Ideaalne gaas. MKT põhivõrrand
Temperatuur.
Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand jaoks ideaalne gaas loob seose kergesti mõõdetava makroskoopilise parameetri – rõhu – ja selliste mikroskoopiliste gaasiparameetrite vahel nagu molekulide keskmine kineetiline energia ja kontsentratsioon.
Kuid pärast ainult gaasi rõhu mõõtmist ei saa me ka keskmist väärtust teada kineetiline energia molekule eraldi ega nende kontsentratsiooni. Seetõttu on gaasi mikroskoopiliste parameetrite leidmiseks seotud mõne muu füüsikalise suuruse mõõtmine
molekulide keskmine kineetiline energia. Temperatuur on füüsikas selline suurus.
Igaüks teab igapäevasest kogemusest, et kehasid on kuum ja külm. Kahe keha kokkupuutel, millest üht tajume kuumana ja teist külmana, toimuvad muutused nii esimese kui ka teise keha füüsikalistes parameetrites. Näiteks tahked ained ja vedelikud paisuvad tavaliselt kuumutamisel. Mõni aeg pärast kehadevahelise kontakti tekkimist peatuvad kehade makroskoopiliste parameetrite muutused. Seda kehade seisundit nimetatakse termiliseks tasakaaluks. Füüsikalist parameetrit, mis on termilise tasakaalu seisundis olevate kehade süsteemi kõikides osades sama, nimetatakse kehatemperatuuriks. Kui kahe keha kokkupuutel ei muutu ükski nende füüsikalistest parameetritest, näiteks ruumala, rõhk, siis ei toimu kehade vahel soojusülekannet ja kehade temperatuur on sama.
Termomeetrid.
Igapäevapraktikas on enim levinud temperatuuri mõõtmise viis vedelikutermomeetriga.
Vedeliku termomeetri seade kasutab kuumutamisel vedelike paisumise omadust. Töövedelikuna kasutatakse tavaliselt elavhõbedat, alkoholi, glütseriini. Keha temperatuuri mõõtmiseks viiakse termomeeter selle kehaga kokku; soojusülekanne toimub keha ja termomeetri vahel kuni termilise tasakaalu saavutamiseni. Termomeetri mass peab olema oluliselt väiksem keha massist, vastasel juhul võib mõõtmisprotsess oluliselt muuta kehatemperatuuri.
Vedeliku mahu muutused termomeetris peatuvad, kui soojusvahetus keha ja termomeetri vahel peatub. Vedeliku temperatuur termomeetris on võrdne keha temperatuuriga.
Olles märkinud termomeetri torule vedelikusamba otsa asendi, kui termomeeter asetatakse sulavasse jäässe ja seejärel keevasse vette kl. normaalne rõhk ja jagades nende märkide vahelise segmendi 100-ga võrdsetes osades, hankige temperatuuriskaala Celsiuse kraadides. Jää sulamistemperatuuriks eeldatakse (joonis 83), keeva vee - (joonis 84). Vedesamba pikkuse muutus termomeetris ühe sajandiku võrra 0 märkide vahel olevast pikkusest ja vastab temperatuuri muutusele
Vedelike termomeetrite abil temperatuuri mõõtmise meetodi oluline puudus on see, et temperatuuriskaala on sel juhul seotud konkreetse füüsikalised omadused teatud aine, mida kasutatakse termomeetri töövedelikuna - elavhõbe, glütseriin, alkohol. Erinevate sama kuumutamisega vedelike mahu muutus osutub mõnevõrra erinevaks. Seetõttu annavad elavhõbeda ja glütseriini termomeetrid, mille näidud langevad kokku 0 ja 100 ° C juures, teistel temperatuuridel erinevaid näitu.
Gaasid on termilises tasakaalus.
Temperatuuri määramiseks täiuslikuma viisi leidmiseks peate leidma väärtuse, mis oleks sama mis tahes termilise tasakaalu seisundis oleva keha jaoks.
Gaaside omaduste eksperimentaalsed uuringud on näidanud, et termilise tasakaalu seisundis olevate gaaside puhul on gaasi rõhu ja ruumala korrutise ja molekulide arvu suhe sama:
See eksperimentaalne fakt võimaldab meil aktsepteerida väärtust 0 kui loomulikku temperatuuri mõõdikut.
Sellest ajast saadik, võttes arvesse molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandit (24.2), saame
Järelikult on termilises tasakaalus olevate gaaside molekulide keskmine kineetiline energia sama. Väärtus 0 on võrdne kahe kolmandikuga juhuslikkuse keskmisest kineetilisest energiast termiline liikumine gaasimolekulid ja seda väljendatakse džaulides.
Füüsikas väljendatakse temperatuuri tavaliselt kraadides, eeldades, et temperatuur T kraadides ja väärtus 0 on seotud võrrandiga
kus on proportsionaalsustegur, mis sõltub temperatuuriühiku valikust.
Siit saame
Viimane võrrand näitab, et on võimalik valida töövedelikuna kasutatava gaasi laadist sõltumatu temperatuuriskaala.
Praktikas toimub temperatuuri mõõtmine võrrandi (25.4) kasutamisel gaasitermomeetri abil (joonis 85). Selle seade on järgmine: konstantse mahuga anumas on gaas, gaasi kogus jääb muutumatuks. Mahu V ja molekulide arvu konstantsete väärtuste korral võib manomeetriga mõõdetud gaasirõhk olla gaasi ja seega iga keha temperatuuri mõõt, millega gaas on termilises tasakaalus.
Absoluutse temperatuuri skaala.
Temperatuuri mõõtmise skaalat vastavalt võrrandile (25.4) nimetatakse absoluutskaalaks. Selle pakkus välja inglise füüsik W. Kelvia (Thomson) (1824-1907), mistõttu skaalat nimetatakse ka Kelvini skaalaks.
Enne absoluutse temperatuuriskaala kasutuselevõttu oli Celsiuse temperatuuriskaala praktikas laialdaselt kasutusel. Seetõttu valitakse absoluutskaalal temperatuuriühik, mida nimetatakse kelviniks, võrdseks ühe Celsiuse kraadiga:
Absoluutne nulltemperatuur.
Võrrandi (25.4) vasakul poolel saavad kõik suurused olla ainult positiivsed väärtused või olema võrdne nulliga. Seetõttu saab absoluutne temperatuur T olla ainult positiivne või võrdne nulliga. Temperatuuri, mille juures ideaalse gaasi rõhk konstantse ruumala juures peaks olema null, nimetatakse absoluutseks nulltemperatuuriks.
Boltzmanni konstant.
Konstandi k väärtus võrrandis (25.4) on leitav teadaolevad väärtused teadaoleva molekulide arvuga gaasi rõhk ja ruumala kahel temperatuuril
Nagu teate, sisaldab 1 mool mis tahes gaasi ligikaudu molekule ja normaalrõhul hõivab Pa ruumala
Katsed on näidanud, et kui gaasi panna konstantsel mahul 0–100 °C, tõuseb selle rõhk kuni Pa-ni. Asendades need väärtused võrrandisse (25.6), saame
Seda koefitsienti nimetatakse Boltzmanni konstandiks Austria füüsiku Ludwig Boltzmanni (1844-1906), molekulaarkineetilise teooria ühe rajaja auks.
ÕPPETUND
Teema . Temperatuur on molekulide liikumise keskmise kineetilise energia mõõt.
Sihtmärk: kujundada teadmisi temperatuuri kui ühe termodünaamilise parameetri kohtaja mõõtamolekulide liikumise keskmine kineetiline energia, Kelvini ja Celsiuse temperatuuriskaalad ning nendevaheline seos, temperatuuri mõõtmine termomeetrite abil.
Tunni tüüp: õppetund.
Varustus: näidisvedeliku termomeeter.
Tundide ajal
Kas gaasidel on oma maht?
Kas gaasidel on kuju?
Kas gaasid moodustavad juga? kas nad voolavad?
Kas gaase saab kokku suruda?
Kuidas on molekulid gaasides paigutatud? Kuidas nad liiguvad?
Mida saab öelda molekulide vastastikmõju kohta gaasides?
Organisatsiooniline etapp
Algteadmiste uuendamine
Küsimused klassile
1. Miks gaasid kell kõrge temperatuur võib pidada ideaalseks?
( Mida kõrgem on gaasi temperatuur, seda suurem on molekulide soojusliikumise kineetiline energia, mis tähendab, et gaas on ideaalile lähemal .)
2. Miks kõrgsurve reaalsete gaaside omadused erinevad ideaalgaaside omadustest? (Rõhu suurenemisega gaasimolekulide vaheline kaugus väheneb ja nende vastasmõju ei saa enam tähelepanuta jätta .)
Tunni teema, eesmärgi ja eesmärkide kajastamine
Räägime tunni teemast.
IV. Motivatsioon õppetegevused
Miks on oluline uurida gaase, osata kirjeldada neis toimuvaid protsesse? Põhjenda oma vastust omandatud füüsikateadmiste, oma elukogemusega.
V. Uue materjali õppimine
3. Temperatuur kui ideaalse gaasi termodünaamiline parameeter. Gaasi olekut kirjeldatakse teatud suuruste abil, mida nimetatakse olekuparameetriteks. Eristama:
mikroskoopilised, s.t. molekulide endi omadused - mõõtmed, mass, kiirus, impulss, energia;
makroskoopiline, st. gaasi kui füüsilise keha parameetrid - temperatuur, rõhk, maht.
Molekulaarkineetiline teooria võimaldab meil mõista, mis on sellise keeruka mõiste nagu temperatuur füüsikaline olemus.
Kas olete tuttav sõnaga temperatuur? varases lapsepõlves. Nüüd tutvume temperatuuri kui parameetriga.
Me teame seda erinevad kehad võivad olla erinevad temperatuurid. Seetõttu iseloomustab temperatuur sisemine olek keha. Kahe keha koosmõju tulemusena erinevad temperatuurid, nagu kogemus näitab, ühtlustub nende temperatuur mõne aja pärast. 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, ainete kontsentratsioon ei muutu. Kuid kehasisesed mikroskoopilised protsessid ei lõpe isegi termilise tasakaalu korral: molekulide asukohad muutuvad, nende kiirus kokkupõrgete ajal. 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, seda tugevam on puudutamisel soojustunne. Suurem molekulaarne kiirus vastab suuremale kineetilisele energiale. Seetõttu võib temperatuuri väärtuse järgi moodustada ettekujutuse molekulide kineetilisest energiast.
Temperatuur on molekulide soojusliikumise kineetilise energia mõõt .
Temperatuur on skalaarne suurus; SI-s mõõdetaksekelveinid (K).
2 . temperatuuri skaalad. Temperatuuri mõõtmine
Temperatuuri mõõdetakse termomeetrite abil, mille töö põhineb termodünaamilise tasakaalu nähtusel, s.o. termomeeter on seade, mis mõõdab temperatuuri kokkupuutel uuritava kehaga. Erinevat tüüpi termomeetrite valmistamisel on sõltuvus temperatuurist erinev füüsikalised nähtused: soojuspaisumine, elektrilised ja magnetilised nähtused jne.
Nende tegevus põhineb sellel, et temperatuuri muutudes muutuvad ka teised keha füüsikalised parameetrid, näiteks rõhk ja maht.
1787. aastal tegi J. Charles katse käigus kindlaks gaasirõhu otsese proportsionaalse sõltuvuse temperatuurist. Katsetest selgus, et sama kuumutamise korral muutub mis tahes gaaside rõhk samamoodi. 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. Seetõttu on aine molekulide juuresolekul temperatuuride absoluutne nullpunkt kättesaamatu. 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). Näidatud on temperatuur, mida mõõdetakse Celsiuse skaalal t . Celsiuse skaalal on nii positiivsed kui ka negatiivsed väärtused.
P 
Joonist kasutades jälgime temperatuuride vahelist seost Kelvini ja Celsiuse skaalal.
Jagamise väärtus Kelvini skaalal on sama, mis Celsiuse skaalal:
∆T = T 2 - T 1 =( t 2 +273) - ( t 1 +273) = t 2 - t 1 = Δt .
Niisiis,∆T= Δt, need. temperatuurimuutus Kelvini skaalal on võrdne temperatuurimuutusega Celsiuse skaalal.
TK = t° C+ 273
0 K = -273°С
0°С =273 K
Klassi ülesanne .
Kirjeldage vedeliku termomeetrit füüsilise instrumendina vastavalt füüsilise instrumendi tööplaanile.
Vedeliku termomeetri kui füüsikalise seadme omadused
Temperatuuri mõõtmine.
Suletud klaasist kapillaar, mille põhjas on elavhõbeda või värvilise 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.
Vedeliku termomeetritega mõõdetavate temperatuuride vahemik on lai (elavhõbe -35 kuni 75 °C, alkohol -80 kuni 70 °C). Puuduseks on see, et kuumutamisel paisuvad erinevad vedelikud erinevalt, sama temperatuuri juures võivad näidud veidi erineda.
3. Temperatuur on molekulide liikumise keskmise kineetilise energia mõõt
O 
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/K , proportsionaalsuse koefitsient – Boltzmanni konstant.Boltzmanni konstant seob temperatuuri aines molekulide liikumise keskmise kineetilise energiaga. See on MKT üks olulisemaid konstante. Temperatuur on otseselt võrdeline aineosakeste soojusliikumise keskmise kineetilise energiaga. Seetõttu 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.
Põhjendus, mille me temperatuuri füüsikalise olemuse selgitamiseks läbi viisime, viitab ideaalsele gaasile. Meie tehtud järeldused ei kehti aga mitte ainult ideaal-, vaid ka pärisgaaside kohta. Need kehtivad ka vedelate ja tahkete ainete puhul. Igas olekus iseloomustab aine temperatuur selle osakeste soojusliikumise intensiivsust.
VII. Õppetunni kokkuvõte
Tunni kokkuvõtte tegemine, õpilaste tegevuse hindamine.
Õppige teoreetilist materjali abstraktsest. §_____ lehel_____
Õpetaja kõrgeim kategooria L.A. Donets
5. lk
See esindab energiat, mille määrab sellesse süsteemi kuuluvate erinevate punktide liikumiskiirus. Sel juhul tuleks eristada translatsioonilist liikumist ja pöörlevat liikumist iseloomustavat energiat. Samal ajal on keskmine kineetiline energia keskmine erinevus kogu süsteemi koguenergia ja selle puhkeenergia vahel, st sisuliselt on selle väärtus keskmine väärtus
Selle füüsikaline väärtus määratakse valemiga 3/2 kT, milles on näidatud: T - temperatuur, k - Boltzmanni konstant. See väärtus võib olla omamoodi võrdluskriteerium (standard) sisalduvate energiate jaoks erinevat tüüpi termiline liikumine. Näiteks gaasimolekulide keskmine kineetiline energia uuringus edasi liikumine, võrdub 17 (- 10) nJ gaasi temperatuuril 500 C. Reeglina on elektronide energia suurim translatsiooniliikumise ajal, kuid neutraalsete aatomite ja ioonide energia on palju väiksem.
Sellel väärtusel, kui arvestada mis tahes lahust, gaasi või vedelikku antud temperatuuril, on konstantne väärtus. See väide kehtib ka kolloidlahuste kohta.
Tahkete ainete puhul on olukord mõnevõrra erinev. Nendes ainetes on ühegi osakese keskmine kineetiline energia molekulaarsete külgetõmbejõudude ületamiseks liiga väike ja seetõttu saab ta liikuda vaid teatud punkti ümber, mis tinglikult fikseerib osakese teatud tasakaaluasendi pikaks ajaks. See omadus võimaldab tahke aine kuju ja mahu poolest olla piisavalt stabiilne.
Kui arvestada tingimusi: translatsiooniline liikumine ja siis siin ei ole keskmine kineetiline energia suurus, mis sõltub sellest ja seetõttu on see defineeritud kui väärtus, mis on otseselt võrdeline väärtusega
Oleme andnud kõik need otsused selleks, et näidata, et need kehtivad kõigi tüüpide puhul. koondseisundid ained - kõigis neist toimib temperatuur peamise omadusena, mis peegeldab elementide termilise liikumise dünaamikat ja intensiivsust. Ja see on molekulaar-kineetilise teooria olemus ja termilise tasakaalu kontseptsiooni sisu.
Nagu teate, kui kaks füüsiline keha puutuvad omavahel kokku, siis toimub nende vahel soojusvahetusprotsess. Kui keha on suletud süsteem, see tähendab, et ta ei suhtle ühegi kehaga, siis selle soojusvahetusprotsess kestab nii kaua, kui kulub selle keha temperatuuride ühtlustamiseks ja keskkond. Seda seisundit nimetatakse termodünaamiliseks tasakaaluks. Seda järeldust on korduvalt kinnitanud katsetulemused. Keskmise kineetilise energia määramiseks tuleks lähtuda antud keha temperatuuri omadustest ja selle soojusülekande omadustest.
Samuti on oluline arvestada, et kehade sees toimuvad mikroprotsessid ei lõpe isegi siis, kui keha jõuab termodünaamilisse tasakaalu. Selles olekus liiguvad molekulid kehade sees, muudavad nende kiirusi, lööke ja kokkupõrkeid. Seetõttu vastab tõele vaid üks mitmest meie väitest – keha maht, rõhk (kui me räägime gaasist) võivad erineda, kuid temperatuur jääb siiski konstantseks väärtuseks. See kinnitab veel kord väidet, et soojusliikumise keskmise kineetilise energia määrab ainult temperatuuriindeks.
Selle mustri kehtestas katsete käigus J. Charles 1787. aastal. Katsete tegemisel märkas ta, et kui kehasid (gaase) kuumutada sama palju, muutub nende rõhk vastavalt otsesele proportsionaalne seadus. See tähelepanek võimaldas luua palju kasulikke instrumente ja asju, eriti gaasitermomeetrit.
Selles tunnis analüüsime füüsikalist suurust, mis on meile juba kaheksanda klassi kursusest tuttav - temperatuuri. Täiendame selle määratlust kui termilise tasakaalu ja keskmise kineetilise energia mõõdikut. Kirjeldame mõningate temperatuuride mõõtmise meetodite puudusi ja teiste eeliseid, tutvustame absoluutse temperatuuriskaala mõistet ning lõpuks tuletame gaasimolekulide kineetilise energia ja gaasirõhu sõltuvuse temperatuurist.
Sellel on kaks põhjust.
- Kasutatakse erinevaid termomeetreid erinevaid aineid indikaatorina, seetõttu reageerivad termomeetrid olenevalt konkreetse aine omadustest samale temperatuurimuutusele erinevalt;
- Temperatuuriskaala päritolu valiku meelevaldsus.
Seetõttu ei sobi sellised termomeetrid täpseks temperatuuri mõõtmiseks. Ja alates XVIII sajandist on kasutatud täpsemaid termomeetreid, milleks on gaasitermomeetrid (vt joonis 2).
Riis. 2. Gaasi termomeeter ()
Selle põhjuseks on asjaolu, et gaasid paisuvad samamoodi, kui temperatuur muutub samade väärtuste võrra. Gaasitermomeetrite kohta kehtib järgmine:
See tähendab, et temperatuuri mõõtmiseks registreeritakse kas rõhu muutus konstantsel ruumalal või ruumala konstantsel rõhul.
Gaasitermomeetrites kasutatakse sageli haruldast vesinikku, mis, nagu mäletame, sobib ideaalse gaasimudeliga väga hästi.
Lisaks kodumajapidamises kasutatavate termomeetrite ebatäiuslikkusele on ebatäiuslikkus paljudes igapäevaelus kasutatavates kaaludes. Eelkõige Celsiuse skaala, mis on meile kõige tuttavam. Nagu termomeetrite puhul, valivad need skaalad algtaseme juhuslikult (Celsiuse skaala puhul on see jää sulamistemperatuur). Seega, et töötada füüsikalised kogused vaja on teist, absoluutset skaalat.
Selle skaala võttis 1848. aastal kasutusele inglise füüsik William Thompson (lord Kelvin) (joonis 3). Teades, et temperatuuri tõustes suureneb ka molekulide ja aatomite liikumise termiline kiirus, on lihtne kindlaks teha, et temperatuuride langedes kiirus langeb ja teatud temperatuuril muutub varem või hiljem nulliks, samuti rõhk (MKT põhivõrrandi alusel). See temperatuur valiti lähtepunktiks. On üsna ilmne, et temperatuur ei saa jõuda sellest väärtusest madalamale väärtusele, mistõttu seda nimetatakse "absoluutseks nulltemperatuuriks". Mugavuse huvides on 1 kelvinikraad viidud vastavusse 1 kraadi Celsiuse järgi.
Seega saame järgmise:
Temperatuuri tähistus - ;
Mõõtühik - K, "kelvin"
Tõlge Kelvini skaalale:
Seetõttu on absoluutse nulli temperatuur temperatuur
Riis. 3. William Thompson ()
Nüüd, et defineerida temperatuuri molekulide keskmise kineetilise energia mõõdikuna, on mõttekas üldistada argumendid, mille me absoluutse temperatuuriskaala määratluses esitasime:
Niisiis, nagu näeme, on temperatuur tõepoolest translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energia mõõt. Spetsiifilise valemi suhte tuletas Austria füüsik Ludwig Boltzmann (joonis 4):
Siin on nn Boltzmanni koefitsient. See on konstant, mis on arvuliselt võrdne:
Nagu näeme, on selle koefitsiendi mõõde , see tähendab, et see on omamoodi teisendustegur temperatuuriskaalalt energiaskaalale, sest nüüd saame aru, et tegelikult pidime temperatuuri mõõtma energiaühikutes. .
Nüüd mõelge, kuidas ideaalse gaasi rõhk sõltub temperatuurist. Selleks kirjutame MKT põhivõrrandi järgmisel kujul:
ja asendage selles valemis keskmise kineetilise energia ja temperatuuri seose avaldis. Saame:
Riis. 4. Ludwig Boltzmann ()
Järgmises tunnis sõnastame ideaalse gaasi olekuvõrrandi.
Bibliograafia
- Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z. Molekulaarfüüsika. Termodünaamika. - M.: Bustard, 2010.
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Füüsika klass 10. - M.: Ileksa, 2005.
- Kasjanov V.A. Füüsika klass 10. - M.: Bustard, 2010.
- Nafta ja gaasi suur entsüklopeedia ().
- youtube.com().
- e-science.ru ().
Kodutöö
- Lehekülg 66: nr 478-481. Füüsika. Ülesanderaamat. 10-11 klassid. Rymkevitš A.P. - M.: Bustard, 2013. ()
- Kuidas määratakse Celsiuse temperatuuriskaala?
- Määrake oma linna kelvinite temperatuurivahemik suvel ja talvel.
- Õhk koosneb peamiselt lämmastikust ja hapnikust. Millise gaasi molekulide kineetiline energia on suurem?
- * Mis vahe on gaaside paisumisel vedelike ja tahkete ainete paisumisest?
Ideaalse gaasi absoluutse temperatuuri langusega 1,5 korda suureneb molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia
1) suureneb 1,5 korda
2) väheneb 1,5 korda
3) väheneb 2,25 korda
4) ei muutu
Lahendus.
Absoluutse temperatuuri langusega 1,5 korda väheneb ka keskmine kineetiline energia 1,5 korda.
Õige vastus: 2.
Vastus: 2
Ideaalse gaasi absoluutse temperatuuri langemisel 4 korda suureneb selle molekulide soojusliikumise ruutkeskmine kiirus
1) väheneb 16 korda
2) väheneb 2 korda
3) väheneb 4 korda
4) ei muutu
Lahendus.
Ideaalse gaasi absoluutne temperatuur on võrdeline ruutkeskmise kiiruse ruuduga: Seega, kui absoluutne temperatuur langeb 4 korda, väheneb selle molekulide ruutkeskmine kiirus 2 korda.
Õige vastus: 2.
Vladimir Pokidov (Moskva) 21.05.2013 16:37
Meile saadeti selline imeline valem nagu E \u003d 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!
Täpselt nii, tegelikult on temperatuur ja soojusliikumise keskmine energia üks ja seesama. Kuid selles probleemis küsitakse meilt kiiruse, mitte energia kohta.
Ideaalse gaasi absoluutse temperatuuri tõusu korral 2 korda suureneb 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 kahekordistub, kahekordistub ka keskmine kineetiline energia.
Õige vastus: 4.
Vastus: 4
Ideaalse gaasi absoluutse temperatuuri langemisel 2 korda suureneb molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia
1) ei muutu
2) väheneb 4 korda
3) väheneb 2 korda
4) suureneb 2 korda
Lahendus.
Ideaalsete gaasimolekulide 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
Molekulide soojusliikumise ruutkeskmise kiiruse suurenemisel 2 korda suureneb molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia
1) ei muutu
2) suureneb 4 korda
3) väheneb 4 korda
4) suureneb 2 korda
Lahendus.
Seetõttu toob soojusliikumise ruutkeskmise kiiruse suurenemine 2 korda kaasa keskmise kineetilise energia suurenemise 4 korda.
Õige vastus: 2.
Vastus: 2
Aleksei (Peterburi)
Tere päevast!
Mõlemad valemid kehtivad. Lahenduses kasutatav valem (esimene võrdus) on lihtsalt keskmise kineetilise energia definitsiooni matemaatiline kirje: peate võtma kõik molekulid, arvutama nende kineetilised energiad ja seejärel võtma aritmeetilise keskmise. Teine (identne) võrdsus selles valemis on lihtsalt ruutkeskmise kiiruse määratlus.
Teie valem on tegelikult palju tõsisem, see näitab, et soojusliikumise keskmist energiat saab kasutada temperatuuri mõõtmiseks.
Molekulide soojusliikumise keskmise ruutkiiruse 2-kordse vähenemisega muutub 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:
Seetõttu põhjustab soojusliikumise ruutkeskmise kiiruse 2-kordne vähenemine keskmise kineetilise energia 4-kordse vähenemise.
Õige vastus: 3.
Vastus: 3
Molekulide soojusliikumise keskmise kineetilise energia suurenemisega 4 korda suureneb nende ruutkeskmine kiirus
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, see tähendab võrdsus, mis alati kehtib, tegelikult tähendab see, et kui selline märk on olemas, tähendab see, et väärtused 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 otsuses rääkima kiirusmooduli keskmise väärtuse ruudust? Ülesandes sellist terminit ei ole. Pealegi pole see sugugi võrdne keskmise ruutväärtusega, vaid ainult proportsionaalne. Seetõttu on teie identiteet vale.
Juri Shoitov (Kursk) 10.10.2012 22:00
Tere õhtust, Aleksei!
Kui jah, siis mis on see nali, et sa sama valemis sama väärtust erineval viisil tähistad?! Kas see annab rohkem teadust. Usu meie füüsika õpetamise meetodisse ja ilma sinuta sellest "heast" piisab.
Aleksei (Peterburi)
Ma ei saa aru, mis sind häirib. Olen kirjutanud, et efektiivkiiruse ruut on definitsiooni järgi kiiruse ruudu keskmine. Kriips on vaid osa kiiruse efektiivväärtusest ja b on keskmistamisprotseduur.
Molekulide soojusliikumise keskmise kineetilise energia vähenemisel 4 korda suureneb 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
Monatoomilise ideaalgaasi absoluutse temperatuuri tõusu korral 2 korda suureneb molekulide soojusliikumise ruutkeskmine kiirus
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 ruutkeskmine kiirus teguri võrra.
Õige vastus: 2.
Vastus: 2
Ideaalse gaasi absoluutse temperatuuri langemisel 2 korda suureneb molekulide soojusliikumise ruutkeskmine kiirus
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 absoluutset temperatuuri vähendatakse 2 korda, väheneb molekulide soojusliikumise ruutkeskmine kiirus teguri võrra.
Õige vastus: 1.
Vastus: 1
Aleksei (Peterburi)
Tere päevast!
Ärge ajage segadusse, kiiruse ruudu keskmine väärtus ei võrdu keskmise kiiruse ruuduga, vaid keskmise kiiruse ruuduga. keskmine kiirus gaasimolekuli jaoks on üldiselt võrdne nulliga.
Juri Shoitov (Kursk) 11.10.2012 10:07
Sa ajad kõik sama segadusse ja mitte külalist.
Kõik koolifüüsika täht v ilma nooleta tähistab kiirusmoodulit. Kui selle tähe kohal on joon, näitab see kiirusmooduli keskmist väärtust, mis arvutatakse Maxwelli jaotusest ja see on võrdne 8RT / pi * mu. Ruutjuur keskmisest ruutkiirusest on 3RT/pi*mu. Nagu näete, pole teie identiteedis võrdsust.
Aleksei (Peterburi)
Tere päevast!
Ma isegi ei tea, mida vastu vaielda, see on ilmselt nimetuste küsimus. Mjakiševi õpikus on nii tähistatud ruutkeskmist kiirust, Sivuhhin kasutab tähistust. Kuidas te seda väärtust kasutate?
Igor (Kes peab teadma) 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.
Molekulide soojusliikumise keskmise kineetilise energia vähenemisel 2 korda on absoluutne temperatuur
1) ei muutu
2) suureneb 4 korda
3) väheneb 2 korda
4) suureneb 2 korda
Lahendus.
Ideaalsete gaasimolekulide 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
Neoonkuumutamise 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 suureneb neooni 4-kordse kuumutamise tulemusena selle molekulide soojusliikumise keskmine kineetiline energia 4 korda.
Õige vastus: 1.
Laadimine...
