Ძირითადი განტოლება MKT და ტემპერატურის გაზომვა

სასწავლო პროცესების სტატისტიკური სისტემები, მინიმუმ ნაწილაკების ზომა არის რთული და დიდი რაოდენობით მათ. განვიხილოთ ცალ-ცალკე თითოეული ნაწილაკების პრაქტიკულად შეუძლებელია, თუმცა დანერგვა სტატისტიკური რაოდენობით: საშუალო სიჩქარე ნაწილაკების, მათი კონცენტრაცია, ნაწილაკების მასა. ფორმულა დამახასიათებელი სახელმწიფო სისტემის მიკროსკოპული პარამეტრების, ე.წ. ფუნდამენტური განტოლება მოლეკულური კინეტიკური თეორიის აირები (ICB).

ცოტა სიჩქარე საშუალოდ ნაწილაკების

განსაზღვრა სიჩქარე ნაწილაკების განხორციელდა პირველად ექსპერიმენტულად. ცნობილი, სასწავლო ექსპერიმენტი ჩატარდა Otto Shternom, დაშვებულია შექმნა სურათს ნაწილაკების სიჩქარეები. ექსპერიმენტი გამოძიებული შუამდგომლობა ვერცხლის ატომების მოძრავი ცილინდრები: პირველი სტაციონარული მონტაჟი, მაშინ, როდესაც ის ბრუნავს გარკვეული კუთხის გაზომვა.

შედეგად, აღმოჩნდა, რომ კურსი ვერცხლის მოლეკულების აღემატება ბგერის სიჩქარეს და 500 მ / წმ. ფაქტია, საკმაოდ საინტერესო, რადგან ასეთი სიჩქარე ნაწილაკების ნივთიერებების პირი გრძნობს რთულია.

სრულყოფილი გაზის

იმისათვის, რომ გააგრძელოს სწავლა შესაძლებელია მხოლოდ სისტემაში, პარამეტრების, რომელიც განსაზღვრავს პირდაპირი ღონისძიებების შეიძლება გამოყენებით ფიზიკური მოწყობილობები. სიჩქარე იზომება speedometer, მაგრამ იდეა არის ანიჭებენ speedometer ერთი ნაწილაკების აბსურდია. პირდაპირ გაზომვა მხოლოდ macroscopic პარამეტრი დაკავშირებული შუამდგომლობა ნაწილაკების.

განვიხილოთ გაზის წნევა. ზეწოლა სისხლძარღვის კედლის იქმნება დარტყმები აირის მოლეკულები იმყოფება გემის. თავისებურება აირისებრი სახელმწიფო საკითხზე - საკმაოდ დიდი დისტანციებზე შორის მცირე ნაწილაკების და მათი ურთიერთქმედება ერთმანეთს. ეს საშუალებას იძლევა პირდაპირ გავზომოთ ზეწოლა.

ნებისმიერი სისტემა ინტერაქციაში ორგანოების ახასიათებს პოტენციური ენერგია კინეტიკური ენერგია მოძრაობაში. უძრავი გაზი - კომპლექსური სისტემა. ცვალებადობა პოტენციური ენერგია ეწინააღმდეგება სისტემატიზაცია. პრობლემა შეიძლება გადაწყდეს შემოღების მოდელი, დამახასიათებელი თვისებები გადამზიდავი გაზის აშორებს სირთულის ურთიერთქმედება.

იდეალური გაზის - სახელმწიფოს აქვს მნიშვნელობა, სადაც ურთიერთქმედების ნაწილაკების არის უმნიშვნელო, პოტენციური ენერგია ურთიერთქმედების ტენდენცია ნულოვანი. ეს შეიძლება მხოლოდ განიხილება მნიშვნელოვანი კინეტიკური ენერგია, რომელიც დამოკიდებულია ნაწილაკების სიჩქარე.

იდეალური გაზის წნევის

იდენტიფიცირება შორის ურთიერთობის გაზის წნევის და სიჩქარე ნაწილაკების საშუალებას აძლევს ძირითადი განტოლება MKT იდეალური გაზის. ნაწილაკების მოძრავი ხომალდის, შეჯახების ერთად კედელზე იგი გადასცემს პულსი, რომლის ღირებულება შეიძლება განისაზღვროს საფუძველზე II ნიუტონის კანონი:

• FΔt = 2 მ ₀ v _x

იცვლება ნაწილაკების იმპულსი ელასტიური შოკი ცვლილებასთან დაკავშირებული ჰორიზონტალური კომპონენტი მისი სიჩქარე. F - ძალა განაგებს ნაწილაკების კედელზე მოკლე დროში t; m ₀ - მასა ნაწილაკების.

ზედაპირზე S დროს Δt ტერიტორიაზე წინაშე ყველა გაზის ნაწილაკების მოძრავი მიმართ ზედაპირზე სიჩქარე v _x და განწყობილი ცილინდრიანი მოცულობა Sυ _x Δt. როდესაც ნაწილაკების კონცენტრაცია n ზუსტად ნახევარი მოლეკულები გადადის კედელზე, მეორე ნახევარში - საპირისპირო მიმართულებით.

განიხილა რა შეჯახების ნაწილაკების, ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ ნიუტონის კანონის ძალის მოქმედი პლატფორმა:

• FΔt = nm ₀ v _x ² SΔt

მას შემდეგ, რაც გაზის წნევის განისაზღვრება, როგორც თანაფარდობა ძალა მოქმედებს მართობს ზედაპირზე, ბოლო ტერიტორიაზე შეიძლება ჩაიწეროს:

• p = F: S = nm ₀ v _x ²

ეს ურთიერთობა განტოლება, როგორც ძირითადი ICB შეგიძლიათ აღწერს მთელი სისტემა, ანუ. K. მოძრაობის მხოლოდ ერთი მიმართულებით.

Maxwell განაწილება

მუდმივი ხშირი collisions გაზის ნაწილაკების კედლები და ერთმანეთს ჩამოყალიბებას შეუწყობს გარკვეული სტატისტიკური გავრცელების ნაწილაკების სიჩქარე (ენერგია). მიმართულებით სიჩქარე ვექტორები თანაბრად სავარაუდოა. ამგვარი განაწილება ეწოდა Maxwell განაწილება. 1860 წელს, ეს ნიმუში იყო მიღებული J. Maxwell ქვეშ ICB. ძირითადი პარამეტრების განაწილების კანონს ეწოდება სიჩქარე: ალბათ შეესაბამება მაქსიმალური ღირებულების მრუდი და საშუალო კვადრატული _q v = √ 2> - საშუალო კვადრატული სიჩქარე ნაწილაკები.

ზრდა აირის ტემპერატურის შეესაბამება ზრდა სიჩქარე ღირებულებები.

იქიდან გამომდინარე, რომ ყველა სიჩქარეები თანაბარია, და მათი მოდულები აქვს იგივე მნიშვნელობა, შეიძლება ჩაითვალოს:

• 2> = x ^2> + y ^2> + z ^2>, სადაც: x ^2> = 2> 3

ძირითადი განტოლება MKT ერთად საშუალოდ ღირებულებების გაზის წნევის ფორმას იღებს:

• p = nm ₀ 2> 3.

ეს ურთიერთობა არის უნიკალური, რომ ის განსაზღვრავს ურთიერთობას მიკროსკოპული პარამეტრები: სიჩქარე, მასა ნაწილაკების, ნაწილაკების სიმკვრივე და გაზის წნევა, როგორც მთელი.

გამოყენების კონცეფცია კინეტიკური ენერგია ნაწილაკების, ძირითადი განტოლება MKT შეიძლება გადაწერილი:

• p = 2nm ₀ 2> 6 = 2n k> 3

გაზის წნევის პროპორციული საშუალო ღირებულება კინეტიკური ენერგია მისი ნაწილაკების.

ტემპერატურა

საინტერესოა, რომ მუდმივი თანხის გაზის დახურულ ჭურჭელში შეიძლება დაკავშირებული გაზის წნევის და საშუალო ღირებულება ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია. სადაც წნევის გაზომვა შეიძლება შესრულდეს საზომი ენერგია ნაწილაკების.

როგორ შევა? რა შეიძლება იყოს შედარებით ოდენობით კინეტიკური ენერგია? ეს რაოდენობა ტემპერატურა.

ტემპერატურა - ღონისძიების თერმული სახელმწიფო ნივთიერებები. მისი საზომი გამოიყენება თერმომეტრი, დაფუძნებული ქმედებები, რომლებიც დააყენა თერმული გაფართოებას სამუშაო სითხის (ალკოჰოლის, მერკური) ქვეშ გათბობა. მასშტაბი თერმომეტრი დადგენილი ექსპერიმენტულად. როგორც წესი, ეს გაძლევთ tags შესაბამისი პოზიციონირება სამუშაო სითხის გარკვეული ფიზიკური პროცესების დროს თერმული უცვლელი სახელმწიფო (მდუღარე წყალი, დნობის ყინული). სხვადასხვა თერმომეტრები აქვს სხვადასხვა მასშტაბით. მაგალითად, მასშტაბის გრადუსი, Fahrenheit.

Universal ტემპერატურის დიაპაზონი

უფრო საინტერესო თვალსაზრისით დამოუკიდებლობის სამუშაო თვისებები ორგანოს შეიძლება ჩაითვალოს გაზის თერმომეტრი. მათი დიაპაზონი არ არის დამოკიდებული ტიპის გაზის გამოიყენება. ასეთ მოწყობილობა შეიძლება გამოიყოს, სავარაუდოდ ტემპერატურა, რომლის დროსაც გაზის ტენდენცია zero ზეწოლა. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ეს მნიშვნელობა შეესაბამება -273,15 ° ^C. ტემპერატურის დიაპაზონი (აბსოლუტური ტემპერატურის მასშტაბის ან Kelvin მასშტაბის) შემოღებულ იქნა 1848 წელს. მთავარი წერტილი ამ მასშტაბის მიიღო ნულოვანი გაზის წნევის შესაძლო ტემპერატურა. Scale ერთეული ინტერვალის ტოლია ერთეულის ღირებულება აღწევს. ჩანაწერების ძირითადი განტოლების გამოყენებით ILC ტემპერატურა უფრო მოსახერხებელია შესწავლა გაზის პროცესებში.

ურთიერთობა წნევა და ტემპერატურა

ემპირიულად შეიძლება უზრუნველყოს გაზის წნევის პროპორციულია მისი ტემპერატურა. ამავე დროს, აღმოჩნდა, რომ წნევის პირდაპირპროპორციულია კონცენტრაცია ნაწილაკების:

• P = nkT,

სადაც T - აბსოლუტური ტემპერატურის, k-მუდმივი ტოლია 1.38 • 10 ^-23 J / კ

ფუნდამენტური ღირებულება, რომელსაც მუდმივი მნიშვნელობა ყველა გაზები, მოუწოდა ბოლცმანის მუდმივა.

შედარება წნევის დამოკიდებულება ტემპერატურა და გაზის ICB ძირითადი განტოლება შეიძლება წერია:

• to> = 3kT: 2

საშუალო ღირებულება კინეტიკური ენერგია აირის მოლეკულები მოძრაობის პროპორციული მისი ტემპერატურა. რომ არის, ტემპერატურა ღონისძიების კინეტიკური ენერგია ნაწილაკების მოძრაობის.