Základná rovnica MKT. Teplota ako miera priemeru Kinetická energia chaotický pohyb molekúl.
Prečo sa plyn natlakuje? Molekuly plynu sa nepretržite chaoticky pohybujú, narážajú do stien nádoby a prenášajú na ne svoju hybnosť p = m v Tlak je celkový impulz prenášaný molekulami s plochou 1 m2. m steny za 1 sek.
Tepelná rovnováha
- ide o stav sústavy telies v tepelnom kontakte, pri ktorom nedochádza k prenosu tepla z jedného telesa na druhé a všetky makroskopické parametre telies zostávajú nezmenené. Teplota je fyzikálny parameter, rovnaký pre všetky telesá v tepelnej rovnováhe. Možnosť zavedenia pojmu teplota vyplýva zo skúseností a je tzv nulový zákon termodynamiky.
V systéme telies v stave termodynamickej rovnováhy môžu byť objemy a tlaky rôzne a teploty sú nevyhnutne rovnaké. Teplota teda charakterizuje stav termodynamickej rovnováhy izolovanej sústavy telies.
Teplota T, tlak R a objemV
– makroskopické veličiny charakterizujúce stav obrovského množstva molekúl, t.j. stav plynu všeobecne Plynové teplomery. Ak chcete kalibrovať plynový teplomer s konštantným objemom, môžete merať tlak pri dvoch teplotách (napríklad 0 ° C a 100 ° C), vykresliť body p 0 a p 100 do grafu a potom medzi nimi nakresliť priamku. Pomocou výslednej kalibračnej krivky možno určiť teploty zodpovedajúce iným tlakom.
Extrapoláciou grafu do oblasti nízkych tlakov je možné určiť určitú „hypotetickú“ teplotu, pri ktorom by sa tlak plynu rovnal nule. Prax ukazuje, že táto teplota je -273,15 ° C a nezávisí od vlastností plynu... Anglický fyzik W. Kelvin (Thomson) v roku 1848 navrhol použiť bod nulového tlaku plynu na zostrojenie novej teplotnej stupnice (Kelvinova stupnica). V tejto stupnici je jednotka merania teploty rovnaká ako v stupnici Celzia, ale nulový bod je posunutý:T = t +273,15. Ideálny plyn je plyn pozostávajúci z guľovitých molekúl mizivých malých rozmerov, ktoré interagujú medzi sebou a so stenami iba počas elastických zrážok. Ideálny plyn (model) 1. Agregát Vysoké číslo molekuly s hmotnosťou m0, veľkosti molekúl sa zanedbávajú (molekuly sa berú ako hmotné body) 2. Molekuly sú od seba vo veľkej vzdialenosti a pohybujú sa chaoticky. 3. Molekuly interagujú podľa zákonov elastických zrážok, príťažlivé sily medzi molekulami sa zanedbávajú. 4. Rýchlosti molekúl sú rôzne, ale pri určitej teplote zostáva priemerná rýchlosť molekúl konštantná. Skutočný plyn 1. Molekuly skutočného plynu nie sú bodové útvary, priemery molekúl sú len desaťnásobné menšie vzdialenosti medzi molekulami. 2. Molekuly neinteragujú podľa zákonov elastických zrážok
Predstavuje energiu, ktorá je určená rýchlosťou pohybu rôznych bodov patriacich do tohto systému. V tomto prípade je potrebné rozlišovať medzi energiou, ktorá charakterizuje translačný pohyb a rotačný pohyb. Priemerná kinetická energia je zároveň priemerným rozdielom medzi celkovou energiou celého systému a jeho pokojovou energiou, čiže v podstate jej hodnota je priemerná potenciálna energia.
Jeho fyzikálna hodnota je určená vzorcom 3/2 kT, v ktorom sú uvedené: T - teplota, k - Boltzmannova konštanta. Táto hodnota môže slúžiť ako druh porovnávacieho kritéria (normy) pre energie obsiahnuté v odlišné typy tepelný pohyb. Napríklad priemerná kinetická energia pre molekuly plynu v štúdii translačný pohyb, sa rovná 17 (- 10) nJ pri teplote plynu 500 C. Spravidla najväčšia energia s translačným pohybom elektróny majú, ale energia neutrálnych atómov a iónov je oveľa menšia.
Táto hodnota, ak uvažujeme akýkoľvek roztok, plyn alebo kvapalinu pri danej teplote, má konštantnú hodnotu. Toto tvrdenie platí aj pre koloidné roztoky.
Pri pevných látkach je situácia trochu odlišná. V týchto látkach je priemerná kinetická energia akejkoľvek častice príliš malá na to, aby prekonala sily molekulárnej príťažlivosti, a preto sa môže pohybovať len okolo určitého bodu, ktorý konvenčne fixuje určitú rovnovážnu polohu častice na dlhé časové obdobie. Táto vlastnosť umožňuje pevná hmota byť dostatočne tvarovo a objemovo stabilné.
Ak vezmeme do úvahy podmienky: translačný pohyb a ideálny plyn, tak tu nie je priemerná kinetická energia hodnotou závislou od molekulovej hmotnosti, a preto je definovaná ako hodnota priamo úmerná hodnote absolútnej teploty.
Všetky tieto rozsudky sme predložili, aby sme ukázali, že sú platné pre všetky typy súhrnné stavy látky - v ktorejkoľvek z nich pôsobí teplota ako hlavná charakteristika, odrážajúca dynamiku a intenzitu tepelného pohybu prvkov. A to je podstata molekulárnej kinetickej teórie a obsah pojmu tepelná rovnováha.
Ako viete, ak sa dve fyzické telá dostanú do vzájomnej interakcie, potom medzi nimi vzniká proces výmeny tepla. Ak je teleso uzavretým systémom, to znamená, že neinteraguje so žiadnymi telesami, potom jeho proces výmeny tepla bude trvať tak dlho, kým sa vyrovnajú teploty tohto telesa a životné prostredie... Tento stav sa nazýva termodynamická rovnováha. Tento záver opakovane potvrdili výsledky experimentov. Na určenie priemernej kinetickej energie by sme sa mali odvolávať na charakteristiky teploty daného telesa a jeho vlastnosti prenosu tepla.
Je tiež dôležité vziať do úvahy, že mikroprocesy vo vnútri telies nekončia ani vtedy, keď sa teleso dostane do termodynamickej rovnováhy. V tomto stave sa molekuly pohybujú vo vnútri telies, menia sa ich rýchlosti, dopady a zrážky. Preto je splnené len jedno z našich viacerých tvrdení – objem telesa, tlak (ak hovoríme o plyne), sa môže líšiť, no teplota zostane stále konštantná. To opäť potvrdzuje tvrdenie, že priemernú kinetickú energiu tepelného pohybu v izolovaných sústavách určuje výlučne teplotný index.
Tento vzor vytvoril v priebehu experimentov J. Charles v roku 1787. Pri vykonávaní experimentov si všimol, že keď sa telesá (plyny) zahrievajú rovnakým množstvom, ich tlak sa mení v súlade s priamo úmerným zákonom. Toto pozorovanie umožnilo vytvoriť veľa užitočných zariadení a vecí, najmä plynový teplomer.
Porovnať stavová rovnica ideálneho plynu a základná rovnica molekulárnej kinetickej teórie, napíšeme ich v najvhodnejšom tvare.
Z týchto pomerov je zrejmé, že:
(1.48)
volané množstvo trvalé Boltzmann- koeficient umožňujúci energie pohyb molekuly(stredne samozrejme) vyjadriť v Jednotky teplota, nielen v joulov ako doteraz.
Ako už bolo spomenuté, „vysvetľovať“ vo fyzike znamená nadviazať spojenie medzi novým javom, v v tomto prípade- tepelný, s už naštudovaným - mechanickým pohybom. Toto je vysvetlenie tepelných javov. Práve s cieľom nájsť takéto vysvetlenie bola teraz vyvinutá celá veda - štatistickéfyzika... Slovo „štatistický“ znamená, že predmetom skúmania sú javy, na ktorých sa podieľa množstvo častíc s náhodnými (pre každú časticu) vlastnosťami. Štúdium takýchto objektov v zástupoch ľudí - národy, obyvateľstvo - je predmetom štatistiky.
Práve štatistická fyzika je základom chémie ako vedy, a nie ako v kuchárskej knihe - "vyčerpaj to a to, dostaneš, čo potrebuješ!" Prečo to bude fungovať? Odpoveď spočíva vo vlastnostiach (štatistických vlastnostiach) molekúl.
Všimnite si, že je samozrejme možné využiť nájdené súvislosti energie pohybu molekúl s teplotou plynu v opačnom smere na odhalenie vlastností samotného pohybu molekúl, vo všeobecnosti vlastností plynu. Napríklad je jasné, že molekuly vo vnútri plynu majú energiu:
(1.50)
Táto energia sa nazýva - interné.Vnútorná energia tam je vždy! Aj keď je telo v pokoji a neinteraguje so žiadnymi inými telami, má vnútornú energiu.
Ak molekula nie je „guľatá guľa“, ale je to „činka“ (dvojatómová molekula), potom je kinetická energia súčtom energie translačného pohybu (doteraz sa uvažovalo iba s translačným pohybom) a rotačného pohybu ( ryža. 1.18 ).
Ryža. 1.18. Rotácia molekúl
Svojvoľné otáčanie si možno predstaviť ako postupné otáčanie najprv okolo osi X a potom okolo osi z.
Energetická rezerva takéhoto pohybu by sa nemala nijako líšiť od pohybovej rezervy v priamke. Molekula „nevie“, či letí alebo sa točí. Potom je potrebné vo všetkých vzorcoch zadať číslo „päť“ namiesto čísla „tri“.
(1.51)
Plyny ako dusík, kyslík, vzduch atď. sa musia posudzovať presne podľa týchto vzorcov.
Vo všeobecnosti, ak je potrebná prísna fixácia molekuly v priestore ičísla (povedzme "I stupne slobody"), potom
(1.52)
Ako sa hovorí, „pri podlahe kT pre každý stupeň slobody."
1.9. Rozpustená látka ako ideálny plyn
Koncepty ideálnych plynov nachádzajú vo vysvetľovaní zaujímavé aplikácie osmotický tlak vznikajúce v riešení.
Nech sú medzi molekulami rozpúšťadla častice nejakej inej rozpustenej látky. Ako viete, častice rozpustenej látky majú tendenciu zaberať celý dostupný objem. Rozpustená látka expanduje presne rovnakým spôsobom ako expanduje.plynu,obsadiť objem, ktorý mu bol poskytnutý.
Rovnako ako plyn vyvíja tlak na steny nádoby, rozpustená látka vyvíja tlak na hranicu, ktorá oddeľuje roztok od čistého rozpúšťadla... Tento dodatočný tlak sa nazýva osmotický tlak... Tento tlak je možné pozorovať oddelením roztoku od čistého rozpúšťadla. polonepriepustná ozvučnica cez ktorý ľahko prechádza rozpúšťadlo, ale rozpustená látka neprechádza ( ryža. 1.19 ).
Ryža. 1.19. Výskyt osmotického tlaku v oddelení s rozpustenou látkou
Častice rozpustenej látky majú tendenciu posúvať priehradku od seba, a ak je priehradka mäkká, potom sa vydúva. Ak je prepážka pevne upevnená, potom sa hladina kvapaliny skutočne posunie, hladina roztok v oddelení rozpustenej látky stúpa (pozri. ryža. 1.19 ).
Zvýšenie úrovne riešenia h bude pokračovať tak dlho, kým bude výsledný hydrostatický tlak ρ gh(ρ je hustota roztoku) sa nebude rovnať osmotickému tlaku. Medzi molekulami plynu a molekulami rozpustenej látky je úplná podobnosť. Títo aj iní sú od seba ďaleko a tí a iní sa pohybujú chaoticky. Samozrejme, medzi molekulami rozpustenej látky je rozpúšťadlo a medzi molekulami plynu (vákuum) nie je nič, ale to nie je dôležité. Pri odvodzovaní zákonov nebolo použité vákuum! Z toho teda vyplýva častice rozpustenej látkyv slabom roztoku sa správajú rovnako ako molekuly ideálneho plynu... Inými slovami, osmotický tlak vyvíjaný rozpustenou látkou,rovná tlaku, ktorý by rovnaká látka vytvorila v plynestave v rovnakom objeme a pri rovnakej teplote... Potom to dostaneme osmotický tlakπ úmerné teplote a koncentrácii roztoku(počet častíc n na jednotku objemu).
(1.53)
Tento zákon je tzv van't Hoffov zákon, vzorec ( 1.53 ) -podľa Van't Hoffovho vzorca.
Úplná podobnosť Van't Hoffovho zákona s Clapeyronovou – Mendelejevovou rovnicou pre ideálny plyn je zrejmá.
Osmotický tlak je samozrejme nezávislý od typu semipermeabilného septa alebo typu rozpúšťadla. akýkoľvek roztoky s rovnakou molárnou koncentráciou majú rovnaký osmotický tlak.
Podobnosť v správaní rozpustenej látky a ideálneho plynu je spôsobená skutočnosťou, že v zriedenom roztoku častice rozpustenej látky spolu prakticky neinteragujú, rovnako ako molekuly ideálneho plynu neinteragujú.
Veľkosť osmotického tlaku je často dosť významná. Napríklad, ak liter roztoku obsahuje 1 mol rozpustenej látky, potom o Van't Hoffov vzorec pri izbová teplota máme π ≈ 24 atm.
Ak sa rozpustená látka pri rozpustení rozloží na ióny (disociuje), potom podľa Van't Hoffovho vzorca
π V = NkT(1.54)
celkový počet N formované častice - ióny oboch znakov a neutrálne (nedisociované) častice. A preto sa to dá zistiť stupňa disociácia látok... Ióny môžu byť solvatované, ale táto okolnosť nemá vplyv na platnosť Van't Hoffovho vzorca.
Vzorec Van't Hoff sa často používa v chémii na definícia molekulárnejhmotnosti proteínov a polymérov... Za týmto účelom do objemového rozpúšťadla V pridať m gram testovanej látky, zmerajte tlak π. Zo vzorca
(1.55)
nájsť molekulovú hmotnosť.
Pri 1,5-násobnom poklese absolútnej teploty ideálneho plynu je priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl
1) sa zvýši 1,5-krát
2) sa zníži 1,5-krát
3) sa zníži 2,25-krát
4) sa nezmení
Riešenie.
Pri 1,5-násobnom poklese absolútnej teploty sa 1,5-násobne zníži aj priemerná kinetická energia.
Správna odpoveď: 2.
odpoveď: 2
Pri znížení absolútnej teploty ideálneho plynu faktorom 4 sa stredná štvorcová rýchlosť tepelného pohybu jeho molekúl
1) znížiť 16-krát
2) sa zníži 2-krát
3) sa zníži 4-krát
4) sa nezmení
Riešenie.
Absolútna teplota ideálneho plynu je úmerná druhej mocnine strednej kvadratickej rýchlosti: So štvornásobným poklesom absolútnej teploty sa teda stredná štvorcová rýchlosť pohybu jeho molekúl zníži dvakrát.
Správna odpoveď: 2.
Vladimir Pokidov (Moskva) 21.05.2013 16:37
Bol nám zaslaný taký úžasný vzorec ako E = 3 / 2 kT, Priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl ideálneho plynu je priamo úmerná jeho teplote, so zmenou teploty sa mení aj priemerná kinetická energia tepelného pohybu. molekúl
Alexej
Dobrý deň!
Je to tak, v skutočnosti je teplota a priemerná energia tepelného pohybu jedno a to isté. Ale v tomto probléme sa nás pýtajú na rýchlosť, nie na energiu.
Pri zvýšení absolútnej teploty ideálneho plynu o faktor 2 sa priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl
1) sa nezmení
2) sa zvýši 4-krát
3) sa zníži 2-krát
4) sa zvýši 2-krát
Riešenie.
Priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl ideálneho plynu je priamo úmerná absolútnej teplote, napríklad pre monatomický plyn:
Pri dvojnásobnom zvýšení absolútnej teploty sa dvojnásobne zvýši aj priemerná kinetická energia.
Správna odpoveď: 4.
odpoveď: 4
Pri znížení absolútnej teploty ideálneho plynu o faktor 2 sa priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl
1) sa nezmení
2) sa zníži 4-krát
3) sa zníži 2-krát
4) sa zvýši 2-krát
Riešenie.
Priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl ideálneho plynu je priamo úmerná absolútnej teplote:
Keď absolútna teplota klesne 2-krát, priemerná kinetická energia sa tiež zníži 2-krát.
Správna odpoveď: 3.
odpoveď: 3
So zvýšením strednej štvorcovej rýchlosti tepelného pohybu molekúl o faktor 2 sa priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl
1) sa nezmení
2) sa zvýši 4-krát
3) sa zníži 4-krát
4) sa zvýši 2-krát
Riešenie.
V dôsledku toho zvýšenie strednej štvorcovej rýchlosti tepelného pohybu faktorom 2 povedie k zvýšeniu strednej kinetickej energie faktorom 4.
Správna odpoveď: 2.
odpoveď: 2
Alexey (Petrohrad)
Dobrý deň!
Obidve vzorce sú platné. Vzorec použitý v riešení (prvá rovnosť) je jednoduchý matematický zápis určenie priemernej kinetickej energie: že musíte vziať všetky molekuly, vypočítať ich kinetickú energiu a potom vziať aritmetický priemer. Druhá (identická) rovnosť v tomto vzorci je len pre celú definíciu toho, čo je stredná štvorcová rýchlosť.
Váš vzorec je v skutočnosti oveľa vážnejší, ukazuje, že priemerná energia tepelného pohybu môže byť použitá ako miera teploty.
Pri znížení strednej štvorcovej rýchlosti tepelného pohybu molekúl faktorom 2 sa priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl
1) sa nezmení
2) sa zvýši 4-krát
3) sa zníži 4-krát
4) sa zvýši 2-krát
Riešenie.
Priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl je úmerná druhej mocnine strednej štvorcovej rýchlosti tepelného pohybu molekúl:
V dôsledku toho 2-násobné zníženie strednej štvorcovej rýchlosti tepelného pohybu povedie k 4-násobnému zníženiu priemernej kinetickej energie.
Správna odpoveď: 3.
odpoveď: 3
So štvornásobným zvýšením priemernej kinetickej energie tepelného pohybu molekúl sa ich stredná štvorcová rýchlosť
1) sa zníži 4-krát
2) sa zvýši 4-krát
3) sa zníži 2-krát
4) sa zvýši 2-krát
Riešenie.
V dôsledku toho, so zvýšením priemernej kinetickej energie tepelného pohybu molekúl o faktor 4, ich stredná kvadratická rýchlosť sa zvýši dvakrát.
Správna odpoveď: 4.
odpoveď: 4
Alexey (Petrohrad)
Dobrý deň!
Znakom je identická rovnosť, to znamená, že rovnosť je vždy splnená, v skutočnosti, keď existuje takéto znamenie, znamená to, že hodnoty sú z definície rovnaké.
Yana Firsova (Gelendzhik) 25.05.2012 23:33
Jurij Shoitov (Kursk) 10.10.2012 10:00
Ahoj Alexey!
Vo vašom rozhodnutí je chyba, ktorá nemá vplyv na odpoveď. Prečo ste vo svojom rozhodnutí potrebovali hovoriť o druhej mocnine strednej hodnoty rýchlostného modulu? Zadanie nie je taký pojem. Navyše sa vôbec nerovná strednej strednej hodnote, ale je iba úmerná. Preto je vaša identita falošná.
Jurij Shoitov (Kursk) 10.10.2012 22:00
Dobrý večer, Alexey!
Ak je to tak, aký je vtip, že rovnakú hodnotu označujete inak v rovnakom vzorci?! Chce to dať viac vedy. Verte našim metódam výučby fyziky a bez vás toto „dobro“ stačí.
Alexey (Petrohrad)
Len nechápem, čo ťa mätie. Napísal som, že druhá mocnina strednej kvadratickej rýchlosti je podľa definície stredná hodnota druhej mocniny rýchlosti. Bash je len časť označenia rms rýchlosti a je to postup spriemerovania.
Pri znížení priemernej kinetickej energie tepelného pohybu molekúl faktorom 4 sa ich stredná štvorcová rýchlosť
1) sa zníži 4-krát
2) sa zvýši 4-krát
3) sa zníži 2-krát
4) sa zvýši 2-krát
Riešenie.
Priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl je úmerná druhej mocnine strednej kvadratickej rýchlosti:
V dôsledku toho so znížením priemernej kinetickej energie tepelného pohybu molekúl o faktor 4 sa ich stredná štvorcová rýchlosť zníži o faktor 2.
Správna odpoveď: 3.
odpoveď: 3
So zvýšením absolútnej teploty monatomického ideálneho plynu o faktor 2, stredná štvorcová rýchlosť tepelného pohybu molekúl
1) sa bude krátiť
2) sa bude časom zvyšovať
3) sa zníži 2-krát
4) sa zvýši 2-krát
Riešenie.
Absolútna teplota ideálneho monatomického plynu je úmerná druhej mocnine strednej kvadratickej rýchlosti tepelného pohybu molekúl. naozaj:
V dôsledku toho, so zvýšením absolútnej teploty ideálneho plynu o faktor 2, stredná kvadratická rýchlosť tepelného pohybu molekúl sa niekoľkonásobne zvýši.
Správna odpoveď: 2.
odpoveď: 2
Pri znížení absolútnej teploty ideálneho plynu faktorom 2 je stredná štvorcová rýchlosť tepelného pohybu molekúl
1) sa bude krátiť
2) sa bude časom zvyšovať
3) sa zníži 2-krát
4) sa zvýši 2-krát
Riešenie.
Absolútna teplota ideálneho plynu je úmerná druhej mocnine strednej kvadratickej rýchlosti tepelného pohybu molekúl. naozaj:
V dôsledku toho, s poklesom absolútnej teploty ideálneho plynu o faktor 2, stredná kvadratická rýchlosť tepelného pohybu molekúl klesne faktorom.
Správna odpoveď: 1.
odpoveď: 1
Alexey (Petrohrad)
Dobrý deň!
Nenechajte sa zmiasť priemerná hodnotaštvorca rýchlosti sa rovná nie štvorcu priemernej rýchlosti, ale štvorcu strednej štvorcovej rýchlosti. Priemerná rýchlosť molekuly plynu je vo všeobecnosti nulová.
Jurij Shoitov (Kursk) 11.10.2012 10:07
Napriek tomu ste mätúci, nie ste hosťom.
Vo všetkom školská fyzika písmeno v bez šípky označuje rýchlostný modul. Ak je nad týmto písmenom pruh, označuje priemernú hodnotu modulu rýchlosti, ktorá sa vypočítava z Maxwellovho rozdelenia a rovná sa 8RT / pi * mu. Druhá odmocnina strednej štvorcovej rýchlosti sa rovná 3RT / pi * mu. Ako vidíte, vo vašej identite nie je žiadna rovnosť.
Alexey (Petrohrad)
Dobrý deň!
Ani neviem, čo mám namietať, toto je asi otázka notového zápisu. V Myakishevovej učebnici je stredná štvorcová rýchlosť označená presne takto, Sivukhin používa zápis. Ako zvyknete označovať túto hodnotu?
Igor (kto to potrebuje vie) 01.02.2013 16:15
Prečo ste vypočítali teplotu ideálneho plynu pomocou vzorca kinetickej energie? Koniec koncov, stredná kvadratická rýchlosť sa zistí podľa vzorca: http://reshuege.ru/formula/d5/d5e3acf50adcde572c26975a0d743de1.png = Odmocnina z (3kТ / m0)
Alexey (Petrohrad)
Dobrý deň!
Ak sa pozriete pozorne, uvidíte, že vaša definícia strednej kvadratickej rýchlosti je rovnaká ako v riešení.
Podľa definície sa druhá mocnina strednej kvadratickej rýchlosti rovná strednej štvorci rýchlosti, menovite teplota plynu sa určuje cez druhú.
Pri znížení priemernej kinetickej energie tepelného pohybu molekúl faktorom 2 absolútna teplota
1) sa nezmení
2) sa zvýši 4-krát
3) sa zníži 2-krát
4) sa zvýši 2-krát
Riešenie.
Priemerná kinetická energia tepelného pohybu molekúl ideálneho plynu je priamo úmerná absolútnej teplote:
V dôsledku toho, ak sa priemerná kinetická energia tepelného pohybu zníži o faktor 2, absolútna teplota plynu sa tiež zníži o faktor 2.
Správna odpoveď: 3.
odpoveď: 3
V dôsledku zahrievania neónu sa teplota tohto plynu zvýšila 4-krát. Priemerná kinetická energia tepelného pohybu jeho molekúl v tomto prípade
1) zvýšená 4-krát
2) zvýšená 2-krát
3) znížená 4-krát
4) sa nezmenil
V dôsledku štvornásobného zahrievania neónu sa teda priemerná kinetická energia tepelného pohybu jeho molekúl zvyšuje štvornásobne.
Správna odpoveď: 1.
« Fyzika - 10. ročník
Absolútna teplota.
Namiesto teploty Θ, vyjadrenej v energetických jednotkách, zavedieme teplotu, vyjadrenú v stupňoch, na ktoré sme zvyknutí.
Θ = kТ, (9,12)
kde k je koeficient proporcionality.
> Volá sa teplota definovaná rovnosťou (9.12). absolútne.
Takéto meno, ako teraz uvidíme, má dobrý dôvod. Ak vezmeme do úvahy definíciu (9.12), dostaneme
Tento vzorec zavádza teplotnú stupnicu (v stupňoch), nezávislú od látky použitej na meranie teploty.
Teplota určená vzorcom (9.13) samozrejme nemôže byť záporná, pretože všetky veličiny na ľavej strane tohto vzorca sú zjavne kladné. Preto najmenší možný význam teplota T je hodnota T = 0, ak sa tlak p alebo objem V rovnajú nule.
Hraničná teplota, pri ktorej mizne tlak ideálneho plynu pri pevnom objeme alebo pri ktorej má objem ideálneho plynu tendenciu k nule pri konštantnom tlaku, sa nazýva teplota absolútnej nuly.
Toto je najviac nízka teplota v prírode ten „najväčší alebo posledný stupeň chladu“, ktorého existenciu predpovedal Lomonosov.
Anglický vedec W. Thomson (Lord Kelvin) (1824-1907) zaviedol absolútnu teplotnú stupnicu. Nulová teplota v absolútnej mierke (nazývaná tiež Kelvinova stupnica) zodpovedá absolútnej nule a každá jednotka teploty na tejto stupnici sa rovná stupňu na stupnici Celzia.
Jednotka absolútnej teploty v SI sa nazýva kelvin(označuje sa písmenom K).
Boltzmannova konštanta.
Určme koeficient k vo vzorci (9.13) tak, že zmena teploty o jeden kelvin (1 K) sa rovná zmene teploty o jeden stupeň na Celziovej stupnici (1 °C).
Poznáme hodnoty Θ pri 0 ° C a 100 ° C (pozri vzorce (9.9) a (9.11)). Označme absolútnu teplotu pri 0 °C až T1 a pri 100 °C až T2. Potom podľa vzorca (9.12)
Θ 100 - Θ 0 = k (T 2 - T 1),
Θ 100 - Θ 0 = k 100 K = (5,14 - 3,76) 10 -21 J.
Koeficient
k = 1,38 ± 23 J / K (9,14)
volal Boltzmannova konštanta na počesť L. Boltzmanna, jedného zo zakladateľov molekulárnej kinetickej teórie plynov.
Boltzmannova konštanta spája teplotu Θ v energetických jednotkách s teplotou T v kelvinoch.
Je to jedna z najdôležitejších konštánt v molekulárnej kinetickej teórii.
Keď poznáte Boltzmannovu konštantu, môžete nájsť hodnotu absolútnej nuly na stupnici Celzia. Aby sme to dosiahli, najprv nájdeme hodnotu absolútnej teploty zodpovedajúcu 0 °C. Pretože pri 0 ° С kT 1 = 3,76 10 -21 J, potom
Jeden kelvin a jeden stupeň Celzia sú rovnaké. Preto bude akákoľvek hodnota absolútnej teploty T o 273 stupňov vyššia ako zodpovedajúca teplota t v stupňoch Celzia:
T (K) = (f + 273) (°C). (9,15)
Zmena absolútnej teploty ΔТ sa rovná zmene teploty na Celziovej stupnici Δt: ΔТ (К) = Δt (° С).
Obrázok 9.5 ukazuje absolútnu stupnicu a stupnicu Celzia na porovnanie. Teplota t = -273 ° С zodpovedá absolútnej nule.
V Spojených štátoch sa používa stupnica Fahrenheit. Bod tuhnutia vody na tejto stupnici je 32 ° F a bod varu je 212 ° E. Teplota sa prevádza z Fahrenheita na Celzia pomocou vzorca t (° C) = 5/9 (t (° F) - 32 ).
Poznámka najdôležitejší fakt: Teplota absolútnej nuly je nedosiahnuteľná!
Teplota je mierou priemernej kinetickej energie molekúl.
Najdôležitejší dôsledok vyplýva zo základnej rovnice molekulárnej kinetickej teórie (9.8) a definície teploty (9.13):
absolútna teplota je mierou priemernej kinetickej energie pohybu molekúl.
Poďme to dokázať.
Z rovníc (9.7) a (9.13) vyplýva, že 
To znamená vzťah medzi priemernou kinetickou energiou translačného pohybu molekuly a teplotou:
Priemerná kinetická energia chaotického translačného pohybu molekúl plynu je úmerná absolútnej teplote.
Čím vyššia je teplota, tým rýchlejšie sa molekuly pohybujú. Teda skôr pokročilá hypotéza o vzťahu medzi teplotou a priemerná rýchlosť molekuly dostali spoľahlivé opodstatnenie. Pre ideálne plyny je stanovený vzťah (9.16) medzi teplotou a priemernou kinetickou energiou translačného pohybu molekúl.
Ukazuje sa však, že to platí pre všetky látky, v ktorých sa pohyb atómov alebo molekúl riadi zákonmi newtonovskej mechaniky. Platí to pre tekutiny aj pre pevné látky, kde atómy môžu vibrovať iba v blízkosti rovnovážnych polôh v uzloch kryštálovej mriežky.
Keď sa teplota blíži k absolútnej nule, energia tepelného pohybu molekúl sa blíži k nule, teda k translačnej tepelný pohyb molekuly.
Závislosť tlaku plynu od koncentrácie jeho molekúl a teploty. Ak vezmeme do úvahy, že zo vzorca (9.13) dostaneme výraz znázorňujúci závislosť tlaku plynu od koncentrácie molekúl a teploty:
Zo vzorca (9.17) vyplýva, že pri rovnakých tlakoch a teplotách je koncentrácia molekúl vo všetkých plynoch rovnaká.
Odtiaľto nasleduje Avogadrov zákon, ktorý poznáte z kurzu chémie.
Avogadrov zákon:
Rovnaké objemy plynov pri rovnakých teplotách a tlakoch obsahujú rovnaké číslo molekuly.