Температура - мера средней кинетической энергии. Скорость движения молекул

1.

Тема урока:
Температура – мера средней кинетической
энергии. Скорость движения молекул.

2. Параметры газа

ПАРАМЕТРЫ ГАЗА
Микроскопические
параметры — параметры
малых масштабов,
характеризующие движение
отдельной молекулы
Масса молекулы,
ее скорость,
импульс,
кинетическая энергия
Макроскопические
параметры — параметры
больших масштабов,
характеризующие свойства
газа как целого
Масса газа,
давление (p),
объем (V),
температура (T)

3.

Тепловым равновесием называют такое состояние тел,
при котором все макроскопические параметры сколь
угодно долго остаются неизменными
• Это означает, что в системе не
меняются объем и давление, не
происходит теплообмен, отсутствуют
взаимные превращения газов,
жидкостей, твердых тел и т. д.

4.

Температура характеризуют степень нагретости
тел (холодное, теплое, горячее).

5.

Центральное место в учении о тепловых
явлениях занимает понятие температура.
Температура – это физическая величина,
характеризующая степень нагретости тела.
В состоянии теплового равновесия все тела
системы имеют одинаковую температуру, хотя
другие макроскопические параметры могут
отличаться. (пример с мячом внесенным с
холода в теплое помещение).
Тепловое равновесие – это такое состояние
системы, при котором макроскопические
параметры (p, V, t) сколь угодно долго остаются
неизменными.

6. Температура

Почему термометр не показывает
температуру тела сразу после того как он
соприкоснулся с ним?

7. Температура

Важное свойство тепловых явлений
Любое макроскопическое тело (или группа
макроскопических тел) при неизменных
внешних условиях самопроизвольно
переходит в состояние теплового
равновесия.

8. Температура

Неизменные условия
значит, что в системе
1
Не изменяются объем и давление
2
Отсутствует теплообмен
3
Температура системы остается
постоянной

9.

Для измерения температуры служат
термометры – это устройства, в которых
используется зависимость какого-либо
параметра от температуры.
В жидкостных термометрах
используется зависимость
объема жидкости от
температуры.

10.

В металлических термометрах используются
биметаллические пластинки: две пластинки из
разных металлов, соединенные между собой.
Коэффициент линейного расширения металлов
разный, поэтому при нагревании и охлаждении
пластинки изгибаются, через передаточный
механизм это передается стрелке прибора.

11.

Электрические термометры
используют зависимость
сопротивления проводников
или полупроводников от
температуры.
Недостатком все этих термометров является то,
что шкала прибора зависит от конкретного
вещества, используемого в приборе.
Например, если разбился любимый комнатный
стеклянный термометр, то мы не сможем в него
переставить стеклянную трубочку с жидкостью от
другого термометра – шкала не подойдет.

12.

Какое же вещество можно использовать в
термометрах, чтобы избавиться от этой
зависимости?
Оказалось, что все разреженные газы (водород,
кислород, гелий …) расширяются при нагревании
одинаково и одинаково меняют свое давление при
изменении температуры.
На основе этого в физике появилась
универсальная газовая шкала температур или
как ее еще называют абсолютная шкала
температур.

13.

Итак, наряду с традиционной температурной
шкалой Цельсия и температурой по шкале
Цельсия – t (измеряется в ºС)
Появилась абсолютная шкала температур –
шкала Кельвина и абсолютная температура – Т,
измеряемая в кельвинах (К).
- связь абсолютной
температуры с температурой
по шкале Цельсия.
В отличие от температуры Цельсия абсолютная
температура не бывает отрицательной, ее
минимальная температура – это абсолютный
нуль температур.
T = t + 273

14.

ΔТ = Δ t
Т = t + 273

15.

Единица измерения абсолютной температуры
подобрана так, что
1K 1 C
Это значит, что если Δt = 10ºC, то и ΔТ = 10К
Проверим:
пусть начальная температура воды t1= 0ºC,
конечная температура t2 = 10ºC, тогда Δt =10ºC
По абсолютной шкале температур:
Т1 = t1 +273 = 273K
T2= t2 + 273 = 283K,
тогда ΔТ = 10К
но температура на улице 1ºC = 274К !!! (а не 1К)

16. Измерение температуры

Шкала Реомюра: Франция, Россия(до революции)
Шкала Фаренгейта: Англия, США

17.

Опыты с различными газами показали, что для
любых разреженных газов:
величина
pV
N
пропорциональна температуре, т.е.
pV
N
kT , но
n концентрация, тогда
N
V
p
kT
(1) p nkT зависимост ь давления газа
n
от температуры
k – коэффициент пропорциональности,
называется постоянная Больцмана:
k = 1,38∙10-23 Дж/К

18. Зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры.

p = nkT
Из формулы следует, что при
одинаковых давлениях и
температурах концентрация
молекул у всех газов одна и та же.

19. Температура и средняя кинетическая энергия

Постоянная Больцмана
-23
k = 1,38 · 10 Дж/К

20.

Согласно основному уравнению МКТ
идеального газа:
2
p nE (2)
3
Из уравнений (1) и (2) следует:
(3)
2
nkT nE
3
- связь средней кинетической энергии
3
E kT молекулы с температурой:
температура – мера средней
2
кинетической энергии
молекул.

21. Температура и средняя кинетическая энергия

Средняя кинетическая энергия
поступательного движения молекул газа
пропорциональна абсолютной температуре.
Чем выше температура, тем быстрее
движутся молекулы.

22. Средняя скорость теплового движения молекул

подставим
Получим:

23. Средняя скорость теплового движения молекул

Средняя квадратичная скорость:
Скорости молекул газа по расчетам оказались
больше, чем скорости артиллерийских снарядов!

24. Задачи

4.3.1. Найдите среднюю квадратичную скорость
молекулы азота при температуре 55 °С.
4.3.2 . Во сколько раз температура аргона
отличается от температуры ртути, если средние
квадратичные скорости молекул этих газов
одинаковы? Газы взяты в равных количествах.
4.3.5. Средняя кинетическая энергия молекулы
воды равна 500 Дж. Найдите ее среднюю
квадратичную скорость.

25.

26. Домашнее задание

Перевести в см3 и м3:
1 литр = ; 1 см3 = ; 0,5дм3 = ; 200 мл =
Перевести градусы Цельсия в Кельвины и градусы
Фаренгейта и обратно:
55 °С, 27 °С, 100 °С, 150 °С, 135 °F, -439 °F, 293 K, 20K

27.

Домашнее задание
§ 64-67
№ 484, 486, 487.