Den grundlæggende ligning af ICB og temperaturmåling

Learning processer, der forekommer i statistiske systemer, en minimal partikelstørrelse er kompliceret og et stort antal af dem. Overvej særskilt hver partikel er næsten umuligt, så de statistiske værdier indtastet: den gennemsnitlige hastighed af partiklerne, deres koncentration, massen af partiklen. Formel karakteriserer systemets tilstand med de mikroskopiske parametre, kaldet grundlæggende ligning for molekylær kinetiske teori for gasser (ICB).

Lidt om den gennemsnitlige hastighed af partiklerne

Bestemmelse af hastigheden af partiklerne blev udført for første gang eksperimentelt. Kendt fra pensum eksperiment udført Otto Shternom, lov til at skabe et billede af partiklen hastigheder. Forsøget undersøgte bevægelsen af sølvatomerne i roterende cylindere: første stationære installation, så når den roterer med en vis vinkelhastighed.

Som et resultat blev det fundet, at hastigheden for sølv molekyler overstiger lydens hastighed og er 500 m / s. Faktum er ganske interessant, da en sådan hastighed af partiklerne i stoffer en person til at føle sig hårdt.

perfekt gas

For at fortsætte med at studere muligt kun i systemet, kan de parametre, der definerer direkte målinger være ved hjælp af de fysiske enheder. Hastighed er målt speedometer, men ideen er at vedhæfte en hastighedsmåler for en enkelt partikel er absurd. Direkte at måle kun makroskopisk parameter relateret til bevægelse af partiklerne.

Overveje gastrykket. Trykket på karvæggen er skabt rammer gasmolekyler til stede i beholderen. Det særlige ved den gasformige tilstand af stof - en forholdsvis stor afstand mellem de små partikler og deres interaktion med hinanden. Dette muliggør direkte at måle trykket.

Ethvert system af vekselvirkende organer er kendetegnet ved den potentielle energi og kinetisk energi af bevægelse. Rigtig gas - et komplekst system. Variabiliteten af den potentielle energi trodser systematisering. Problem kan løses ved at indføre en model, de karakteristiske egenskaber af bæregassen fejer kompleksitet interaktion.

Idealgas - en stoftilstand, hvori interaktionen af partiklerne er ubetydelig, den potentielle energi af interaktionen tendens til nul. Det kan kun betragtes som væsentlig kinetisk energi, som afhænger af partiklens hastighed.

Ideel Gas Pressure

Identificere forholdet mellem gastryk og hastighed af partiklerne tillader dets grundlæggende ligning MKT idealgas. En partikel bevæger sig i en beholder, i kollision med væggen det transmitterer en puls, hvis værdi kan bestemmes på basis af II Newtons lov:

• FΔt = 2m ₀ v _x

Ændring af partikelimpuls i elastisk chok forbundet med ændringen af den vandrette komponent af dets hastighed. F - kraften udøvet af partiklerne på væggen for en kort tid t; m ₀ - massen af partiklen.

På overfladen S i den tid At vender alle gaspartikler bevæger sig mod overfladen med hastighed v _x og anbragt i cylinderrummet Sυ _x At. Når koncentrationen partikel n præcis halvmolekyler flytter til væggen, den anden halvdel - i den modsatte retning.

Efter at have overvejet kollisionen af partiklerne, kan vi skrive Newtons lov for den kraft, der virker på platformen:

• FΔt = nm ₀ v _x ² SΔt

Da gastrykket er defineret som forholdet mellem den kraft, der virker vinkelret på overfladen, kan det sidste område skrives:

• p = F: S = nm ₀ v _x ²

Denne relation ligning som en grundlæggende ICB kan beskrive hele systemet, dvs.. K. Bevægelsen kun i én retning.

fordeling Maxwell

Vedvarende hyppige kollisioner af gas partikler med væggene og hinanden fører til etableringen af en bestemt statistisk fordeling af partikelhastigheden (energi). Retning af hastighedsvektorerne er lige sandsynlige. En sådan fordeling er blevet kaldt den fordeling Maxwell. I 1860, var dette mønster afledt J. Maxwell under ICB. Det vigtigste parametre for fordelingen loven hedder hastighed: sandsynligvis svarer til den maksimale værdi af kurven og den gennemsnitlige firkantet _q v = √ 2> - gennemsnittet firkantet hastigheden af partikler.

Stigningen i gastemperaturen svarer til en stigning hastighedsværdierne.

Baseret på det faktum, at alle hastighederne er lige, og deres moduler har samme betydning, kan betragtes:

• 2> = x ^2> + ^y2> + z ^2> hvor: x ^2> = 2> 3

Den grundlæggende ligning MKT med de gennemsnitlige værdier af gastryk har form:

• p = nm ₀ 2> 3.

Dette forhold er unik, idet den definerer forholdet mellem de mikroskopiske parametre: hastighed, masse af tryk partiklen, partikeldensitet og gas som helhed.

Hjælp af begrebet kinetiske energi partikel, kan den grundlæggende ligning MKT omskrives:

• p = 2 nm ₀ 2> 6 = 2n k> 3

Gastrykket er proportional med middelværdien af den kinetiske energi af partikler.

temperatur

Interessant, for den konstante mængde af gas i den lukkede beholder kan forbindes gastrykket og middelværdien af partikel kinetisk energi. hvor trykmåling kan udføres ved måling af energi af partiklerne.

Hvordan deltager? Hvad kan sammenlignes med mængden af kinetisk energi? Denne mængde er den temperatur.

Temperatur - måling af de termiske statslige stoffer. At måle det gælder termometer, baseret på handlinger, der vil sætte den termiske udvidelse af arbejdsfluidet (alkohol, kviksølv) ved opvarmning. Omfanget af termometeret etableret eksperimentelt. Normalt er det giver tags svarende til position arbejdsfluidet ved en visse fysiske processer, der forekommer under termisk uforarbejdet stand (kogende vand, smeltende is). Forskellige termometre har forskellige skalaer. For eksempel, omfanget Celsius, Fahrenheit.

Universel temperaturområde

Mere interessant med hensyn til uafhængighed bearbejdningsegenskaber af kroppen kan betragtes som en gas termometer. Deres sortiment er ikke afhængig af typen af gas, der anvendes. I en sådan indretning kan skelne hypotetisk temperatur, ved hvilken gassen tendens til nul tryk. Beregninger viser, at denne værdi svarer til -273,15 ° ^C temperaturområde (absolut temperaturskala eller Kelvin) blev indført i 1848 år. For det vigtigste punkt på denne skala tog nulte gastryk mulige temperatur. Skala enhedsinterval lig enheden værdi Celsius. Registreres grundlæggende ligning under anvendelse ILC temperatur er mere praktisk i at studere gas processer.

Kommunikation tryk og temperatur

Empirisk kan man sikre gastrykket er proportional med dens temperatur. Samtidig fandt, at trykket er direkte proportional med koncentrationen af partikler:

• P = NKT,

hvor T - absolutte temperatur, k-konstant lig med 1,38 • 10 ^-23 J / K.

Den fundamentale værdi med en konstant værdi for alle gasser, kaldet Boltzmann konstant.

Sammenligne trykafhængigheden af temperaturen og gas ICB Grundligningen kan skrives:

• til> = 3kT: 2

Middelværdien af den kinetiske energi i gassen molekyler bevægelse er proportional med dets temperatur. Dvs. temperaturen er et mål for den kinetiske energi af partiklens bevægelse.