Тіла в тепловій рівновазі мають однакові температури

Тема 3.3 Ідеальний газ. Рівняння стану для ізопроцесів. Тиск газу з точки зору МКТ. Основне рівняння МКТ. Середня енергія поступального руху молекул. Молекулярно-кінетичний значення абсолютної температури.

Тема 2.7 Гармонійні коливання й їх характеристики. Механічні гармонійні коливання. Гармонійний осцилятор. Пружний, фізичний й математичний маятники.

Зміна повної механічної енергії системи дорівнює роботі внутрішніх непотенціальних сил.Візьмемо, наприклад, замкнену систему, вякійпоряд із потенціальними силами діють і сили тертя. Робота сил тертя в

рухомій системі зменшує її кінетичну енергію, а отже, механічна енергія системи зменшується, переходячи в енергію інших немеханічних форм руху матерії.

Закон збереження енергії - це універсальний принцип природи.

Ідеальний газ. Тиск газу

У молекулярній фізиці і термодинаміці розглядаються системи, які складаються з безлічі частинок, тобто макроскопічні системи. Для однієї частинки окремо не можна визначити її координату і напрям руху, температуру і тиск. Вимірними є тільки параметри стану сукупності молекул, тобто макроскопічні характеристики.

З’ясуємо спочатку, яким закономірностям підпорядковується поводження речовини, що перебуває в газоподібному стані. При цьому розглядатимемо ідеалізовану модель реальних газів - ідеальний газ.

Ідеальним називають такий газ, для якого можна знехтувати розмірами молекул та силами молекулярної взаємодії; молекули в такому газі співударяються за законом співударяння пружних куль.

Реальні гази поводять себе як ідеальний тоді, коли середня відстань між молекулами в багато разів перевищує їхні розміри, тобто при досить великих розрідженнях.

(стан деякої маси газоподібної речовини характеризують залежними

одна від одної фізичними величинами, які називають параметрами ста-

ну До них належать об'єм V, тиск р і температура Т.

()б'єм газу завжди збігається з об'ємом тієї посудини, яку він займає.

()диниця об'єму в СІ - кубічний метр (м³).

Тиск газу

Тиск - це фізична величина, яка дорівнює відношенню сили F,

що діє на елемент, поверхні нормально до неї, до площі S цього елемента:

Одиниця тиску в СІ — паскаль (1Н/м² = 1 Па).

Досі вживають позасистемні одиниці тиску: технічну атмосферу 1 ат =

= 9,8-10 ⁴ Па; фізичну атмосферу 1 атм = 1,031-10⁵ Па; 1 мм рт. ст. = 133 Па;

1 атм = 760 мм рт. ст..

Як виникає тиск газу? Кожна молекула газу, вдаряючись об стінку посу-

дини, в якій вона міститься, протягом малою проміжку часу діє на стійку з

певною силою. Внаслідок безладних ударянь об стінку сила з боку всіх мо-

лекул на одиницю площі стінки швидко змінюється з часом відносно деякої

(середньої) величини. Прилади, якими вимірюють тиск, називають маноме-

трами (рис). Манометри фіксують середню за часом силу тиску,

що припадає на одиницю площі його чутливого елемента (мембрани) або

іншого приймача тиску.

На рис. а зображено схему будови металевого манометра для

вимірювання великих тисків. Основною його частиною є зігнута трубка

А, відкритий кінець якої припаяний до трубки В, а закритий - з'єднаний із

стрілкою. Газ надходить через кран К і трубку В у трубку А і розгинає її.

Вільний кінець трубки А, переміщуючись, надає руху передавальному

механізму і стрілці. Шкалу проградуйовано в певних одиницях тиску: або

впаскалях, або в технічних атмосферах, або в міліметрах ртутного стовпа.

Температура та її вимірювання

Поняття температури - одне з найважливіших у молекулярнійфізиці. Навіть без спеціальних приладів людина розрізняє тепло і холод, більш нагріті і менш нагріті тіла.

Ступінь нагрітості тіл характеризують температурою. Таке означення поняття температури має інше якісний характер. Щоб дати кількісне означення температури, треба ввести поняття теплової рівноваги. Пояснимо його на прикладі. Якщо покласти нагрітий метал на лід, то лід почне танути, а метал охолоджуватись доти, доки температури тіл не стануть однаковими.

При контакті два тіла обмінюються теплотою (відбувається теплооб-

мін), внаслідок чого енергія металу зменшується, а енергія льоду (при

таненні) - збільшується.

Тепер візьхмемо кілька тіл (систему тіл): нагріте залізо (тіло А), воду

при кімнатній температурі (тіло Б) і лід (тіло В). Введемо умовний за-

пис, який показує, як у процесі теплообміну між цими тілами змінюється енергія тіл:

А --> Б --> В.

Напрям стрілок показує, від якого тіла й до якого передається енергія в процесі теплообміну. Енергія при цьому завжди передається від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою. Нарешті, настає стан системи тіл, при якому теплообміну між тілами системи не буде. Такий стан називають тепловою рівновагою.

Якщо система тіл перебуває в стані теплової рівноваги, то об'єм, температура її частин та інші характеристики стану не змінюються з часом. Властивість температури визначати напрям теплового обміну між тілами - найважливіша в термодинаміці.

Дата добавления: 2015-05-24