ICB және температура өлшеу негізгі теңдеуі

статистикалық жүйелерінде жатқан процестерді үйрену, ең төменгі мөлшері бөлшектердің күрделі және олардың үлкен саны болып табылады. жеке қарастырайық әр бөлшектердің жүзінде мүмкін емес, алайда статистикалық мөлшерде енгізу: орташа жылдамдығы бөлшектердің, олардың концентрациясы, бөлшектердің массасы. микроскопиялық параметрлерімен жүйесінің жағдайын сипаттайтын Формула, газдардың молекулалық кинетикалық теориясы (ХКС) іргелі теңдеуді деп аталатын.

бөлшектердің орташа жылдамдығы туралы аз

Анықтау бөлшектердің жылдамдығы эксперименттік алғаш рет жүзеге асырылды. оқу бағдарламасы эксперимент белгілі бөлшектердің жылдамдық суретін жасауға мүмкіндік, Отто Shternom өткізді. эксперимент баллондар айналмалы күміс атомдарының қозғалысын зерттеді: бірінші стационарлық орнату, онда ол белгілі бір бұрыштық жылдамдықпен айналады кезде.

Нәтижесінде, бұл күміс молекулалардың жылдамдығы асып екендігі анықталды дыбыс жылдамдығын және 500 м / с. факт заттардың қатты сезінетін адам бөлшектер сияқты жылдамдығы бастап, өте қызықты болып табылады.

тамаша газ

тек жүйесінде мүмкін болатын оқуға жалғастыру үшін, тікелей өлшеу анықтау параметрлері пайдаланып болады физикалық құрылғылар. Жылдамдығы өлшенеді спидометр, бірақ идея бір бөлшектердің спидометр тіркеу үшін болып табылады абсурд. Тікелей бөлшектердің қозғалыс байланысты ғана макроскопиялық параметр өлшеу.

газ қысымын қарастырайық. ыдыстың қабырғасына қысым ыдыста қазіргі ереуілдер газ молекулаларының құрылады. материяның газ тәріздес күйдегі ерекшелігі - шағын бөлшектер және бір-бірімен өзара байланыста арасындағы өте үлкен арақашықтық. Бұл тікелей қысымын өлшеуге мүмкіндік береді.

өзара іс-қимыл органдарының кез келген жүйе қозғалыс потенциалдық энергиясы және кинетикалық энергиясы сипатталады. Жылжымайтын газ - күрделі жүйе. әлеуетті энергиясын өзгергіштік жүйелеу елемейтін. Мәселе, газ өзара іс-қимыл күрделілігін тартып алады тасымалдаушының тән қасиеттерін үлгісін енгізу арқылы шешілуі мүмкін.

Идеал газдың - бөлшектердің өзара шамалы, өзара іс-қимыл әлеуеті энергия нөлге ұмтылады онда материяның мемлекеттік. Ол тек бөлшектердің жылдамдығына байланысты айтарлықтай кинетикалық энергиясы деп санауға болады.

Идеал газ қысымы

Анықтау бөлшектердің газ қысымы мен жылдамдығы арасындағы қарым-қатынас, оның негізгі теңдеуі нарығы идеал газ береді. кемеге қозғалып бөлшектердің, қабырғалық соқтығысу ол кімнің шамасы ІІ Ньютонның заңға негізделген анықталуы мүмкін импульс тасымалдайды:

• FΔt = 2М ₀ V _х

оның жылдамдығын көлденең компоненті өзгеруіне байланысты серпімді соғуына бөлшектердің серпін өзгерту. F - қысқаша уақыт Т қабырғаға бөлшектермен етті күші; м ₀ - бөлшектердің массасы.

бетіндегі цилиндр көлемі Sυ жылы жылдамдығы V _X және шығып отырып бетіне бағытында қозғалатын барлық газ бөлшектерін қаратып уақыт Т ауданы барысында S Т _х. Кезде бөлшектердің концентрациясы N қабырғаға дәл жартысы молекулалар қадамдар, екінші жартысы - қарама-қарсы бағытта.

бөлшектердің соқтығысу қарастырып, біз платформасында әрекет ететін күшін Ньютонның заң жазуға болады:

• FΔt = нм ₀ V _х ² SΔt

газ қысымын бетіне перпендикуляр әрекет ететін күші қатынасы ретінде анықталады бастап, соңғы ауданы жазуға болады:

• P = F: _х ² S = нм ₀ V

Бұл қатынасы теңдеу негізгі ICB яғни, бүкіл жүйені сипаттау мүмкін. K. тек бір бағытта қозғалысын.

Максвелл бөлу

қабырғалары газ бөлшектер мен бөлшектердің жылдамдығы (энергия) белгілі бір статистикалық бөлу құру үшін әрбір басқа қорғасын табанды жиі қақтығыстар. жылдамдығы векторларының бағыты бірдей ықтимал. Мұндай бөлу Максвелл бөлу шақырылды. 1860 жылы, осы үлгі МБК бойынша J. Максвелл алынды. тарату заң негізгі параметрлері жылдамдығы деп аталады: бәлкім, қисық және орташа шаршы _Q V = √ 2> максималды мәніне сәйкес - бөлшектердің орташа шаршы жылдамдығы.

газ температурасы өсуі артуына жылдамдығы құндылықтар сәйкес келеді.

барлық жылдамдығы тең, және олардың модулінің бірдей мағынаға ие болғанына негізделген, қарастырылуы мүмкін:

• 2> = х ^2> + у ^2> + Z ^2> мұндағы: х ^2> = 2> 3

газ қысымын орташаланған мәндері бар негізгі теңдеуі нарығы нысанын қабылдайды:

• P = нм ₀ 3 ^{<2 V>.}

жылдамдығы, бөлшектердің массасы, бөлшектердің тығыздығы және тұтастай алғанда газ қысым: ол микроскопиялық параметрлері арасындағы қарым-қатынасты анықтайтын Бұл қарым-қатынас бірегей болып табылады.

тұжырымдамасын пайдалану кинетикалық энергиясы бөлшектердің, негізгі теңдеуі нарығы жазып болуы мүмкін:

• P = 2nm ₀ 6 = 2n К> 3 ^{<2 V>}

газ қысымы оның бөлшектердің кинетикалық энергиясы орташа құнына пропорционалды.

температура

Бір қызығы, жабық ыдыста газ тұрақты сомаға газ қысымын және қосылған болуы мүмкін орташа мәні бөлшектердің кинетикалық энергиясы. , онда қысымның өлшем бөлшектердің энергиясын өлшеу арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.

Не істеу керек? Қандай кинетикалық энергиясы мөлшерінде салыстыруға болады? Бұл саны температура болып табылады.

Температура - жылу мемлекеттік заттардың шара. оның өлшеу үшін салып іс-әрекеттерін негізделген термометрді, пайдаланылатын жылу кеңейту жылыту бойынша жұмыс істейтін сұйықтық (спирт, сынап). эксперименттік құрылған термометр шкаласы. Әдетте бұл жылу өзгеріссіз мемлекеттік (қайнаған су, балқыту мұз) кезінде орын алатын белгілі бір физикалық процестерді жұмыс істейтін сұйықтық орналастыру үшін тиісті тегтер береді. Әртүрлі термометрлер ауқымы әр түрлі. Мысалы, ауқымды Цельсий, Фаренгейт.

Universal температура диапазоны

органның жұмыс қасиеттерін тәуелсіздік тұрғысынан неғұрлым қызықты газ термометрімен ретінде қарастырыла алады. Олардың ауқымы пайдаланылатын газ түріне тәуелді емес. Мұндай құрылғы газ нөлдік қысым ұмтылады онда гипотетикалық температурасын ажырата алады. Есептеулер Бұл мән температура диапазоны (абсолюттік температура шкаласы немесе Кельвин шкаласы) 1848 жылы енгізілген болатын ^C. ° -273,15 сәйкес келетінін көрсетеді. Осы шкала негізгі нүктесі үшін нөлдік газ қысымы мүмкін температурасын алды. бірліктің құны Цельсий тең шкаласы бірлігі аралығы. ХҚК температурасын пайдаланып Record негізгі теңдеуі газ процестерді зерттеуде ыңғайлы.

Байланыс қысым және температура

Эмпирикалық бір газ қысымы оның температурасына тура пропорционал қамтамасыз етуге болады. Сонымен қатар қысым бөлшектердің концентрациясына тікелей пропорционалды екенін тауып:

• P = NKT,

мұнда Т - абсолютті температура, К-тұрақты 1,38 • 10 ^-23 Дж / К тең

барлық газдар үшін тұрақты мәні бар іргелі мәні, Больцмантұрақтысы деп аталатын.

Салыстыра температура қысымы тәуелділігін және газ ICB негізгі теңдеуі жазуға болады:

• 2: = 3kT үшін>

газ молекулалары қозғалысының кинетикалық энергиясы орташа мәні, оның температурасына пропорционалды. Яғни, температура бөлшектердің қозғалыс кинетикалық энергиясын шарасы болып табылады.