|
Температура Важнейшим внутренним параметром газа является температура,
чувствительность к которой заложена в живых системах, однако она субъективна
(«степень нагретости 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. |
|
|
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 -38 до 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. Þ 10R=1,250С. 3. Шкала Фаренгейта. 00С=320F, 1000С=2120F Þ t0C=5/9(t0F-32). Недостаток
этих шкал – произвольность выбора реперных точек
(точек отсчета), их зависимость от внешних условий. |
|
|
Физический смысл температуры |
|
|
Опыт: давление газа зависит от температуры
- Из основного уравнения МКТ идеального газа: 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.
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). |
|
|
Единица температуры – Кельвин (К). Кельвин равен 1/273,16
части термодинамической температуры тройной точки воды. Шкала строится так,
что |
КЕЛЬВИН 1К |
|
|
Температура абсолютного нуля не зависит
от внешних условий и одинакова для всех веществ. |
Связь
температуры
и средней кинетической энергии
поступательного движения молекул. |
|
|
Сравнивая два выражения получим: Т.о. средняя кинетическая энергия прямо
пропорциональна абсолютной температуре. Температура - мера средней
кинетической энергии молекул. |
|
|
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 примерно 6.10-21Дж –
очень маленькая (барабанные перепонки – шум в ушах; движение частиц мозга –
передача сигналов). |
|
|
Т.к. - связь давления итемпературы (еще одна форма основного
уравнения МКТ идеального газа). |
|