| Назва: | Температура. Рівняння теплового руху молекул |
| Тип: | Реферати |
| Мова: | Українська |
| Розмiр: | 8,29 KB |
| Скачувань: | 17 |
Природно припустити, що температура може служити мірою середньої кінетичної енергії молекул газу. В цьому можна переконатися і на досліді.
Дослід Штерна дає можливість вивчити дуже важливу залежність швидкості руху молекул від температури. Змінюючи силу струму в дротині із якої відбувається випаровування молекул, змінюють тим самим температуру і, вимірюючи середню швидкість молекул, встановлюють залежність швидкості молекул від температури.
Середня кінетична молекул Ek пропорційна абсолютній температурі газу Т. У випадку ідеального газу зв'язок між цими величинами виражається формулою
Коефіцієнт k називають сталою Больцтмана. Він показує, наскільки зміниться кінетична енергія однієї молекули при зміні температури на один градус. Числове значення сталої Больцмана можна знайти лише експериментально k=1,38 · 10-23Дж/К.
Температура - це міра середньої кінетичної енергії руху молекул. Цей висновок справедливий не тільки для ідеального газу, а й для речовини в будь-якому стані. Абсолютним нулем температури є температура, при якій середня кінетична енергія поступального руху молекул дорівнює нулю.
Доведено, що навіть при абсолютному нулі молекулярний рух не припиняється - молекули здійснюють коливальні рухи. Однак ні при якому експерименті дістати абсолютний нуль температури неможливо. Тим більше не можна дістати температуру, нижчу за абсолютний нуль, оскільки кінетична енергія завжди додатня величина. Зараз вдалося досягти температур лише на 1,2 · 10-6К вищих за абсолютний нуль.
Температура - це макроскопічна величина, яка характеризує стан величезної к-ті молекул. Не можна говорити про “температуру” однієї або кількох молекул, про “гарячі” і “холодні” молекули. Зокрема, немає смислу говорити про температуру газу в космічному просторі, де число молекул в одиниці об'єму таке мале, що вони не утворюють газ в звичайному розумінні цього слова.
Частинки газу, які рухаються хаотично з великими швидкостями, увесь час “бомбардують” стінки оболонки, в якій він знаходитсья, - посудини. Ударяючись в стінку, молекула надає їй імпульс, що дорівнює зміні власного імпульсу. Оскільки молекул дуже багато і ударяють вони в стінку дуже часто, можна замінити їхню сумарну дію на поверхню стінки однією безперервно діючою середньою силою. Значення цієї сили, що припадає на одиницю поверхні стінки, визначає тиск, який чинить газ на стінку посудини. Щоб визначити тиск газу, треба цю силу поділити на площу відповідної поверхні. Тиск газів - це результат співударів із стінкою великої кількості молекул. Оскільки молекули рухаються зовсім невпорядковано, а число їх в одиниці об'єму газу дуже велике, то відбувається в середньому однакова кількість ударів у будь-якому напрямі, тому тиск газу на всі стінки посудини має бути однаковим. Хаотичність руху є причиною того, що рівнодійна всіх сил ударів молекул, які діють на стінки посудини чи на будь-яку поверхню всередині газу, перпендикулярна до поверхні. Силу удару молекули можна розділити на дві складові: перпендикулярну до поверхні і паралельну їй. Хоча к-сть молекул величезна, завжди знайдеться інша частинка, яка має однакову за модулем і протилежно напрямлену складову силу удару, паралельну поверхні. Тому результуюча всіх цих складових дорівнює нулю. Тиск створюють складові сил ударів, перпендикулярних до поверхні.
Тиск газу - це величина, яка характеризує стан великої кількості молекул, тобто макроскопічна величина.
3. Щоб обчислити тиск газу на стінку посудини, слід визначити сумарну силу ударів його молекул об цю стінку і розділити її на площу стінки. Для цього розглянемо механізм зіткнення молекул з оточуючою газ оболонкою, вважаючи газ ідеальним.
Нехай молекула масою m рухається зі швидкістю υ перпендикулярно до стінки. Її імпульс до удару об стінку дорівнює mυ. Оскільки газ ідеальний, удар молекули пружний, тобто вона не втрачає своєї швидкості, а лише змінює напрям
руху, тому її імпульс змінюється при ударі на
За третім законом Ньютона такий самий імпульс під час удару молекули дістає стінка. За другим законом Ньютона на неї діятиме сила
, де Δr1 - час удару.
Дослід Штерна дає можливість вивчити дуже важливу залежність швидкості руху молекул від температури. Змінюючи силу струму в дротині із якої відбувається випаровування молекул, змінюють тим самим температуру і, вимірюючи середню швидкість молекул, встановлюють залежність швидкості молекул від температури.
Середня кінетична молекул Ek пропорційна абсолютній температурі газу Т. У випадку ідеального газу зв'язок між цими величинами виражається формулою
Коефіцієнт k називають сталою Больцтмана. Він показує, наскільки зміниться кінетична енергія однієї молекули при зміні температури на один градус. Числове значення сталої Больцмана можна знайти лише експериментально k=1,38 · 10-23Дж/К.
Температура - це міра середньої кінетичної енергії руху молекул. Цей висновок справедливий не тільки для ідеального газу, а й для речовини в будь-якому стані. Абсолютним нулем температури є температура, при якій середня кінетична енергія поступального руху молекул дорівнює нулю.
Доведено, що навіть при абсолютному нулі молекулярний рух не припиняється - молекули здійснюють коливальні рухи. Однак ні при якому експерименті дістати абсолютний нуль температури неможливо. Тим більше не можна дістати температуру, нижчу за абсолютний нуль, оскільки кінетична енергія завжди додатня величина. Зараз вдалося досягти температур лише на 1,2 · 10-6К вищих за абсолютний нуль.
Температура - це макроскопічна величина, яка характеризує стан величезної к-ті молекул. Не можна говорити про “температуру” однієї або кількох молекул, про “гарячі” і “холодні” молекули. Зокрема, немає смислу говорити про температуру газу в космічному просторі, де число молекул в одиниці об'єму таке мале, що вони не утворюють газ в звичайному розумінні цього слова.
Частинки газу, які рухаються хаотично з великими швидкостями, увесь час “бомбардують” стінки оболонки, в якій він знаходитсья, - посудини. Ударяючись в стінку, молекула надає їй імпульс, що дорівнює зміні власного імпульсу. Оскільки молекул дуже багато і ударяють вони в стінку дуже часто, можна замінити їхню сумарну дію на поверхню стінки однією безперервно діючою середньою силою. Значення цієї сили, що припадає на одиницю поверхні стінки, визначає тиск, який чинить газ на стінку посудини. Щоб визначити тиск газу, треба цю силу поділити на площу відповідної поверхні. Тиск газів - це результат співударів із стінкою великої кількості молекул. Оскільки молекули рухаються зовсім невпорядковано, а число їх в одиниці об'єму газу дуже велике, то відбувається в середньому однакова кількість ударів у будь-якому напрямі, тому тиск газу на всі стінки посудини має бути однаковим. Хаотичність руху є причиною того, що рівнодійна всіх сил ударів молекул, які діють на стінки посудини чи на будь-яку поверхню всередині газу, перпендикулярна до поверхні. Силу удару молекули можна розділити на дві складові: перпендикулярну до поверхні і паралельну їй. Хоча к-сть молекул величезна, завжди знайдеться інша частинка, яка має однакову за модулем і протилежно напрямлену складову силу удару, паралельну поверхні. Тому результуюча всіх цих складових дорівнює нулю. Тиск створюють складові сил ударів, перпендикулярних до поверхні.
Тиск газу - це величина, яка характеризує стан великої кількості молекул, тобто макроскопічна величина.
3. Щоб обчислити тиск газу на стінку посудини, слід визначити сумарну силу ударів його молекул об цю стінку і розділити її на площу стінки. Для цього розглянемо механізм зіткнення молекул з оточуючою газ оболонкою, вважаючи газ ідеальним.
Нехай молекула масою m рухається зі швидкістю υ перпендикулярно до стінки. Її імпульс до удару об стінку дорівнює mυ. Оскільки газ ідеальний, удар молекули пружний, тобто вона не втрачає своєї швидкості, а лише змінює напрям
руху, тому її імпульс змінюється при ударі на
За третім законом Ньютона такий самий імпульс під час удару молекули дістає стінка. За другим законом Ньютона на неї діятиме сила
, де Δr1 - час удару.