard voel.

perfekte gas

Om voort te gaan haalbaar om te studeer net in die stelsel, kan die parameters wat direkte metings definieer wees met behulp van die fisiese toestelle. Spoed word gemeet snelheidsmeter, maar die idee is om 'n snelheidsmeter heg aan 'n enkele deeltjie is absurd. Direk te meet net makroskopiese parameter wat verband hou met die beweging van die deeltjies.

Oorweeg die gas druk. Die druk op die muur vaartuig geskep tref gasmolekules teenwoordig in die vaartuig. Die vreemd van die gastoestand van materie - 'n redelike groot afstande tussen die klein deeltjies en hul interaksie met mekaar. Dit maak dit moontlik om die druk direk te meet.

Enige stelsel van interaksie liggame word gekenmerk deur die potensiële energie en kinetiese energie van beweging. Real gas - 'n komplekse stelsel. Die variasie van die potensiële energie tart sistematisering. Probleem opgelos kan word deur die instelling van 'n model, die kenmerkende eienskappe van die draer gas vee weg die kompleksiteit van interaksie.

'N ideale gas - 'n toestand van materie waarin die interaksie van deeltjies is weglaatbaar, die potensiële energie van die interaksie neig na nul. Dit kan slegs oorweeg beduidende kinetiese energie, wat afhanklik is van die deeltjie snelheid.

Ideale gas druk

Identifiseer die verhouding tussen gasdruk en snelheid van die deeltjies kan sy basiese vergelyking MKT ideale gas. 'N Deeltjie beweeg in 'n vaartuig, in die botsing met die muur dit stuur 'n pols waarvan die waarde bepaal kan word wat gebaseer is op II Newton se:

• FΔt = 2m ₀ v _x

Die verandering van die deeltjie momentum in rek skok wat verband hou met die verandering van die horisontale komponent van sy snelheid. F - die krag deur die deeltjies uitgeoefen op die muur vir 'n kort tyd t; m ₀ - massa van die deeltjies.

Op die oppervlak S tydens die tyd Δt area in die gesig staar al gasdeeltjies beweeg na die oppervlak met snelheid v _x en die hand gesit in die silinder volume Sυ _x Δt. Wanneer die deeltjie konsentrasie N presies die helfte molekules beweeg na die muur, die tweede helfte - in die teenoorgestelde rigting.

Met inagneming van die botsing van die deeltjies, kan ons Newton se skryf vir die krag wat op die platform:

• FΔt = nm ₀ v _x ² SΔt

Sedert die gas druk word gedefinieer as die verhouding van die krag loodreg optree om die oppervlak, kan die laaste gebied geskryf:

• p = F: S = nm ₀ v _x ²

Hierdie verhouding vergelyking as 'n basiese ICB kan die hele stelsel te beskryf, met ander woorde. K. Die beweging net in een rigting.

Maxwell verspreiding

Aanhoudende gereelde botsings van die gasdeeltjies met die mure en mekaar lei tot die vestiging van 'n sekere statistiese verspreiding van die deeltjie snelheid (energie). Rigting van die snelheid vektore ewe waarskynlik. Sulke verspreiding is bekend as die Maxwell verspreiding. In 1860, was hierdie patroon afgelei J. Maxwell onder ICB. Die belangrikste parameters van die verspreiding wet genoem spoed: waarskynlik ooreenstem met die maksimum waarde van die kurwe en die gemiddelde vierkante _q v = √ 2> - die gemiddelde vierkante snelheid van die deeltjies.

Die toename in die gas temperatuur ooreenstem met 'n toename die snelheid waardes.

Gebaseer op die feit dat al die snelhede gelyk, en hulle onderskeie modules dieselfde betekenis, kan oorweeg word:

• 2> = x ^2> + y ^2> + z ^2> waar: x ^2> = 2> 3

Die basiese vergelyking MKT met die gemiddeld waardes van gas druk in die vorm:

• p = nm ₀ 2> 3.

Hierdie verhouding is uniek in die sin dat dit definieer die verhouding tussen die mikroskopiese parameters: spoed, massa van die deeltjies, deeltjie digtheid en gas druk as 'n geheel.

Die gebruik van die konsep van kinetiese energie van die deeltjies, kan die basiese vergelyking MKT herskryf:

• p = 2nm ₀ 2> 6 = 2n k> 3

Die gas druk is eweredig aan die gemiddelde waarde van die kinetiese energie van die deeltjies.

temperatuur

Interessant genoeg, vir die konstante bedrag van gas in die geslote houer gekoppel kan word die gas druk en die gemiddelde waarde van deeltjie kinetiese energie. waarin die druk meting uitgevoer kan word deur die meting van die energie van die deeltjies.

Hoe om in te skryf? Wat kan vergelyk word met die hoeveelheid kinetiese energie? Hierdie hoeveelheid is die temperatuur.

Temperatuur - maatstaf van die hitte staat stowwe. Vir die meting gebruik 'n termometer, gebaseer aksies wat sit die termiese uitsetting van die werkende vloeistof ( 'n alkohol, kwik) onder verwarming. Die skaal van die termometer eksperimenteel vasgestel. Gewoonlik is dit tags wat ooreenstem met die werkende vloeistof posisie by 'n sekere fisiese prosesse wat tydens termiese onveranderde vorm (kookwater, smelt ys) gee. Verskeie termometers het verskillende skale. Byvoorbeeld, die skaal Celsius, Fahrenheit.

Universal temperatuurspeling

Meer interessant in terme van die onafhanklikheid van die werk eienskappe van die liggaam kan beskou word as 'n gas termometer. Hul reeks is nie afhanklik van die tipe van gas gebruik. In so 'n kan 'n toestel hipoteties temperatuur waarteen die gas na nul neig druk onderskei. Berekeninge toon dat hierdie waarde ooreenstem met -273,15 ° ^C. Die temperatuur bereik (absolute temperatuurskaal of die Kelvin skaal) is in 1848 jaar bekend gestel. Vir die belangrikste punt van hierdie skaal het nulde gasdruk moontlik temperatuur. Skaal eenheid interval gelyk aan die aantal eenhede Celsius. Rekord basiese vergelyking met behulp van ILC temperatuur is meer gerieflik in die bestudering van gas prosesse.

Kommunikasie druk en temperatuur

Empiries kan 'n mens seker maak die gas druk is eweredig aan die temperatuur. Terselfdertyd het bevind dat die druk is direk eweredig aan die konsentrasie van deeltjies:

• P = nkT,

waar T - absolute temperatuur, k-konstante gelyk aan 1,38 • 10 ^-23 J / K

Die fundamentele waarde met 'n konstante waarde vir alle gasse, bekend as die Boltzmann konstante.

Vergelyk die druk afhanklikheid van die temperatuur en gas ICB basiese vergelyking kan geskryf word:

• te> = 3kT: 2

Die gemiddelde waarde van die kinetiese energie van die gasmolekules beweging is eweredig aan die temperatuur. Dit wil sê, die temperatuur is 'n maatstaf van die kinetiese energie van die deeltjie beweging.