Den grundläggande ekvationen för ICB och temperaturmätning

Lärande processer som sker i statistiska system, är ett minimipartikelstorlek komplicerad och ett stort antal av dem. Överväga separat varje partikel är praktiskt taget omöjligt, dock införa statistiska mängder: medelhastigheten hos partiklarna, deras koncentration, partikelmassan. Formel som karakteriserar tillståndet hos systemet med de mikroskopiska parametrar, som kallas den grundläggande ekvationen för molekylär kinetisk teori av gaser (ICB).

Lite om medelhastigheten av partiklarna

Fastställande av hastigheten av partiklarna genomfördes för första gången experimentellt. Känd från läroplanen experiment som utfördes Otto Shternom, tilläts att skapa en bild av de partikelhastigheter. Experimentet undersökte rörelsen av silveratomer i roterande cylindrar: första stationär installation, sedan när den roterar vid en viss vinkelhastighet.

Som ett resultat, visade det sig att hastigheten för silvermolekyler överskrider ljudhastigheten och är 500 m / s. Faktum är ganska intressant, eftersom en sådan hastighet av partiklarna i ämnena en person att känna sig hårt.

perfekt gas

För att fortsätta att studera möjliga endast i systemet, kan de parametrar som definierar direkta mätningar att använda de fysiska enheter. Hastigheten mäts hastighetsmätare, men tanken är att fästa en hastighetsmätare för en enda partikel är absurd. Direkt mäta endast makroskopisk parameter relaterad till rörelse av partiklarna.

Tänk på gastrycket. Trycket på kärlväggen skapas slår gasmolekyler närvarande i kärlet. Den egenheten gasform av materia - en ganska stora avstånd mellan de små partiklarna och deras interaktion med varandra. Detta gör det möjligt att direkt mäta trycket.

Alla system för samverkande organ kännetecknas av den potentiella energi och rörelseenergi av rörelse. Real gas - ett komplext system. Variationen av den potentiella energin trotsar systematisering. Problem kan lösas genom att införa en modell, de karakteristiska egenskaperna för bärgasen sveper bort komplexiteten i växelverkan.

En ideal gas - ett tillstånd av materia, i vilket interaktionen mellan partiklarna är försumbar, den potentiella energin av interaktionen går mot noll. Det kan bara vara betydande kinetisk energi, som är beroende av partikelhastigheten.

Ideal Gastryck

Identifiera relationen mellan gastryck och hastighet hos partiklarna tillåter dess grundläggande ekvationen MKT ideal gas. En partikel som rör sig i ett kärl, i kollisionen med väggen sänder den en puls, vars värde kan bestämmas baserat på II Newtons lag:

• FΔt = 2m ₀ v _x

Ändra partikel fart i elastisk chock associerad med förändringen av den horisontella komponenten av dess hastighet. F - den kraft som utövas av partiklarna på väggen för en kort tid t; m ₀ - partikelns massa.

På ytan S under tiden At område vänd alla gaspartiklar som rör sig mot ytan med hastigheten v _x och anordnad i cylindervolymen Sυ _x At. När koncentrationen partikel n exakt halvmolekyler flyttar till väggen, den andra halv - i motsatt riktning.

Efter att ha granskat kollisionen av partiklarna, kan vi skriva Newtons lag för den kraft som verkar på plattformen:

• FΔt = nm ₀ v _x ² SΔt

Eftersom gastrycket är definierad som förhållandet mellan den kraft som verkar vinkelrätt mot ytan, kan det sista området skrivas:

• p = F: S = nm ₀ v _x ²

Denna relation ekvation som en grundläggande ICB kan beskriva hela systemet, dvs. K. Den rörelse endast i en riktning.

maxwell fördelning

Ihållande frekventa kollisioner av gaspartiklarna med väggarna och varandra leder till upprättandet av en viss statistisk fördelning av partikelhastigheten (energi). Riktning av hastighetsvektorerna är lika sannolika. En sådan fördelning har kallats Maxwell distribution. I 1860, var detta mönster härledd J. Maxwell enligt ICB. De viktigaste parametrarna för fördelningslag kallas hastighet: förmodligen motsvarar det maximala värdet på kurvan och medelkvadrat _q v = √ 2> - medelkvadrathastigheten av partiklarna.

Ökningen av gastemperaturen motsvarar en ökning av hastighetsvärdena.

Baserat på det faktum att alla hastigheterna är lika och deras moduler har samma betydelse, kan övervägas:

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

Den grundläggande ekvationen MKT med de medelvärden av gastrycket har formen:

• p = nm ₀ 2> 3.

Detta förhållande är unik genom att den definierar förhållandet mellan de mikroskopiska parametrar: hastighet, partikelns massa, partikeldensitet och gastryck som helhet.

Genom att använda begreppet kinetiska energi partikeln kan den grundläggande ekvationen MKT skrivas:

• p = 2 nm ₀ 2> 6 = 2n k> 3

Gastrycket är proportionell mot medelvärdet av den kinetiska energin hos dess partiklar.

temperatur

Intressant, för den konstanta mängden gas i det slutna kärlet kan anslutas gastrycket och medelvärdet av partikelrörelseenergi. varvid tryckmätningen kan utföras genom att mäta energin hos partiklarna.

Hur man skriver? Vad kan jämföras med den mängd kinetisk energi? Denna kvantitet är temperaturen.

Temperatur - mått på de termiska statliga ämnen. För dess mätning används en termometer, baserade åtgärder som satte den termiska expansionen av arbetsfluiden (en alkohol, kvicksilver) under upphettning. Omfattningen av termometern etableras experimentellt. Vanligtvis det att ge taggar motsvarande position arbetsfluiden vid ett vissa fysikaliska processer som sker under termisk oförändrat skick (kokande vatten, smältande is). Olika termometrar har olika skalor. Till exempel, omfattningen Celsius, Fahrenheit.

Universella temperaturområde

Mer intressant när det gäller oberoende av arbets egenskaperna hos kroppen kan betraktas som en gas termometer. Deras räckvidd är inte beroende av vilken typ av gas som används. I en sådan anordning kan skilja hypotetiskt temperatur vid vilken gasen går mot noll tryck. Beräkningar visar att detta värde motsvarar -273,15 ° ^C. Temperaturområdet (absolut temperaturskala eller Kelvinskalan) infördes 1848 år. För den viktigaste punkten i denna skala tog nollte gastryck möjliga temperatur. Skalenheten intervall lika med enhetsvärdet Celsius. Registrera grundläggande ekvationen med hjälp av ILC temperaturen är mer praktiskt att studera gas processer.

Kommunikations tryck och temperatur

Empiriskt kan man säkerställa att gastrycket är proportionell mot dess temperatur. Samtidigt fann att trycket är direkt proportionell mot koncentrationen av partiklar:

• P = NKT,

där T - absolut temperatur, k-konstant lika med 1,38 • 10 ^-23 J / K.

Den fundamentala värde som har ett konstant värde för alla gaser, som kallas Boltzmann konstant.

Jämförelse av tryckberoendet av temperaturen och gas ICB grundläggande ekvationen kan skrivas:

• till> = 3kT: 2

Medelvärdet av den kinetiska energin hos gasen molekyler rörelse är proportionell mot dess temperatur. Dvs temperaturen är ett mått på den kinetiska energin hos partikelrörelsen.