45. Определение температуры. Абсолютная температура
реклама
Определение температуры. Абсолютная температура 𝑇1 𝑇2 𝑇1 > 𝑇2 𝑇1 𝑇2 Гипотеза: температура — это средняя кинетическая энергия молекул. Цель: доказать, что температура и средняя кинетическая энергия молекул обладают одинаковыми свойствами. 𝑁 𝑛= 𝑉 2 𝑃 = 𝑛𝐸к 3 2 𝑃𝑉 𝐸к = 3 𝑁 𝑁 = 𝜈𝑁𝐴 МПа 𝑚 𝜈= 𝑀 𝑚 𝑁 = 𝑁𝐴 𝑀 Манометр 𝑃𝑉 𝑃𝑜2 𝑉𝑜2 𝑃𝐻2 𝑉𝐻2 Для идеального газа величина остается 𝑁 = = Θ0 𝑁𝑜2 𝑁𝐻2 постоянной при постоянной температуре. 𝐻2 𝑂2 𝑇 =0℃ 𝐻2 𝐸к𝐻2 𝜈 = 1 моль 𝑉= 0,01 м3 𝑃 = 101325 Па 𝑃𝐻2 𝑉𝐻2 101325 × 0,01 −21 Дж = = = 1,68 × 10 𝑁𝐻2 6,02 × 1023 Θ (Дж) ? 𝑇 (℃, ℉, °N, °R … ) Абсолютная температура 𝑃𝑉 Θ= 𝑁 Θ = 𝑘𝑇 𝑇≥0 𝑇=0⇒𝑃=0 1 𝑃 = 𝑚0 𝑛𝑣 2 3 1℃=1К Уильям Томсон (лорд Кельвин) 1824 — 1907 𝑇 = 𝑇℃ + 273 −273 ℃ = 0 К Определение температуры 𝑃𝑉 2 = 𝐸к 𝑁 3 𝑃𝑉 = 𝑘𝑇 𝑁 2 𝐸к = 𝑘𝑇 3 3 𝐸к = 𝑘𝑇 2 Дж −21 𝑘 = 1,38 × 10 К Людвиг Больцман 1844 — 1906 3 𝐸к = 𝑘𝑇 2 Постоянная Больцмана 𝑃𝑉 Θ= 𝑁 Θ100 − Θ0 = 𝑘(𝑇100 − 𝑇0 ) Θ100 − Θ0 𝑘= 𝑇100 − 𝑇0 𝑇 =0℃ 𝑇 = 100 ℃ МПа МПа Постоянная Больцмана: 𝑘 = 1,38 × 10−23 Дж К 2𝐸к Определение температуры: 𝑇 = 3𝑘 Верно не только для газов, но и для жидкостей и твердых тел. Верно для любых тел, подчиняющимся законам механики Ньютона. Закон Авогадро 2 𝑃 = 𝑛𝐸к 3 𝑃 = 𝑛𝑘𝑇 𝑃𝑉 𝑁= 𝑘𝑇 Амедео Авогадро 1776 — 1856 3 𝐸к = 𝑘𝑇 2 𝑁 𝑃 = 𝑘𝑇 𝑉 В одинаковых объёмах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое количество молекул. Полмоля 20 л. 0,5 мольидеального газа, поместили в сосуд ёмкостью20 л Через некоторое время, температура газа достигла30 𝟑𝟎℃ ℃. Каково давление газа при этой температуре? Дано: СИ 𝜈 = 0,5 моль 𝑉 = 20 л 0,02 м3 𝑇 = 30 ℃ 303 К 𝑃−? 𝑇 = 𝑇℃ + 273 𝑃 = 𝑛𝑘𝑇 𝑁 𝑛= 𝑉 𝑁 = 𝜈𝑁𝐴 𝜈𝑁𝐴 𝑃= 𝑘𝑇 𝑉 Я газ, я идеален… 0,5 × 6,02 × 1023 𝑃= × 1,38 × 10−23 × 303 = 63 кПа 0,02 При температуре200 200 ККсредняя скорость молекул одного моля 1 моль неизвестного газа равна500 500 м/с м/с. Считая этот газ идеальным, определите его молярную массу. Дано: 𝑇 = 200 К 𝑣 = 500 м/с 𝜈 = 1 моль 𝑀−? 3 𝐸к = 𝑘𝑇 2 𝑚0 𝑣 2 𝐸к = 2 𝑚0 𝑣 2 = 3𝑘𝑇 𝑀 = 𝑚0 𝑁𝐴 𝑀 2 𝑣 = 3𝑘𝑇 𝑁𝐴 𝑀 𝑚0 = 𝑁𝐴 𝑀= 3𝑘𝑇𝑁𝐴 𝑣2 кг г = 0,02 = 20 моль моль Основные выводы Температура — это мера средней кинетической энергии молекул тела. Постоянная Больцмана: 𝑘 = 1,38 × 10−23 Дж К Абсолютная температурная шкала — это шкала в которой за точку отсчета взята самая низкая температура. Основные выводы Соотношение между температурой по шкале Кельвина и температурой по шкале Цельсия: 𝑇 = 𝑇℃ + 273 Связь давления и температуры: 𝑃 = 𝑛𝑘𝑇
