Temperatuur on molekulide keskmise kineetilise energia mõõt. MKT põhivõrrand. Temperatuur kui molekulide kaootilise liikumise keskmise kineetilise energia mõõt

Kui ideaalse gaasi absoluutne temperatuur langeb 1,5 korda, siis keskmine kineetiline energia molekulide termiline liikumine

1) suureneb 1,5 korda

2) väheneb 1,5 korda

3) väheneb 2,25 korda

4) ei muutu

Lahendus.

Kui absoluutne temperatuur langeb 1,5 korda, väheneb ka keskmine kineetiline energia 1,5 korda.

Õige vastus: 2.

Vastus: 2

Kui ideaalse gaasi absoluutne temperatuur langeb 4 korda, siis selle molekulide soojusliikumise keskmine ruutkiirus

1) väheneb 16 korda

2) väheneb 2 korda

3) väheneb 4 korda

4) ei muutu

Lahendus.

Ideaalse gaasi absoluutne temperatuur on võrdeline keskmise ruutkiiruse ruuduga: Seega, kui absoluutne temperatuur langeb 4 korda, väheneb selle molekulide keskmine ruutkiirus 2 korda.

Õige vastus: 2.

Vladimir Pokidov (Moskva) 21.05.2013 16:37

Meile saadeti selline imeline valem nagu E = 3/2kT Ideaalse gaasi molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia on otseselt võrdeline selle temperatuuriga, temperatuuri muutudes muutub ka soojuse keskmine kineetiline energia molekulide liikumine.

Aleksei

Tere päevast

See on õige, tegelikult on temperatuur ja soojusliikumise keskmine energia üks ja seesama. Kuid selles probleemis küsitakse meilt kiiruse, mitte energia kohta

Kui ideaalse gaasi absoluutne temperatuur tõuseb 2 korda, siis molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia

1) ei muutu

2) suureneb 4 korda

3) väheneb 2 korda

4) suureneb 2 korda

Lahendus.

Ideaalse gaasi molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia on otseselt võrdeline absoluutse temperatuuriga, näiteks üheaatomilise gaasi puhul:

Kui absoluutne temperatuur tõuseb 2 korda, suureneb ka keskmine kineetiline energia 2 korda.

Õige vastus: 4.

Vastus: 4

Kui ideaalse gaasi absoluutne temperatuur langeb 2 korda, siis molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia

1) ei muutu

2) väheneb 4 korda

3) väheneb 2 korda

4) suureneb 2 korda

Lahendus.

Ideaalse gaasi molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia on otseselt võrdeline absoluutse temperatuuriga:

Kui absoluutne temperatuur langeb 2 korda, väheneb ka keskmine kineetiline energia 2 korda.

Õige vastus: 3.

Vastus: 3

Kui molekulide soojusliikumise ruutkeskmine kiirus suureneb 2 korda, suureneb molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia

1) ei muutu

2) suureneb 4 korda

3) väheneb 4 korda

4) suureneb 2 korda

Lahendus.

Järelikult suurendab soojusliikumise keskmise ruutkiiruse 2 korda keskmine kineetiline energia 4 korda.

Õige vastus: 2.

Vastus: 2

Aleksei (Peterburi)

Tere päevast

Mõlemad valemid kehtivad. Lahenduses kasutatav valem (esimene võrdsus) on lihtne matemaatiline tähistus keskmise kineetilise energia määramine: peate võtma kõik molekulid, arvutama nende kineetilised energiad ja seejärel võtma aritmeetilise keskmise. Teine (identne) võrdsus selles valemis on lihtsalt definitsioon selle kohta, mis on ruutkeskmise kiirus.

Teie valem on tegelikult palju tõsisem, see näitab, et soojusliikumise keskmist energiat saab kasutada temperatuuri mõõtmiseks.

Kui molekulide soojusliikumise ruutkeskmine kiirus väheneb 2 korda, siis molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia

1) ei muutu

2) suureneb 4 korda

3) väheneb 4 korda

4) suureneb 2 korda

Lahendus.

Molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia on võrdeline molekulide soojusliikumise ruutkeskmise kiiruse ruuduga:

Järelikult toob soojusliikumise ruutkeskmise kiiruse vähenemine 2 korda kaasa keskmise kineetilise energia vähenemise 4 korda.

Õige vastus: 3.

Vastus: 3

Kui molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia suureneb 4 korda, suureneb nende ruutkiirus

1) väheneb 4 korda

2) suureneb 4 korda

3) väheneb 2 korda

4) suureneb 2 korda

Lahendus.

Järelikult, kui molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia suureneb 4 korda, suureneb nende ruutkeskmine kiirus 2 korda.

Õige vastus: 4.

Vastus: 4

Aleksei (Peterburi)

Tere päevast

Märk on identne võrdsus, st võrdsus, mis on alati täidetud; tegelikult tähendab sellise märgi ilmumine, et suurused on definitsiooni järgi võrdsed.

Yana Firsova (Gelendžik) 25.05.2012 23:33

Juri Shoitov (Kursk) 10.10.2012 10:00

Tere, Aleksei!

Teie lahenduses on viga, mis vastust ei mõjuta. Miks pidite oma lahenduses rääkima kiirusmooduli keskmise väärtuse ruudust? Ülesandes sellist terminit ei ole. Pealegi pole see sugugi võrdne ruutkeskmise väärtusega, vaid ainult proportsionaalne. Seetõttu on teie identiteet vale.

Juri Shoitov (Kursk) 10.10.2012 22:00

Tere õhtust, Aleksei!

Kui see on nii, siis mis on see nali, et tähistate sama kogust samas valemis erinevalt?! Võib-olla selleks, et muuta see teaduslikumaks. Uskuge mind, meie füüsika õpetamise meetodi puhul piisab sellest "heast" ilma sinuta.

Aleksei (Peterburi)

Ma lihtsalt ei saa aru, mis sind häirib. Olen kirjutanud, et ruutkeskmise kiiruse ruut on definitsiooni järgi kiiruse ruudu keskmine väärtus. B on lihtsalt osa ruutkeskmise kiiruse tähistusest ja b on keskmistamisprotseduur.

Kui molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia väheneb 4 korda, on nende ruutkeskmine kiirus

1) väheneb 4 korda

2) suureneb 4 korda

3) väheneb 2 korda

4) suureneb 2 korda

Lahendus.

Molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia on võrdeline ruutkeskmise kiiruse ruuduga:

Järelikult, kui molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia väheneb 4 korda, väheneb nende ruutkeskmine kiirus 2 korda.

Õige vastus: 3.

Vastus: 3

Kui monoatomilise ideaalgaasi absoluutne temperatuur tõuseb 2 korda, siis molekulide soojusliikumise keskmine ruutkiirus

1) väheneb teguri võrra

2) suureneb kordades

3) väheneb 2 korda

4) suureneb 2 korda

Lahendus.

Ideaalse üheaatomilise gaasi absoluutne temperatuur on võrdeline molekulide soojusliikumise ruutkeskmise kiiruse ruuduga. Tõesti:

Järelikult, kui ideaalse gaasi absoluutne temperatuur tõuseb 2 korda, suureneb molekulide soojusliikumise keskmine ruutkiirus teguri võrra.

Õige vastus: 2.

Vastus: 2

Kui ideaalse gaasi absoluutne temperatuur langeb 2 korda, siis molekulide soojusliikumise keskmine ruutkiirus

1) väheneb teguri võrra

2) suureneb kordades

3) väheneb 2 korda

4) suureneb 2 korda

Lahendus.

Ideaalse gaasi absoluutne temperatuur on võrdeline molekulide soojusliikumise ruutkeskmise kiiruse ruuduga. Tõesti:

Järelikult, kui ideaalse gaasi absoluutne temperatuur langeb 2 korda, väheneb molekulide soojusliikumise keskmine ruutkiirus teguri võrra.

Õige vastus: 1.

Vastus: 1

Aleksei (Peterburi)

Tere päevast

Ärge olge segaduses keskmine väärtus kiiruse ruudu väärtus ei ole võrdne keskmise kiiruse ruuduga, vaid kiiruse ruutkeskmise ruuduga. Gaasi molekuli keskmine kiirus on üldiselt null.

Juri Shoitov (Kursk) 11.10.2012 10:07

Sina oled see, kes segab, mitte külaline.

Kogu koolifüüsikas tähistab ilma nooleta täht v kiirusmoodulit. Kui selle tähe kohal on joon, siis see näitab kiirusmooduli keskmist väärtust, mis arvutatakse Maxwelli jaotusest ja see on võrdne 8RT/pi*mu. Keskmise ruutkiiruse ruutjuur on 3RT/pi*mu. Nagu näete, pole teie identiteedis võrdsust.

Aleksei (Peterburi)

Tere päevast

Ma isegi ei tea, mida öelda, ilmselt on see märkmete küsimus. Mjakiševi õpikus on keskmist ruutkiirust tähistatud nii, Sivukhin kasutab tähistust. Kuidas olete harjunud seda väärtust tähistama?

Igor (Kellel seda vaja, see teab) 01.02.2013 16:15

Miks arvutasite ideaalse gaasi temperatuuri kineetilise energia valemi abil? Ruutkeskmise kiiruse leitakse ju valemiga: http://reshuege.ru/formula/d5/d5e3acf50adcde572c26975a0d743de1.png = Root of (3kT/m0)

Aleksei (Peterburi)

Tere päevast

Kui vaatate tähelepanelikult, näete, et teie ruutkeskmise kiiruse määratlus on sama, mis lahenduses kasutatud.

Definitsiooni järgi on keskmise ruutkiiruse ruut võrdne kiiruse keskmise ruuduga ja selle kaudu määratakse gaasi temperatuur.

Kui molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia väheneb 2 korda, siis absoluutne temperatuur

1) ei muutu

2) suureneb 4 korda

3) väheneb 2 korda

4) suureneb 2 korda

Lahendus.

Ideaalse gaasi molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia on otseselt võrdeline absoluutse temperatuuriga:

Järelikult, kui soojusliikumise keskmine kineetiline energia väheneb 2 korda, väheneb ka gaasi absoluutne temperatuur 2 korda.

Õige vastus: 3.

Vastus: 3

Neooni kuumutamise tulemusena tõusis selle gaasi temperatuur 4 korda. Sel juhul selle molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia

1) suurenenud 4 korda

2) suurenenud 2 korda

3) vähenes 4 korda

4) ei ole muutunud

Seega, kui neooni kuumutada 4 korda, suureneb selle molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia 4 korda.

Õige vastus: 1.

• Gaasi molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandist tuleneb oluline järeldus: temperatuur on molekulide keskmise kineetilise energia mõõt. Tõestame seda.

Lihtsuse huvides eeldame, et gaasi kogus on 1 mol. Gaasi molaarmahtu tähistame tähega V M. Molekulide molaarmahu ja kontsentratsiooni korrutis on Avogadro konstant N A, st molekulide arv 1 mooli kohta.

Korrutame võrrandi (4.4.10) mõlemad pooled molaarmahuga V M ja arvestame, et nV M = N A. Siis

Valem (4.5.1) loob seose makroskoopiliste parameetrite - rõhu p ja ruumala V M - vahel molekulide translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energiaga.

Samal ajal on eksperimentaalselt saadud ideaalse gaasi olekuvõrrand 1 mooli kohta kujul

Võrrandite (4.5.1) ja (4.5.2) vasakpoolsed küljed on samad, mis tähendab, et ka nende parempoolsed küljed peavad olema võrdsed, s.t.

See tähendab seost molekulide translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energia ja temperatuuri vahel:

Gaasi molekulide kaootilise liikumise keskmine kineetiline energia on võrdeline absoluutse temperatuuriga. Mida kõrgem on temperatuur, seda kiiremini molekulid liiguvad.

Temperatuuri ja molekulide translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energia (4.5.3) vaheline seos määratakse haruldaste gaaside puhul. Siiski osutub see kehtivaks kõigi ainete puhul, mille aatomite või molekulide liikumine järgib Newtoni mehaanika seadusi. See kehtib nii vedelike kui ka tahkete ainete kohta, milles aatomid saavad võnkuda ainult kristallvõre sõlmede tasakaaluasendites.

Kui temperatuur läheneb absoluutsele nullile, läheneb ka molekulide soojusliikumise energia nullile (1).

Boltzmanni konstant

Võrrand (4.5.3) sisaldab universaalse gaasikonstandi R ja Avogadro konstandi NA suhet. See suhe on kõigi ainete puhul sama. Seda nimetatakse molekulaarkineetilise teooria ühe rajaja L. Boltzmanni auks Boltzmanni konstandiks.

Ludwig Boltzmann (1844-1906) - suur Austria füüsik, üks molekulaarkineetilise teooria rajajaid. Boltzmanni töödes ilmnes molekulaarkineetiline teooria esmakordselt loogiliselt harmoonilise, järjepideva teooriana. füüsikaline teooria. Boltzmann andis termodünaamika teise seaduse statistilise tõlgenduse. Ta tegi palju Maxwelli elektromagnetvälja teooria arendamiseks ja populariseerimiseks. Loomu poolest võitleja Boltzmann kaitses kirglikult soojusnähtuste molekulaarse tõlgenduse vajadust ja kandis suuremat osa võitlusest teadlaste vastu, kes eitavad molekulide olemasolu.

Boltzmanni konstant on

Võrrand (4.5.3), võttes arvesse Boltzmanni konstanti, kirjutatakse järgmiselt:

Boltzmanni konstandi füüsiline tähendus

Ajalooliselt võeti temperatuur esmalt kasutusele termodünaamilise suurusena ja kehtestati selle mõõtühik - kraadid (vt § 3.2). Pärast temperatuuri ja molekulide keskmise kineetilise energia vahelise seose tuvastamist selgus, et temperatuuri saab defineerida molekulide keskmise kineetilise energiana ja väljendada džaulides või ergides, st väärtuse T asemel sisestada väärtus T * nii, et

Sel viisil määratletud temperatuur on seotud kraadides väljendatud temperatuuriga järgmiselt:

Seetõttu võib Boltzmanni konstanti pidada suuruseks, mis seob energiaühikutes väljendatud temperatuuri kraadides väljendatud temperatuuriga.

Gaasi rõhu sõltuvus selle molekulide kontsentratsioonist ja temperatuurist

Seosest (4.5.5) väljendades ja valemiga (4.4.10) asendades saame avaldise, mis näitab gaasi rõhu sõltuvust molekulide kontsentratsioonist ja temperatuurist:

Valemist (4.5.6) järeldub, et samade rõhkude ja temperatuuride juures on molekulide kontsentratsioon kõigis gaasides ühesugune.

See eeldab Avogadro seadust: sama temperatuuri ja rõhu juures sisalduvad võrdsed kogused gaase sama number molekulid.

Molekulide translatsioonilise liikumise keskmine kineetiline energia on otseselt võrdeline absoluutse temperatuuriga. Tuleb meeles pidada proportsionaalsuskoefitsienti – Boltzmanni konstant k ≈ 10 23 J/K.

(1) Väga madalatel temperatuuridel (absoluutse nulli lähedal) ei allu aatomite ja molekulide liikumine enam Newtoni seadustele. Täpsemate mikroosakeste liikumisseaduste - kvantmehaanika seaduste - järgi vastab absoluutne null liikumisenergia minimaalsele väärtusele, mitte aga üldse ühegi liikumise täielikule lakkamisele.

ÕPPETUND

Teema . Temperatuur on molekulide liikumise keskmise kineetilise energia mõõt.

Sihtmärk: arendada teadmisi temperatuuri kui ühe termodünaamilise parameetri kohtaja ulatusesmolekulide liikumise keskmine kineetiline energia, Kelvini ja Celsiuse temperatuuriskaalad ning nendevaheline seos ning temperatuuri mõõtmine termomeetrite abil.

Tunni tüüp: õppetund uute teadmiste õppimiseks.

Varustus: vedeliku termomeetri demonstratsioon.

Tundide ajal

1. 1. 1. 1. 1. 1. Organisatsiooniline etapp

                  Värskenda taustateadmine

                  1. Kas gaasidel on oma maht?

                     Kas gaasidel on kuju?

                     Kas gaasid moodustavad jugasid? kas need lekivad?

                     Kas gaase on võimalik kokku suruda?

                     Kuidas molekulid gaasides paiknevad? Kuidas nad liiguvad?

                     Mida saab öelda molekulide vastastikmõju kohta gaasides?

Küsimused klassile

1. Miks võib gaase pidada ideaalseks kõrgel temperatuuril?

( Mida kõrgem on gaasi temperatuur, seda suurem on molekulide soojusliikumise kineetiline energia, mis tähendab, et gaas on ideaalile lähemal .)

2. Miks erinevad reaalsete gaaside omadused kõrgrõhul ideaalgaaside omadustest? (Rõhu kasvades gaasimolekulide vaheline kaugus väheneb ja nende koostoimet ei saa enam tähelepanuta jätta .)

1. 1. 1. 1. 1. 1. Tunni teema, eesmärgi ja eesmärkide edastamine

Anname teada tunni teemast.

IV. Motivatsioon haridustegevus

Miks on oluline uurida gaase ja osata kirjeldada neis toimuvaid protsesse? Põhjenda oma vastust füüsikas omandatud teadmiste ja oma elukogemusega.

V. Uue materjali õppimine

3. Temperatuur kui ideaalse gaasi termodünaamiline parameeter. Gaasi olekut kirjeldatakse teatud suuruste abil, mida nimetatakse olekuparameetriteks. Seal on:

1. mikroskoopilised, s.t. molekulide endi omadused - suurus, mass, kiirus, impulss, energia;

   makroskoopiline, st. gaasi kui füüsilise keha parameetrid - temperatuur, rõhk, maht.

Molekulaarkineetiline teooria võimaldab meil mõista, mis on sellise füüsikaline olemus keeruline kontseptsioon nagu temperatuur.

Kas olete tuttav sõnaga "temperatuur"? varases lapsepõlves. Nüüd tutvume temperatuuri kui parameetriga.

Teame, et erinevatel kehadel võib olla erinev temperatuur. Seetõttu iseloomustab temperatuur sisemine olek kehad. Kahe erineva temperatuuriga keha vastastikmõju tulemusena, nagu kogemus näitab, muutuvad nende temperatuurid mõne aja pärast võrdseks. Arvukad katsed näitavad, et soojuskontaktis olevate kehade temperatuurid ühtlustuvad, s.t. nende vahel tekib termiline tasakaal.

Termiline või termodünaamiline tasakaal nimetatakse olekuks, kus kõik süsteemis olevad makroskoopilised parameetrid jäävad meelevaldselt pikaks ajaks muutumatuks . See tähendab, et ruumala ja rõhk süsteemis ei muutu, aine koondseisundid ja ainete kontsentratsioon ei muutu. Kuid kehasisesed mikroskoopilised protsessid ei peatu isegi termilises tasakaalus: molekulide asukohad ja kiirused kokkupõrgete ajal muutuvad. Termodünaamilises tasakaalus olevate kehade süsteemis võivad mahud ja rõhud olla erinevad, kuid temperatuurid on tingimata samad.Seega iseloomustab temperatuur isoleeritud kehade süsteemi termodünaamilise tasakaalu seisundit .

Mida kiiremini molekulid kehas liiguvad, tugevam tunne puudutamisel soojust. Suurem molekulaarkiirus vastab suuremale kineetilisele energiale. Seetõttu saab temperatuuri põhjal aimu molekulide kineetilisest energiast.

Temperatuur on molekulide soojusliikumise kineetilise energia mõõt .

Temperatuur on skalaarne suurus; SI-s mõõdetunaKehlveinid (K).

2 . Temperatuuri skaalad. Temperatuuri mõõtmine

Temperatuuri mõõdetakse termomeetrite abil, mille toime põhineb termodünaamilise tasakaalu nähtusel, s.o. Termomeeter on seade, mis mõõdab temperatuuri kokkupuutel uuritava kehaga. Termomeetrite valmistamisel erinevad tüübid võtab arvesse temperatuuri sõltuvust erinevate füüsikalised nähtused: soojuspaisumine, elektri- ja magnetilised nähtused ja nii edasi.

Nende tegevus põhineb asjaolul, et temperatuuri muutudes muutuvad ka teised keha füüsikalised parameetrid, nagu rõhk ja maht.

1787. aastal tegi J. Charles eksperimentaalselt kindlaks otsese proportsionaalse seose gaasi rõhu ja temperatuuri vahel. Katsetest järeldub, et sama kuumutamise korral muutub kõigi gaaside rõhk võrdselt. Selle eksperimentaalse fakti kasutamine pani aluse gaasitermomeetri loomisele.

Selliseid ontermomeetrite tüübid Kabiin: vedelik, termopaarid, gaas, takistustermomeetrid.

Peamised kaalude tüübid:

Füüsikas kasutavad nad enamasti inglise teadlase W. Kelvini (1848) kasutusele võetud absoluutse temperatuuri skaalat, millel on kaks põhipunkti.

Esimene põhipunkt - 0 K ehk absoluutne null.

Füüsiline tähendus absoluutne null: on temperatuur, mille juures molekulide soojusliikumine peatub .

Absoluutses nullis ei liigu molekulid edasi. Molekulide soojusliikumine on pidev ja lõpmatu. Järelikult on aine molekulide juuresolekul absoluutne nulltemperatuur saavutamatu. Absoluutne nulltemperatuur on madalaim temperatuuripiir, ülemist piiri pole.

Teine põhipunkt - See on punkt, kus vesi eksisteerib kõigis kolmes olekus (tahkes, vedelas ja gaasilises olekus), seda nimetatakse kolmikpunktiks.

Igapäevaelus kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks teist temperatuuriskaalat - Rootsi astronoomi A. Celsiuse järgi nime saanud ja tema poolt 1742. aastal kasutusele võetud Celsiuse skaala.

Celsiuse skaalal on kaks põhipunkti: 0°C (punkt, kus jää sulab) ja 100°C (punkt, kus vesi keeb). Temperatuur, mis määratakse Celsiuse skaalal, on määratud t . Celsiuse skaalal on nii positiivsed kui ka negatiivsed väärtused.

P Joonist kasutades jälgime temperatuuride seost Kelvini ja Celsiuse skaalal.

Jagamise väärtus Kelvini skaalal on sama, mis Celsiuse skaalal:

ΔT = T 2 - T 1 =( t 2 +273) - ( t 1 +273) = t 2 - t 1 = Δt .

Niisiis,ΔT= Δt, need. temperatuurimuutus Kelvini skaalal on võrdne temperatuurimuutusega Celsiuse skaalal.

TK = t° C+ 273

0 K = -273 °C

0 °C = 273 K

Klassiülesanne .

Kirjeldage vedelikutermomeetrit kui füüsilist seadet vastavalt füüsilise seadme omadustele.

Vedeliku termomeetri kui füüsikalise seadme omadused

Temperatuuri mõõtmine.

Suletud klaasist kapillaar, mille alumises osas on elavhõbeda või toonitud alkoholiga täidetud vedelikumahuti. Kapillaar on kinnitatud kaalu külge ja asetatakse tavaliselt klaasvitriin.

Temperatuuri tõustes kapillaari sees olev vedelik paisub ja tõuseb ning temperatuuri langedes langeb.

Kasutatud muutmiseks. õhu, vee, inimkeha jne temperatuur.

Vedelike termomeetrite abil mõõdetavate temperatuuride vahemik on lai (elavhõbe -35 kuni 75 °C, alkohol -80 kuni 70 °C). Puuduseks on see, et kuumutamisel paisuvad erinevad vedelikud erinevalt, samal temperatuuril võivad näidud veidi erineda.

3. Temperatuur on molekulide liikumise keskmise kineetilise energia mõõt

KOHTA Eksperimentaalselt tehti kindlaks, et konstantse mahu ja temperatuuri korral on gaasi rõhk otseselt võrdeline selle kontsentratsiooniga. Kombineerides eksperimentaalselt saadud rõhu sõltuvused temperatuurist ja kontsentratsioonist, saame võrrandi:

p = nkT , Kus -k = 1,38 × 10 -23 J/C , on proportsionaalsuskoefitsient Boltzmanni konstant.Boltzmanni konstant seob temperatuuri aine molekulide keskmise kineetilise liikumise energiaga. See on MCT üks olulisemaid konstante. Temperatuur on otseselt võrdeline aineosakeste soojusliikumise keskmise kineetilise energiaga. Järelikult võib temperatuuri nimetada osakeste keskmise kineetilise energia mõõduks, mis iseloomustab molekulide soojusliikumise intensiivsust. See järeldus on hästi kooskõlas eksperimentaalsete andmetega, mis näitavad aineosakeste kiiruse suurenemist temperatuuri tõustes.

Arutluskäik, mille me temperatuuri füüsikalise olemuse selgitamiseks tegime, kehtib ideaalse gaasi kohta. Meie tehtud järeldused ei kehti aga mitte ainult ideaalgaaside, vaid ka reaalsete gaaside kohta. Need kehtivad ka vedelate ja tahkete ainete puhul. Igas olekus iseloomustab aine temperatuur selle osakeste soojusliikumise intensiivsust.

VII. Õppetunni kokkuvõte

Teeme tunnist kokkuvõtte ja hindame õpilaste tegevust.

Kodutöö

1. Õppige teoreetiline materjal nootide järgi. §_____ lk._____

L.A. Donetsi kõrgeima kategooria õpetaja

5. lk

« Füüsika – 10. klass"

Absoluutne temperatuur.

Energiaühikutes väljendatud temperatuuri Θ asemel toome sisse temperatuuri, mida väljendatakse meile tuttava kraadides.

Θ = kT, (9,12)

kus k on proportsionaalsuskoefitsient.

>Nimetatakse võrrandiga (9.12) määratud temperatuuri absoluutne.

Sellel nimetusel, nagu me nüüd näeme, on piisavalt alust. Võttes arvesse definitsiooni (9.12), saame

See valem tutvustab temperatuuriskaala (kraadides), mis ei sõltu temperatuuri mõõtmiseks kasutatavast ainest.

Valemiga (9.13) määratud temperatuur ei saa ilmselgelt olla negatiivne, kuna kõik selle valemi vasakpoolsed suurused on ilmselgelt positiivsed. Järelikult on temperatuuri T madalaim võimalik väärtus väärtus T = 0, kui rõhk p või ruumala V on võrdne nulliga.

Piirtemperatuuri, mille juures ideaalgaasi rõhk fikseeritud ruumala juures kaob või mille juures ideaalgaasi ruumala kipub konstantsel rõhul nulliks, nimetatakse absoluutne nulltemperatuur.

See on kõige rohkem madal temperatuur looduses see “külma suurim või viimane aste”, mille olemasolu ennustas Lomonosov.

Inglise teadlane W. Thomson (lord Kelvin) (1824-1907) võttis kasutusele absoluutse temperatuuriskaala. Nulltemperatuur absoluutsel skaalal (nimetatakse ka Kelvini skaala) vastab absoluutsele nullile ja selle skaala iga temperatuuriühik on võrdne kraadiga Celsiuse skaalal.

Absoluuttemperatuuri ühikut SI nimetatakse kelvin(tähistatud tähega K).

Boltzmanni konstant.

Määrame valemis (9.13) koefitsiendi k nii, et temperatuurimuutus ühe kelvini (1 K) võrra võrdub temperatuuri muutusega ühe Celsiuse kraadi (1 °C) võrra.

Teame Θ väärtusi 0 °C ja 100 °C juures (vt valemeid (9.9) ja (9.11)). Tähistame absoluutset temperatuuri 0 °C juures T 1-ga ja 100 °C juures T 2-ga. Seejärel vastavalt valemile (9.12)

Θ 100 - Θ 0 = k(T 2 -T 1),

Θ 100 - Θ 0 = k 100 K = (5,14 - 3,76) 10 -21 J.

Koefitsient

k = 1,38 10 -23 J/K (9,14)

helistas Boltzmanni konstant gaaside molekulaarkineetilise teooria ühe rajaja L. Boltzmanni auks.

Boltzmanni konstant seob temperatuuri Θ energiaühikutes temperatuuriga T kelvinites.

See on molekulaarkineetilise teooria üks olulisemaid konstante.

Teades Boltzmanni konstanti, saate leida absoluutse nulli väärtuse Celsiuse skaalal. Selleks leiame esmalt absoluutse temperatuuri väärtuse, mis vastab 0 °C-le. Kuna 0 °C juures kT 1 = 3,76 10 -21 J, siis

Üks kelvin ja üks Celsiusekraad on samad. Seetõttu on absoluutse temperatuuri T mis tahes väärtus 273 kraadi kõrgem kui vastav temperatuur t Celsiuse järgi:

T (K) = (f + 273) (°C). (9.15)

Absoluuttemperatuuri muutus ΔT on võrdne temperatuuri muutusega Celsiuse skaalal Δt: ΔT(K) = Δt (°C).

Joonisel 9.5 on võrdluseks näidatud absoluutskaala ja Celsiuse skaala. Absoluutne null vastab temperatuurile t = -273 °C.

USA-s kasutatakse Fahrenheiti skaalat. Vee külmumispunkt sellel skaalal on 32 °F ja keemistemperatuur 212 °E. Temperatuur teisendatakse Fahrenheiti skaalalt Celsiuse skaalale, kasutades valemit t(°C) = 5/9 (t(°F) ) - 32).

Märge kõige tähtsam fakt: Absoluutne nulltemperatuur on saavutamatu!

Temperatuur on molekulide keskmise kineetilise energia mõõt.

Kõige olulisem järeldus tuleneb molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandist (9.8) ja temperatuuri definitsioonist (9.13):
absoluutne temperatuur on molekulide liikumise keskmise kineetilise energia mõõt.

Tõestame seda.

Võrranditest (9.7) ja (9.13) järeldub, et See tähendab seost molekuli translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energia ja temperatuuri vahel:

Gaasi molekulide kaootilise translatsioonilise liikumise keskmine kineetiline energia on võrdeline absoluutse temperatuuriga.

Mida kõrgem on temperatuur, seda kiiremini molekulid liiguvad. Seega sai eelnevalt esitatud oletus temperatuuri ja molekulide keskmise kiiruse vahelise seose kohta usaldusväärse põhjenduse. Ideaalsete gaaside puhul on kindlaks tehtud seos (9.16) temperatuuri ja molekulide translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energia vahel.

Siiski osutub see tõeseks kõigi ainete puhul, milles aatomite või molekulide liikumine järgib Newtoni mehaanika seadusi. See kehtib vedelike ja ka tahked ained, kus aatomid saavad võnkuda ainult kristallvõre sõlmede tasakaalupositsioonide ümber.

Kui temperatuur läheneb absoluutsele nullile, läheneb molekulide soojusliikumise energia nullile, st molekulide translatsiooniline soojusliikumine peatub.

Gaasi rõhu sõltuvus selle molekulide kontsentratsioonist ja temperatuurist. Arvestades, et valemist (9.13) saame avaldise, mis näitab gaasi rõhu sõltuvust molekulide kontsentratsioonist ja temperatuurist:

Valemist (9.17) järeldub, et samade rõhkude ja temperatuuride juures on molekulide kontsentratsioon kõigis gaasides ühesugune.

See järgib Avogadro seadust, mis on teile teada oma keemiakursusest.

Avogadro seadus:

Võrdsed kogused gaase samadel temperatuuridel ja rõhul sisaldavad sama arvu molekule.

Molekulide MCT käitumist kehades saab iseloomustada teatud koguste keskmiste väärtustega, mis ei puuduta üksikuid molekule, vaid kõiki molekule tervikuna. T, V, P

MKT MEHAANILISED KOGUSED V T P keha siseseisundit iseloomustav suurus (mehaanikas seda ei eksisteeri)

MCT MAKROSKOOPILISED PARAMEETRID Väärtusi, mis iseloomustavad makroskoopiliste kehade seisundit, võtmata arvesse kehade molekulaarstruktuuri (V, P, T), nimetatakse makroskoopilisteks parameetriteks.

Temperatuur Kehade kuumenemisaste. külm T 1 soe

Temperatuur Miks termomeeter ei näita kehatemperatuuri kohe pärast kokkupuudet?

Termiline tasakaal on seisund, kus kõik makroskoopilised parameetrid jäävad muutumatuks nii kaua, kui soovitakse.See kehtestatakse aja jooksul erineva temperatuuriga kehade vahel.

Temperatuur Soojusnähtuste oluline omadus.Iga makroskoopiline keha (või makroskoopiliste kehade rühm) läheb konstantsete välistingimuste korral spontaanselt termilise tasakaalu olekusse.

Temperatuur Konstantsed tingimused tähendavad, et süsteemis 1 Maht ja rõhk ei muutu 2 Soojusvahetus puudub 3 Süsteemi temperatuur jääb konstantseks

Temperatuur Mikroskoopilised protsessid kehas ei peatu isegi termilises tasakaalus 1 Molekulide kiirused muutuvad kokkupõrgete käigus 2 Molekulide asend muutub

Temperatuur Süsteem võib olla erinevates olekutes. Igas olekus on temperatuuril oma rangelt määratletud väärtus. Muud füüsilised kogused võivad olla erinevaid tähendusi, mis aja jooksul ei muutu.

Temperatuuri mõõtmine Võite kasutada mis tahes füüsiline kogus, mis sõltub temperatuurist. Kõige sagedamini: V = V(T) Temperatuuri skaala Celsiuse absoluutne (Kelvini skaala) Fahrenheiti

Temperatuuri mõõtmine Temperatuuri skaala Celsiuse skaala = rahvusvaheline praktiline skaala 0°C Jää sulamistemperatuur Võrdluspunktid P 0 = 101325 Pa 100°C Vee keemistemperatuur Võrdluspunktid – punktid, millel mõõteskaala põhineb

Temperatuuri mõõtmine Temperatuuri skaalad Absoluutne skaala (Kelvini skaala) Nulltemperatuur Kelvini skaalal vastab absoluutsele nullile ja selle skaala iga temperatuuriühik on võrdne kraadiga Celsiuse skaalal. 1 K = 1 °C William Thomson (Lord Kelvin) Temperatuuriühik = 1 Kelvin = K

Temperatuuri mõõtmine Absoluutne temperatuur = molekulide liikumise keskmise kineetilise energia mõõt Θ = κT [Θ] = J [T] = K κ – Boltzmanni konstant Määrab seose temperatuuri energiaühikutes ja temperatuuri vahel kelvinites