31. Абсолютная температура. Температура — мера средней кинетической энергии молекул
Не все в мире относительно. Так, существует абсолютный нуль температуры. В 1787 году Жак Шарль из эксперимента установил прямую пропорциональную зависимость давления газа от температуры. Из опытов следовало, что при одинаковом нагревании давление любых газов изменяется одинаково. Этот экспериментальный факт лег в основу создания газового термометра. В газовом термометре использовали абсолютную температурную шкалу (Т), предложенную Кельвином: Т равно т малое плюс 273 Кельвина. Где т малое температура по шкале Цельсия, а Т большое температура по шкале Кельвина. Измеряемая по шкале Цельсия температура
может быть как положительной, так и отрицательной, в то время как абсолютная
температура (по Кельвину) всегда неотрицательна. Наименьшая температура по
абсолютной шкале - это абсолютный нуль. При такой температуре давление равно
нулю, что согласно МКТ возможно, если средняя кинетическая энергия молекулы
равна нулю. Есть абсолютная
шкала температур. Вместо температуры (тета), выражаемой в энергетических единицах,
введем температуру, выражаемую в привычных для нас градусах.
По этой формуле вводится температурная шкала (в градусах), не зависящая от
вещества, используемого для измерения температуры. Английский
ученый Уильям Кельвин (1824-1907) ввел абсолютную шкалу температур. Нулевая
температура по абсолютной шкале (ее называют также шкалой Кельвина)
соответствует абсолютному нулю, а каждая единица температуры по этой шкале
равна градусу по шкале Цельсия. Тета при
100 градусах Цельсия равно 5,14 умножить на 10 в минус 21 степени Джоулей. Тета при 100 градусах минус тета при нуле градусов равно 5,14 умножить на 10 в минус 21 степени Джоулей минус 3,76 умножить на 10 в минус 21 степени Джоулей и равно 1,38 умножить на 10 в минус 21 степени Джоулей. Отсюда выразим к и получим, что коэффициент равен 1,38 умножить на 10 в минус 23 степени Джоулей на Кельвин. Коэффициент
ка называется постоянной Больцмана в
честь Людвига Больцмана, одного из основателей молекулярно-кинетической
теории газов. Зная постоянную Больцмана, можно найти значение абсолютного
нуля по шкале Цельсия. Для этого найдем сначала значение абсолютной
температуры, соответствующее 0°С. Но изменение абсолютной температуры (дельта Т) равно изменению температуры по шкале Цельсия (дельта Т). На рисунке для сравнения изображены абсолютная шкала и шкала Цельсия. Абсолютному нулю соответствует температура t=-273°С. Отметим важнейший факт: абсолютный нуль температуры недостижим! |
Температура
- мера средней кинетической энергии молекул. Из основного уравнения
молекулярно-кинетической теории и определения температуры (2) вытекает
важнейшее следствие: абсолютная температура есть мера средней
кинетической энергии движения молекул. Докажем
это. Из формулы вытекает, что при одинаковых давлениях и температурах концентрация молекул у всех газов одна и та же. Отсюда следует закон Авогадро, известный из курса химии: в равных объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул. |
Скачано с www.znanio.ru
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.