Perusyhtälöä ICB ja lämpötilan mittaus

Oppiminen tapahtuvien prosessien tilastollista järjestelmissä, vähintään hiukkaskoko on monimutkainen ja suuren määrän niitä. Tarkastella erikseen jokainen hiukkanen on käytännössä mahdotonta, kuitenkin ottaa käyttöön tilastollisia määrät: keskimääräinen nopeus hiukkasten, niiden pitoisuus, hiukkasen massa. Kaavan kuvaavat järjestelmän tilan kanssa mikroskooppinen parametrit, kutsutaan perusyhtälöä molekyyli kineettinen teoria kaasujen (ICB).

Vähän keskimääräinen hiukkasten nopeus

Määritetään hiukkasten nopeus suoritettiin ensimmäisen kerran kokeellisesti. Tunnettu opetussuunnitelman suorittaman kokeen Otto Shternom, saa luoda kuvan hiukkasnopeudet. Kokeen tutkittiin liike hopea atomien pyörivät sylinterit: ensimmäinen stationaarinen asennus, silloin kun se pyörii tietyn kulmanopeudella.

Tämän tuloksena havaittiin, että nopeus hopea molekyylien ylittää äänen nopeuden ja on 500 m / s. Tosiasia on varsin mielenkiintoinen, koska tällainen nopeus hiukkasten aineita henkilö tuntua kovilta.

täydellinen kaasu

Tutkimaan edelleen toteutettavissa vain järjestelmän parametrit, jotka määrittävät suoria mittauksia voidaan käyttää fyysisiä laitteita. Nopeus mitataan nopeusmittari, mutta idea on liittää nopeusmittarin yhden hiukkasen on järjetön. Suoraan mitata vain makroskooppinen liittyvän parametrin liikkeen hiukkasia.

Tarkastellaan kaasun paine. Paine astian seinämään on luotu iskee kaasun molekyylien astiassa. Erikoisuus kaasumaisessa tilassa aineen - melko suuri etäisyydet pieniä hiukkasia ja niiden vuorovaikutus toistensa kanssa. Tämä mahdollistaa mitata suoraan painetta.

Mikä tahansa järjestelmä vuorovaikutuksessa elinten on ominaista potentiaalienergian ja liike-energia liikkeessä. Real kaasu - monimutkainen järjestelmä. Vaihtelevuutta potentiaalienergian uhmaa systematisointi. Ongelma voidaan ratkaista ottamalla käyttöön mallin, tyypilliset ominaisuudet kantokaasun pyyhkäisee pois monimutkaisuus vuorovaikutuksen.

Ideaalikaasun - aineen olotilaan, jossa vuorovaikutus hiukkasten on vähäinen, potentiaalienergia vuorovaikutuksen pyrkii nollaan. Sitä voidaan pitää merkittäviä kineettistä energiaa, joka riippuu hiukkasen nopeuden.

Ihanteellinen Kaasupaine

Tunnistaa suhde kaasun paine ja hiukkasten nopeus mahdollistaa sen Perusyhtälö MKT ihanteellinen kaasua. Liikkuvaan hiukkaseen aluksen, että törmäys seinään se lähettää pulssin, jonka arvo voidaan määrittää perustuen II Newtonin:

• FΔt = 2m ₀ v _x

Muuttamalla hiukkasten vauhtia elastinen liittyvä sokki muutos vaakasuora komponentti sen nopeuden. F - kohdistama voima partikkelien seinälle lyhyen aikaa t; m ₀ - partikkelin massa.

Pinnalle S aikana At puoleiselta kaikki kaasu hiukkaset liikkuvat kohti pintaa nopeudella v _x ja joka on sijoitettu sylinteritilaan Sυ _x At. Kun hiukkaspitoisuus n täsmälleen puoli molekyylejä siirtyy seinään, toinen puoli - päinvastaiseen suuntaan.

Tutkittuaan partikkelien törmäysten, voimme kirjoittaa Newtonin laki voima alustan:

• FΔt = nm ₀ v _x ² SΔt

Koska kaasun paine määritellään suhde voima kohtisuorassa pintaan nähden, viimeinen alue voidaan kirjoittaa:

• p = F: S = nm ₀ v _x ²

Tämä suhde yhtälön perus- ICB voi kuvata koko järjestelmän, eli. K. liike vain yhteen suuntaan.

Maxwell jakelu

Pysyviä usein törmäykset kaasun hiukkasten seinät ja toisiaan johtaa perustamista tietyn tilastollisen jakauman hiukkasnopeus (energia). Suunta nopeusvektorit ovat yhtä todennäköisiä. Jako on kutsuttu Maxwell jakeluun. Vuonna 1860, tämä malli on peräisin J. Maxwell alle ICB. Tärkeimmät jakauman parametrit lain kutsutaan nopeus: luultavasti vastaa suurin arvo käyrän ja neliöllisen _q v = √ 2> - neliöllinen hiukkasten nopeus.

Nousu kaasun lämpötila vastaa kasvua nopeuden arvoja.

Perustuu siihen, että kaikki nopeudet ovat yhtä suuria ja niiden moduulit on sama merkitys, voidaan harkita:

• 2> = x ^2> + y ^2> + z ^2>, jossa x ^2> = 2> 3

Perusyhtälö MKT kanssa keskiarvoja kaasun paine on muodoltaan:

• p = nm ₀ 2> 3.

Tämä suhde on ainutlaatuinen siinä, että se määrittelee suhde mikroskooppisen parametrit: nopeus, partikkelin massa, hiukkastiheys ja kaasun paine kokonaisuudessaan.

Käsitteen avulla kineettistä energiaa hiukkasten, perusyhtälöä MKT voidaan kirjoittaa uudelleen:

• p = 2 nm ₀ 2> 6 = 2n k> 3

Kaasun paine on verrannollinen keskiarvo kineettisen energian sen hiukkasia.

lämpötila

Mielenkiintoista on, että jatkuva kaasun määrä suljetussa astiassa voidaan liittää kaasun paine ja keskiarvo hiukkasen liike-energiaa. jolloin paineen mittaus voidaan suorittaa mittaamalla hiukkasten energiaa.

Kuinka tulla? Mitä voidaan verrata määrään kineettistä energiaa? Tämä määrä on lämpötila.

Lämpötila - mitta termisen tilan aineita. Ja sen mittausta käytetään lämpömittarilla, joka perustuu toimia, jotka laittaa lämpölaajenemisen työnesteen (alkoholi, elohopea) kuumentaen. Laajuus lämpömittari vahvistettu kokeellisesti. Yleensä se laittaa etiketti sijaintia vastaavan työnesteen tietyllä fysikaaliset prosessit, jotka tapahtuvat jatkuvasti terminen tila (kiehuvaa vettä, sulavan jään). Eri lämpömittarit ovat eri mittakaavassa. Esimerkiksi asteikko Celsius, Fahrenheit.

Universal lämpötila-alue

Mielenkiintoisempi kannalta riippumattomuutta työ-ominaisuuksiin voidaan pitää kaasun lämpömittari. Niiden valikoima ei ole riippuvainen käytettävän kaasun tyypistä. Tällaisessa laitteessa voi erottaa hypoteettisesti lämpötila, jossa kaasu pyrkii nollaan paine. Laskelmat osoittavat, että tämä arvo vastaa -273,15 ° ^C lämpötila-alueella (absoluuttinen lämpötila asteikko tai Kelvin-asteikko) otettiin käyttöön 1848 vuosi. Tärkein kohta tämän asteikon otti nollannen kaasun paineen mahdollinen lämpötila. Mittakaavan yksikkö väli on yhtä suuri kuin yksikkö arvo Celsius. Kirjataan perustiedot Yhtälö ILC lämpötila on helpompaa tutkittaessa kaasun prosesseissa.

Viestintä paine ja lämpötila

Kokeellisesti voidaan varmistaa kaasun paine on verrannollinen sen lämpötila. Samalla todettiin, että paine on suoraan verrannollinen hiukkasten pitoisuus:

• P = NKT,

jossa T - absoluuttinen lämpötila, K-vakio vastaa 1,38 • 10 ^-23 J / K

Perusarvo, jolla on vakio arvo kaikkien kaasujen, nimeltään Boltzmannin vakio.

Verrataan paine riippuvuus lämpötilasta ja kaasun ICB perus oleva yhtälö voidaan kirjoittaa:

• = 3kT: 2

Keskiarvo kineettisen energian kaasun molekyylien liike on verrannollinen sen lämpötila. Eli lämpötila on mitta kineettisen energian hiukkasen liike.