De basis fergeliking fan ICB en temperatuer mjitting

It learen prosessen orkanen yn statistyske systemen, in minimum dieltsje maat is yngewikkeld en in grut tal fan harren. Betink apart eltse dieltsje is praktisch ûnmooglik, lykwols ynfiere statistyske hoeveelheden: de trochsneed snelheid fan de dieltsjes, harren konsintraasje, it dieltsje massa. Formule characterizing de steat fan it systeem mei it mikroskopyske parameters, neamd de fûnemintele fergeliking fan de molekulêre Kinetic teory fan gassen (ICB).

In bytsje oer de gemiddelde snelheid fan de dieltsjes

It fêststellen fan de Hast fan de dieltjes waard útfierd foar de earste kear bearjendewei. Bekend fan it kurrikulum eksperimint útfierd Otto Shternom, tastien om in byld fan it dieltsje velocities. It eksperimint ûndersocht de moasje fan de sulveren atomen yn draaiende silinders: earste Stationary ynstallaasje, dan as it draait op in beskate angular snelheid.

Sadwaande, it die bliken dat it persintaazje sulveren molekulen grutter is as de snelheid fan lûd en is 500 m / s. It feit is hiel nijsgjirrich, sûnt sa'n snelheid fan de dieltsjes yn stoffen in persoan te fiele hurd.

perfekt gas

Om fierder te studearjen helber allinnich yn it systeem, de parameters dy't define direkte mjittingen kinne mei help fan it fysike apparaten. Snelheid wurdt mjitten snelheidsmeter, mar it idee is in taheaksel taheakje snelheidsmeter nei in inkele dieltsje is absurd. Direkt measure allinne makroskopyske parameter ferbân mei moasje fan de dieltsjes.

Tink oan it gas druk. De druk op it skip muorre wurdt makke slacht gas molekulen oanwêzich yn it fet. De nuverheden fan de gasfoarmige tastân fan matearje - in frij grutte ôfstannen tusken de lytse dieltsjes en harren ynteraksje mei inoar. Dit makket it mooglik om streekrjocht mjitten de druk.

Eltse systeem fan interacting lichems wurdt karakterisearre troch de potinsjele enerzjy en Kinetic enerzjy fan de beweging. Real gas - in kompleks systeem. De fariabiliteit fan de potinsjele enerzjy defies systematization. Probleem oplost wurde kin troch de ynfiering fan in model, de karakteristike eigenskippen fan de ferfierder gas sweeps wei de kompleksiteit fan ynteraksje.

In ideaal gas - in steat mateary dêr't de ynteraksje dieltsjes is negligible, de potinsjele enerzjy fan de ynteraksje benaderjen liedt ta nul. It kin allinne wurde beskôge wichtige Kinetic enerzjy, dat hinget fan it dieltsje snelheid.

Ideal Gas Luftdruck

Ynventarisaasje de relaasje tusken gas druk en de snelheid fan de dieltsjes kinne har basis fergeliking MKT ideale gas. In dieltsje yn beweging yn in pôt, yn 'e botsing mei de muorre dan stjoert in ympuls wêrfan de wearde kin: basearre op II fan Newton wet:

• FΔt = 2m ₀ v _x

It feroarjen fan it dieltsje momentum yn elastysk skok ferbûn mei de feroaring fan 'e horizontale komponint fan syn snelheid. F - de krêft útoefene troch de dieltsjes op 'e muorre foar in koarte tiid t; m ₀ - massa fan it dieltsje.

Oan it oerflak S yn de tiid Δt gebiet facing alle gas dieltsjes beweging nei it oerflak mei snelheid v _x en gefallich yn de silinder folume Sυ _x Δt. Doe't de dieltsje konsintraasje n krekt de helte molekulen ferhuzet nei de muorre, de twadde helte - yn 'e tsjinoerstelde rjochting.

Nei't beskôge as de botsing fan de dieltsjes, kinne wy skriuwe Newton syn wet foar de krêft stelt op it platfoarm:

• FΔt = nm ₀ v _x ² SΔt

Sûnt it gas druk is definiearre as de ferhâlding fan de krêft aktearjen heaks op it oerflak, it lêste gebiet kin skreaun wurde:

• p = M: S = nm ₀ v _x ²

Dy relaasje meiinoar as in basale ICB kin omskriuwe it hiele systeem, dws. K. De moasje allinnich yn ien rjochting.

maxwell distribúsje

Persistent frequent collisions fan it gas dieltsjes mei de muorren en elkoar liede ta de oprjochting fan in beskate statistyske ferdieling fan it dieltsje Velocity (enerzjy). Rjochting fan 'e Velocity Vectors binne like wierskynlik. Sa'n ferdieling is neamd de Maxwell ferdieling. Yn 1860, dit patroan waard ôflaat J. Maxwell ûnder ICB. De wichtichste parameters fan de ferdieling wet hjit snelheid: alle gedachten komt oerien mei de maksimale wearde fan 'e bocht, en de RMS v _q = √ 2> - betsjutte fjouwerkante snelheid fan dieltsjes.

De tanimming fan gas temperatuer komt oerien mei in stiging fan de Velocity wearden.

Op grûn fan it feit dat alle velocities binne gelyk, en harren modulen hawwe deselde betsjutting, kin beskôge wurde:

• 2> = x ^2> + y ^2> + z ^2> wêr: x ^2> = 2> 3

De basis fergeliking MKT mei it averaged wearden fan gas druk nimt de foarm:

• p = nm ₀ 2> 3.

Dy relaasje is unyk yn dat it definiearret de relaasje tusken it mikroskopyske parameters: snelheid, massa fan it dieltsje, dieltsje tichtens en gas druk as gehiel.

Mei help fan it begryp Kinetic enerzjy fan it dieltsje, de Basic fergeliking MKT kin wurde nij skreaun:

• p = 2nm ₀ 2> 6 = 2n k> 3

It gas druk is evenredich mei it gemiddelde wearde fan 'e Kinetic enerzjy fan syn dieltsjes.

temperatuer

Opfallend foar it konstante bedrach fan gas yn 'e sletten fet wurde kin ferbûn it gas druk en de gemiddelde wearde fan dieltsje Kinetic enerzjy. wêrby't de druk mjitting kin útfierd wurde troch it mjitten fan de enerzjy fan de dieltsjes.

How to fieren? Wat kin fergelike mei it bedrach fan Kinetic enerzjy? Dit kwantiteit is de temperatuer.

Temperatuer - maatregel fan de termyske steat stoffen. Foar har mjitting brûkt in termometer, basearre aksjes dy't sette de termyske útwreiding fan de wurkjende floeistof (in alkohol, kwik) ûnder ferwaarming. De skaal fan de thermometer fêstige bearjendewei. Meastentiids is it sette it label oerienkomt mei it stânpunt fan de wurkje floeistof op in beskate lichaamlike prosessen foarkommende by konstant termyske steat (siedend wetter, Melting iis). Ferskate termometers hawwe ferskillende toanljedders. As foarbyld, de skaal fan Celsius, Fahrenheit.

Universele temperatuer berik

Nijsgjirriger op it mêd fan de ûnôfhinklikens fan 'e wurkje eigenskippen fan it lichem kin beskôge wurde as in gas termometer. Harren berik is net ôfhinklik fan it type gas brûkt. By sa'n apparaat kinne ûnderskiede hypotetysk temperatoer wêrby't it gas benaderjen liedt ta nul druk. Berekkeningen litte sjen dat dizze wearde oerienkomt mei -273,15 ° ^C. De temperatuer berik (absolute temperatuer skaal of it Kelvin skaal) ynfierd waard yn 1848 jier. Foar de wichtichste punt fan dizze skaal naam zeroth gas druk mooglike temperatuer. Skaalfergrutting ienheid ynterfal lyk oan de ienheid wearde Celsius. Rekord basic fergeliking mei help ILC temperatuer is handiger yn studearre gas prosessen.

Kommunikaasje druk en temperatuer

Empirically ien kinne der foar soargje it gas druk is evenredich mei syn temperatuer. Tagelyk fûn dat de druk is direkt evenredich mei de konsintraasje fan dieltsjes:

• P = nkT,

dêr't T - absolute temperatuer, k-konstant gelyk oan 1,38 • 10 ^-23 J / K.

De fûnemintele wearde hawwen fan in konstante wearde foar alle gassen, neamd de Boltzmann konstante.

Fergelykjen fan de druk ôfhinklikens fan de temperatuer en gas ICB basis fergeliking kin skreaun wurde:

• to> = 3kT: 2

De gemiddelde wearde fan de Kinetic enerzjy fan it gas molekulen beweging is proporsjoneel oan de temperatuer. Dat is, de temperatuer is in maatregel fan it Kinetic enerzjy fan it dieltsje beweging.