Температура.

Температура

Важнейшим внутренним параметром газа является температура, чувствительность к которой заложена в живых системах, однако она субъективна («степеньнагретости тела»).

Основные свойства температуры

Тепловое (термодинамическое) равновесие – состояние тела или системы тел, при котором его термодинамические параметры (p, V, m  и др.) остаются неизменными сколь угодно долго. Температура - характеристика внутреннего состояния макроскопической системы – состояния теплового равновесия.Температура – термодинамический параметр, одинаковый во всех частях термодинамической системы, находящейся в тепловом равновесии.Температуры тел, находящихся в тепловом контакте, выравнива­ются.

Основные свойства температуры

Измерение температуры.

  1. Тело необходимо привести в тепловой контакт с термометром.
  2. Термометр должен иметь массу значительно меньше массы тела.
  3. Показание термометра следует отсчитывать после наступ­ления теплового равновесия.

Термометры.

  1. Жидкостный термометр (ртуть: температура от -38до 2600С; глицерин: от – 50 до 1000С) – тепловое расширение.
  2. Термопара (температура от -269 до 23000 С).
  3. Термисторы (зависимость сопротивления от температуры).
  4. Манометрические (зависимость давления от температуры).
  5. Газовые термометры – тепловое расширение.
  6. Акустические, магнитные и др.

 

Температурные шкалы:

  1. Шкала Цельсия. 00С – таяние люда, 1000С – кипение воды (изначально – наоборот).
  2. Шкала Реомюра. 00С - 00R, 1000С - 800R. → 10R=1,250С.
  3. Шкала Фаренгейта. 00С=320F, 1000С=2120F → t0C=5/9(t0F-32).

Недостаток этих шкал – произвольность выборареперных точек (точек отсчета), их зависимость от внешних условий.

 

Физический смысл температуры

Опыт: давление газа зависит от температуры -     давление газа зависит от температуры и давление газа зависит от температуры.

Из основного уравнения МКТ идеального газа: . Следовательно .

 

Если мы установим, как меняется это выражение при переходе от одного состояния теплового равновесия к другому, то можно будет ввести понятие температуры и изучить ее свойства.

Физическая величина, одинаковая у любых тел при тепловом равновесии.

Опыт показывает, что для любых веществ .

Заменяя знак пропорциональности на знак равенства, получим: , где k – коэффициент пропорциональности, называемый постоянная Больцмана, а Т – абсолютная термодинамическая температура.

Абсолютная температура.

Абсолютная температура - абсолютная температура неотрицательна!

 

Т.к. объем газа равен нулю быть не может, то температура равна нулю, если давление равно нулю, а значит, равна нулю скорость поступательного теплового движения (сохраняются т.н. нулевые колебания).

Абсолютная температура

 

Единица температуры – Кельвин (К). Кельвин равен1/273,16 части термодинамической температуры трой­ной точки воды. Шкала строится так, что .

КЕЛЬВИН

Температура  абсолютного нуля не зависит от внешних условий и одинаковадля всех веществ.

Температура

абсолютного нуля не зависит от внешних условий и одинаковадля всех веществ.

Связь температуры

 и средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

 

Сравнивая два выражения  и , получим: средняя кинетическая энергия прямо пропорциональна абсолютной температуре.

Т.о. средняя кинетическая энергия прямо пропорциональна абсолютной температуре.

Температура - мера средней кинетической энергии молекул.

средняя кинетическая энергия прямо пропорциональна абсолютной температуре

Постоянная Больцмана  Постоянная Больцмана

Постоянная Больцмана

Температуру можно измерять в энергетических единицах – Джоулях.

При Т=0 средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул равна нулю.

При комнатной температуре (300К) энергия примерно6.10-21Дж – очень маленькая (барабанные перепонки – шум в ушах; движение частиц мозга – передача сигналов).

 

Т.к.   и , то  

- связь давления итемпературы (еще одна форма основного уравнения МКТ идеального газа).

 связь давления итемпературы

Теги: