WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Температура. Рівняння теплового руху молекул - Реферат

Температура. Рівняння теплового руху молекул - Реферат


Реферат на тему:
Температура. Рівняння теплового руху молекул.
План
1. Температура, та її вимірювання.
2. Пояснення температури і тиску на основі молекулярних уявлень.
3. Енергія теплового руху молекул.
1. При контакті два по-різному нагрітих тіла обмінюються енергією внаслідок теплопередачі. Коли при цьому одне з них передає енергію другому, то вважають, що перше тіло має вищу температуру, ніж друге. Якщо під час контакту тіла не обмінюються енергією теплопередачею, то вони мають однакову температуру. В цьому випадку кажуть, що тіла перебувають у тепловій рівновазі.
Вважають, що два тіла А і В мають однакову температуру, якщо кожне з них знаходиться в тепловій рівновазі з тілом.
Тіло С називають термометром. Отже, термометр - це тіло, яке перебуває у тепловому контакті з іншим, температуру якого вимірюють. Після встановлення між ними теплової рівноваги можна твердити, що виміряна температура дорівнює температурі термометра.
При зміні теплового стану тіла змінюються й інші його фізичні властивості (об'єм, електричний опір тощо). За зміною будь-якої з них можна судити про підвищення чи зниження температури тіла. Історично склалося так, що температуру почали вимірювати за зміною об'єму та під час нагрівання. Принцип побудови термометрів при цьому такий.
Приведемо тіло, вибране нами за "вимірювач" температури, в теплову рівновагу з танучим льодом. Припустимо, що його температура в цьому випадку дорівнює нулеві, і виміряємо об'єм тіла V. Потім приведемо його в теплову рівновагу з киплячою під атмосферним тиском водою і визначимо відповідний об'єм тіла V100. Нехай у цьому випадку температура тіла дорівнює 100 градусів. Таким чином, зміні температури на 100 градусів відповідає зміна об'єму на V100-V0. Вважаючи, що об'єм термометричного тіла змінюється з температурою лінійно, дістанемо, що V100 зміни об'єму, тобто відповідає зміна температури на один градус. Отже, за градус приймають одну соту різниці між температурами кипіння і замерзання чистої води при атмосферному тиску.
Встановлену таким чином температурну шкалу називають шкалою Цельсія на честь шведського астронома А.Цельсія, який запропонував її. Про градуйований в такий спосіб термометр можна застосувати для вимірювання температури, приводячи його в теплову рівновагу з тим тілом, температуру якого треба виміряти. Ртутними і спиртовими термометрами із шкалою Цельсія ми багато разів користувалися на уроках фізики, хімії, біології тощо, а також у повсякденному житті.
У фізиці широко поширеною є так звана абсолютна температурна шкала (шкала Кельвіна), в якій за температуру замерзання води прийнято 273,15 градуса, а кипіння 373,15 градуса. Розмір градуса цієї шкали такий самий, як і шкали Цельсія. Температуру, яку відраховують за абсолютною температурною шкалою, називають абсолютною і позначають літерою Т, а градус цієї шкали (градус Кельвіна) позначають літерою К на відміну від градуса Цельсія (оС). Між абсолютною температурою Т і температурою за Цельсієм t існує таке співвідношення: Т=t+273. Температуру ОК називають абсолютним нулем, за шкалою Цельсія йому відповідає - 273,15оС.
2. Температура тіла і швидкість руху його молекул тісно пов'язані між собою. Чим вища температура тіла, тим швидше рухаються його молекули, тим більша їхня кінетична енергія. Таким чином, кінетичну енергію молекул, як і температуру, можна розглядати як міру їхнього теплового руху.
Молекула ідеального газу, що рухається зі швидкістю ?1 має кінетичну енергію . Сума кінетичних енергій всіх молекул газу є загальною кінетичною енергією. Якщо всі молекули однакові, то
Розділимо загальну кінетичну енергію Ek молекул на кількість молекул:
Величину називають середньою кінетичною енергією Ek поступального руху молекули.
Останню формулу можна записати так:
Величину ?? називають середнім значенням квадрата швидкості.
Якщо привести два гази з різними значеннями середньої кінетичної енергії молекулі зіткнення, через певний час їхні середні кінетичні енергії молекул стануть однаковими, оскільки стикаючись одна з одною, молекули обох газів обмінюються енергією. При цьому відбувається передача енергії від газу з більшим значенням середньої кінетичної енергії до газу з меншим значенням цієї величини. Після вирівнювання середніх кінетичних енергій молекул в газах настає теплова рівновага, при якій припиняється передача енергії від одного газу до іншого, хоча зіткнення молекул, які хаотично рухаються, продовжуються.
Але, як відомо, аналогічно ведуть себе тіла, які мають неоднакову температуру. При їх зіткненні енергія передається теж від одного з них до іншого доти, поки не стануть однаковими їхні температури, тобто поки не встановиться між тілами теплова рівновага. Вищою вважається температура тіла, яка віддає енергію.
З цього співставлення випливає, що середня кінетична енергія поступального руху молекул змінюється так само, як і температура. Під час зіткнення тіл обидві ці величини вирівнюються, тобто встановлюється теплова рівновага тіл.
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.
Loading...

 
 

Цікаве