Температура.

Важнейшим внутренним параметром газа является температура, чувствительность к которой заложена в живых системах, однако она субъективна («степеньнагретости тела»).

Основные свойства температуры

Тепловое (термодинамическое) равновесие – состояние тела или системы тел, при котором его термодинамические параметры (p, V, m  и др.) остаются неизменными сколь угодно долго. Температура - характеристика внутреннего состояния макроскопической системы – состояния теплового равновесия.Температура – термодинамический параметр, одинаковый во всех частях термодинамической системы, находящейся в тепловом равновесии.Температуры тел, находящихся в тепловом контакте, выравнива­ются.

Измерение температуры.

1. Тело необходимо привести в тепловой контакт с термометром.
2. Термометр должен иметь массу значительно меньше массы тела.
3. Показание термометра следует отсчитывать после наступ­ления теплового равновесия.

Термометры.

1. Жидкостный термометр (ртуть: температура от -38до 260⁰С; глицерин: от – 50 до 100⁰С) – тепловое расширение.
2. Термопара (температура от -269 до 2300⁰ С).
3. Термисторы (зависимость сопротивления от температуры).
4. Манометрические (зависимость давления от температуры).
5. Газовые термометры – тепловое расширение.
6. Акустические, магнитные и др.

Температурные шкалы:

1. Шкала Цельсия. 0⁰С – таяние люда, 100⁰С – кипение воды (изначально – наоборот).
2. Шкала Реомюра. 0⁰С - 0⁰R, 100⁰С - 80⁰R. → 1⁰R=1,25⁰С.
3. Шкала Фаренгейта. 0⁰С=32⁰F, 100⁰С=212⁰F → t⁰C=5/9(t⁰F-32).

Недостаток этих шкал – произвольность выборареперных точек (точек отсчета), их зависимость от внешних условий.

Физический смысл температуры

Опыт: давление газа зависит от температуры -      и .

Из основного уравнения МКТ идеального газа: . Следовательно .

Если мы установим, как меняется это выражение при переходе от одного состояния теплового равновесия к другому, то можно будет ввести понятие температуры и изучить ее свойства.

Физическая величина, одинаковая у любых тел при тепловом равновесии.

Опыт показывает, что для любых веществ .

Заменяя знак пропорциональности на знак равенства, получим: , где k – коэффициент пропорциональности, называемый постоянная Больцмана, а Т – абсолютная термодинамическая температура.

Абсолютная температура.

 - абсолютная температура неотрицательна!

Т.к. объем газа равен нулю быть не может, то температура равна нулю, если давление равно нулю, а значит, равна нулю скорость поступательного теплового движения (сохраняются т.н. нулевые колебания).

Единица температуры – Кельвин (К). Кельвин равен1/273,16 части термодинамической температуры трой­ной точки воды. Шкала строится так, что .

КЕЛЬВИН

1К

Температура

абсолютного нуля не зависит от внешних условий и одинаковадля всех веществ.

Связь температуры

 и средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

Сравнивая два выражения  и , получим: .

Т.о. средняя кинетическая энергия прямо пропорциональна абсолютной температуре.

Температура - мера средней кинетической энергии молекул.

Постоянная Больцмана  

Температуру можно измерять в энергетических единицах – Джоулях.

При Т=0 средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул равна нулю.

При комнатной температуре (300К) энергия примерно6^.10^-21Дж – очень маленькая (барабанные перепонки – шум в ушах; движение частиц мозга – передача сигналов).

Т.к.   и , то  

- связь давления итемпературы (еще одна форма основного уравнения МКТ идеального газа).