Η βασική εξίσωση μέτρησης ICB και της θερμοκρασίας

διεργασίες που συμβαίνουν στα στατιστικά συστήματα μάθησης, το ελάχιστο μέγεθος των σωματιδίων είναι περίπλοκη και ένας μεγάλος αριθμός από αυτούς. Εξετάστε χωριστά κάθε σωματίδιο είναι πρακτικά αδύνατο, ωστόσο εφαρμόζουν στατιστικές ποσότητες: η μέση ταχύτητα των σωματιδίων, η συγκέντρωσή τους, τη μάζα σωματιδίων. Τύπου χαρακτηρίζουν την κατάσταση του συστήματος με τις μικροσκοπικές παραμέτρους, που ονομάζεται το θεμελιώδη εξίσωση της μοριακής κινητική θεωρία των αερίων (ICB).

Μια μικρή σχετικά με την μέση ταχύτητα των σωματιδίων

Ο προσδιορισμός της ταχύτητας των σωματιδίων διεξήχθη για πρώτη φορά πειραματικά. Γνωστή από το πείραμα αναλυτικό πρόγραμμα διεξήχθη από τον Otto Stern, αφήνεται να δημιουργήσει μια ιδέα της ταχύτητας των σωματιδίων. Το πείραμα διερεύνησε την κίνηση των αργύρου άτομα σε περιστρεφόμενους κυλίνδρους: πρώτη στατική εγκατάσταση, στη συνέχεια, όταν περιστρέφεται σε μια ορισμένη γωνιακή ταχύτητα.

Ως αποτέλεσμα, βρέθηκε ότι ο ρυθμός των μορίων αργύρου υπερβαίνει την ταχύτητα του ήχου και είναι 500 m / s. Το γεγονός είναι αρκετά ενδιαφέρον, δεδομένου ότι η ταχύτητα των σωματιδίων σε ουσίες σε ένα πρόσωπο να αισθανθεί σκληρά.

τέλειο αέριο

Για να συνεχίσετε να μελετήσει εφικτή μόνο στο σύστημα, οι παράμετροι που καθορίζουν τις άμεσες μετρήσεις μπορούν να χρησιμοποιούν τις φυσικές συσκευές. Η ταχύτητα μετριέται ταχύμετρο, αλλά η ιδέα είναι να επισυνάψετε ένα ταχύμετρο με ένα μόνο σωματίδιο είναι παράλογο. Άμεσα μετρούν μόνο μακροσκοπική παράμετρο που σχετίζονται με την κίνηση των σωματιδίων.

Εξετάστε την πίεση του αερίου. Η πίεση επί του τοιχώματος του αγγείου δημιουργείται επιτυγχάνει μόρια αερίου που υπάρχουν στο δοχείο. Η ιδιαιτερότητα της αέρια κατάσταση της ύλης - μια αρκετά μεγάλες αποστάσεις μεταξύ των μικρών σωματιδίων και η αλληλεπίδρασή τους με το άλλο. Αυτό επιτρέπει την απευθείας μέτρηση της πίεσης.

Οποιοδήποτε σύστημα αλληλεπιδρώντων σωμάτων χαρακτηρίζεται από την δυναμική ενέργεια και η κινητική ενέργεια της κίνησης. Ρεάλ αέριο - ένα πολύπλοκο σύστημα. Η μεταβλητότητα του ενεργειακού δυναμικού αψηφά συστηματοποίηση. Πρόβλημα μπορεί να λυθεί με την εισαγωγή ενός μοντέλου, ο χαρακτηριστικές ιδιότητες του ο μεταφορέας αερίου σαρώνει μακριά η πολυπλοκότητα της αλληλεπίδρασης.

Ιδανικό αέριο - μια κατάσταση της ύλης στην οποία η αλληλεπίδραση των σωματιδίων είναι αμελητέα, η δυναμική ενέργεια της αλληλεπίδρασης τείνει στο μηδέν. Αξιόλογη μπορεί να θεωρηθεί μόνο η ενέργεια της κίνησης, ανάλογα με την ταχύτητα των σωματιδίων.

Ιδανικό πίεσης αερίου

Προσδιορίστε τη σχέση μεταξύ της πίεσης του αερίου και της ταχύτητας των σωματιδίων επιτρέπει βασική εξίσωση MKT ιδανικό αέριο του. Ένα σωματίδιο το οποίο κινείται σε ένα δοχείο, κατά την σύγκρουση με το τοίχωμα αυτό μεταδίδει ένα παλμό του οποίου η τιμή μπορεί να προσδιοριστεί με βάση ΙΙ νόμο του Νεύτωνα:

• FΔt = 2m ₀ v _x

Αλλαγή στην ορμή του σωματιδίου κατά την ελαστική επίδραση που σχετίζονται με την αλλαγή της οριζόντιας συνιστώσας της ταχύτητάς του. F - η δύναμη που ασκείται από το σωματίδια στον τοίχο για ένα σύντομο χρονικό διάστημα t? m ₀ - μάζα του σωματιδίου.

Με εμβαδόν επιφανείας S για τον χρόνο .DELTA.t αντιμετωπίζει όλα τα σωματίδια αερίου κινείται προς την κατεύθυνση της επιφάνειας με ταχύτητα v _χ και βρίσκονται στον όγκο του κυλίνδρου Sυ _x Δt. Όταν η συγκέντρωση των σωματιδίων n ακριβώς το μισό μόρια κινείται προς το τοίχωμα, το δεύτερο μισό - στην αντίθετη κατεύθυνση.

Έχοντας υπόψη τη σύγκρουση των σωματιδίων, μπορούμε να γράψουμε το νόμο του Νεύτωνα για τη δύναμη που ασκείται στην πλατφόρμα:

• FΔt = nm ₀ V _x ² SΔt

Δεδομένου ότι η πίεση του αερίου ορίζεται ως ο λόγος της δύναμης που ενεργεί κάθετα προς την επιφάνεια στην περιοχή του τελευταίου, μπορούμε να γράψουμε:

• p = F: S = nm ₀ v _x ²

Η εξίσωση αυτή σχέση ως βασική ICB μπορεί να περιγράψει ολόκληρο το σύστημα, δηλαδή. Κ η κίνηση μόνο προς μία κατεύθυνση.

κατανομή Maxwell

Επίμονη συχνές συγκρούσεις των σωματιδίων αερίου με τα τοιχώματα και μεταξύ τους οδηγεί στην ίδρυση μιας συγκεκριμένης στατιστικής κατανομής της ταχύτητας των σωματιδίων (ενέργεια). Κατεύθυνση των διανυσμάτων της ταχύτητας είναι εξίσου πιθανό. Αυτή η κατανομή έχει κληθεί η κατανομή Maxwell. Το 1860, αυτό το πρότυπο προήλθε J. Maxwell υπό ICB. Οι κύριες παράμετροι του νόμου διανομής ονομάζεται ταχύτητα: κατά πάσα πιθανότητα αντιστοιχεί στην μέγιστη τιμή της καμπύλης και το μέσο τετραγωνικό _q v = √ 2> - η μέση τετραγωνική ταχύτητα των σωματιδίων.

Η αύξηση της θερμοκρασίας του αερίου αντιστοιχεί σε αύξηση οι τιμές ταχύτητας.

Με βάση το γεγονός ότι όλες οι ταχύτητες είναι ίσες, και τα στοιχεία τους έχουν την ίδια έννοια, μπορεί να θεωρηθεί:

• 2> = x ^2> + y ^2> + z ^2>, όπου: x ^2> = 2> 3

Η βασική MKT εξίσωση με τις μέσες τιμές της πίεσης του αερίου λαμβάνει τη μορφή:

• ρ = nm ₀ <ν ^2> 3.

Αυτή η σχέση είναι μοναδική στο ότι καθορίζει τη σχέση μεταξύ των μικροσκοπικών παραμέτρους: ταχύτητα, μάζα της πίεσης σωματιδίου, την πυκνότητα σωματιδίων και αερίου ως σύνολο.

Χρησιμοποιώντας την έννοια της κινητικής ενέργειας του σωματιδίου, η βασική MKT εξίσωση μπορεί να ξαναγραφεί:

• ρ = 2ηΜ ₀ <ν ^2> 6 = 2n k> 3

Η πίεση του αερίου είναι ανάλογη με τη μέση τιμή της κινητικής ενέργειας των σωματιδίων του.

θερμοκρασία

Είναι ενδιαφέρον, για την σταθερή ποσότητα του αερίου στο κλειστό δοχείο μπορεί να συνδεθεί την πίεση του αερίου και τη μέση τιμή των σωματιδίων κινητική ενέργεια. όπου η μέτρηση της πίεσης μπορεί να πραγματοποιηθεί με μέτρηση της ενέργειας των σωματιδίων.

Πώς να εισέλθουν; Τι μπορεί να συγκριθεί με το ποσό της κινητικής ενέργειας; Αυτή η τιμή είναι η θερμοκρασία.

Θερμοκρασία - μέτρο των κρατικών ουσιών θερμική. Για τη μέτρηση της που χρησιμοποιούνται ένα θερμόμετρο, των μέτρων που βασίζονται οποία έβαλε τη θερμική διαστολή του ρευστού εργασίας (μία αλκοόλη, υδραργύρου) υπό θέρμανση. Η κλίμακα του θερμομέτρου καθιερωθεί πειραματικά. Συνήθως το δώσει ετικέτες που αντιστοιχεί στη θέση το εργαζόμενο ρευστό σε ένα ορισμένο φυσικές διαδικασίες που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της θερμικής φυσική κατάσταση (βραστό νερό, το λιώσιμο του πάγου). Διάφορα θερμόμετρα έχουν διαφορετικές κλίμακες. Για παράδειγμα, η κλίμακα Κελσίου, Φαρενάιτ.

Καθολική εύρος θερμοκρασίας

Πιο ενδιαφέρουσα από την άποψη της ανεξαρτησίας των ιδιοτήτων εργασίας του σώματος μπορεί να θεωρηθεί ως ένα θερμόμετρο αερίου. εύρος τους δεν εξαρτάται από τον τύπο του αερίου που χρησιμοποιείται. Σε μια τέτοια συσκευή μπορεί να είναι υποθετικά επιλέξετε τη θερμοκρασία στην οποία τείνει στο μηδέν αέριο πίεσης. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι η τιμή αυτή αντιστοιχεί σε -273,15 ^° C κλίμακα θερμοκρασίας (κλίμακα απόλυτης θερμοκρασίας ή της κλίμακας Kelvin) εισήχθη το 1848. Για το κύριο σημείο αυτής της κλίμακας πήρε μηδενική πίεση του αερίου δυνατή θερμοκρασία. διάστημα μονάδα κλίμακας ίση με την Κελσίου τιμή μονάδας. Καταγράφονται οι βασικές εξίσωση χρησιμοποιώντας ILC θερμοκρασία είναι πιο βολικό στη διερεύνηση διαδικασιών αερίου.

πίεση Επικοινωνίας και της θερμοκρασίας

Εμπειρικά κάποιος μπορεί να εξασφαλίσει η πίεση του αερίου είναι ανάλογη με τη θερμοκρασία του. Ταυτόχρονα διαπιστώθηκε ότι η πίεση είναι ευθέως ανάλογη προς τη συγκέντρωση των σωματιδίων:

• Ρ = NKT,

όπου Τ - απόλυτη θερμοκρασία, k-σταθερά ίση με 1,38 • 10 ^-23 J / Κ

Μια θεμελιώδης αξία που έχει μια σταθερή τιμή για όλα τα αέρια, καλείται η σταθερά Boltzmann.

Συγκρίνοντας την εξάρτηση πίεση της θερμοκρασίας ICB και αερίου βασική εξίσωση μπορεί να γραφτεί:

• <Ε _{για να>} = 3kT: 2

Η μέση τιμή της κινητικής ενέργειας της κίνησης μορίων του αερίου είναι ανάλογη με τη θερμοκρασία του. Δηλαδή, η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της κινητικής ενέργειας της κίνησης των σωματιδίων.