Температуру, при якій повинен припинитися поступальний рух молекул, називають абсолютним нулем

Температура як міра середньої кінетичної енергії молекули. Абсолютний нуль.

Досліди і розрахунки показують, що середня кінетична енергія молекул пропорційна абсолютній температурі газу.

У випадку ідеального газу зв’язок між цими величинами виражається формулою

Коефіцієнт називають сталою Больцмана. Він показує на скільки зміниться кінетична енергія однієї молекули у разі зміни температури на один градус.

.

Отже, температура – це міра середньої кінетичної енергії руху молекул.

Цей висновок справедливий не лише для ідеального газу, а й для речовини в будь-якому стані.

З формули випливає, що абсолютним нулем температур є температура, за якої середня кінетична енергія поступального руху молекул дорівнює нулю.

Зазначимо, що при наближенні до абсолютного нуля припиняється тільки тепловий рух молекул, а не всілякий рух взагалі усередині молекул елементарні частинки продовжують рух. Нині доведено, що навіть за абсолютного нуля молекули здійснюють коливальні рухи. Однак у жодному експерименті дістати абсолютний нуль неможливо. Тим більше не можна дістати температуру нижчу за абс. нуль, оскільки кінетична енергія завжди додатна величина.

(поглиблено)

Зв'язок між температурою і кінетичною енергією молекул газу. Стала Больцмана.

Знайдена Ж. Шарлем залежність p від t зображена на мал. а. Якщо перенести початок координат в крапку А, то графік проходитиме через початок координат. Всі значення температури збільшаться на 273 °С, оскільки довжина відрізка ОА рівна 273°С. Це відповідає формулі: T=273+t, тобто по осі абсцис тепер відкладаються значення абсолютної температури. В цьому випадку між p і Т єпрямо пропорційна залежність. Дійсно, з подібності трикутників на мал. 4.5 маємо

Отже, з одного боку, тиск газу прямо пропорційний його абсолютній температурі Т, а з іншого боку, прямо пропорційний середній кінетичній енергії поступального руху молекул газу Е_пост (при постійній масі й незмінному об’ємі), Це означає, що Е_пост прямо пропорційна абсолютній температурі газу Т.

По пропозиції видатного німецького вченого Л. Больцмана коефіцієнт пропорційності в залежності Е_пост від Т записують у вигляді (3/2)k:

Тоді, після підстановки цього значення Е_пост у формулу . отримаємо простий вираз.

З останньої формули видно, що тиск газу не залежить від його природи, а визначається тільки концентрацією молекул п₀ і температурою газу Т.

Сталувеличину k прийнято називати сталою Больцмана. В СІ вона має значення:

k = 1,38·10^-23 Дж/К.

З формули виходить, що середнє значення кінетичної енергії поступального руху молекул не залежить від природи газу, а визначається тільки його температурою.

Оскільки при заданій температурі Т середні значення энергії поступального руху молекул для різних газів однакові, можна записати

Дата добавления: 2014-12-07