Температура и тепловое равновесие. Определение температуры

1. Температура и тепловое равновесие. Определение температуры. Температура – мера средней кинетической энергии молекул. Измерение скоросте

Тепло и холод – это две руки
природы, которыми она делает
почти все
Френсис Бекон, 1627 г

2. Повторение

• 1. Назвать основные положения МКТ
• 2. Что называется диффузией и от чего она
зависит?
• 3. От чего зависит скорость молекул?
• 4. От чего зависит агрегатное состояние
вещества?
• 5. Назовите макроскопические и
микроскопические параметры.

3. Макроскопические параметры состояния газа – физические величины, характеризующие состояние макроскопических тел в целом, без учета их мо

Макроскопические параметры состояния газа –
физические величины, характеризующие состояние
макроскопических тел в целом, без учета их
молекулярного строения
Макропараметры
давление
объем
температура
Механические величины
Температура – мера средней кинетической
энергии теплового движения молекул

4. Термодинамическая система – любая система тел или частиц Изолированная термодинамическая система – система тел, не взаимодействующая с

Термодинамическая система – любая система тел
или частиц
Изолированная термодинамическая система –
система тел, не взаимодействующая с другими
телами или системами тел, не входящих в эту
систему
Теплопередача – передача тепловой энергии от
одной термодинамической системы другой без
совершения работы и при этом тепловая энергия
не превращается в другие формы энергии
Тепловое равновесие – состояние, при котором все
термодинамические параметры системы:
давление, объем, температура с течением
времени будут оставаться постоянными

5.

тепловое равновесие
теплообмен
t1
=> t2
Все тела, находящиеся друг с другом в тепловом
равновесии, имеют одну и ту же температуру.

6. Термометр – прибор для измерения температуры посредством его контакта с исследуемым телом

Виды термометров:
Жидкостные (используется зависимость объема
жидкости от температуры)
Электрические или термометры сопротивления
(используется зависимость электрического
сопротивления металла или полупроводника от
температуры)
Термопара (в спае разнородных проводников в
месте нагрева возникает разность потенциалов,
пропорциональная измеряемой температуре)
Оптические пирометры (принцип действия основан
на тепловом излучении тел)
Газовые (действие основано на расширении газа при
нагревании)

7. Жидкостные термометры

Изобретатель термометра Г.Галилей (в 1597 г. им
представлен термоскоп)
Рабочее тело: спирт (измеряют температуру от -80 0С
до 70 0С ) , ртуть (-35 0С до 750 0С ), глицерин
Недостатки: при нагревании различные жидкости
расширяются по-разному
ФАРЕНГЕЙТ
Габриель Даниель
(1686-1736),
немецкий физик и
стеклодув.
Изготовил спиртовой
(1709) и ртутный
(1714) термометры.
Предложил
температурную
шкалу, которая носит
его имя
ЦЕЛЬСИЙ
Андерс
(1701-44),
шведский
астроном и
физик.
Предложил в
1742 году
температурную
шкалу (шкала
Цельсия)

8. Жидкостные термометры

Известный шведский ботаник Карл Линней
пользовался термометром с
переставленными значениями постоянных
точек
0 означал температуру плавления льда, 100температуру кипения воды. Таким образом,
современная шкала Цельсия по существу
является шкалой Линнея
Температурная шкала, в которой
1 градус равен 1/100 разности
температур кипения воды и
таяния льда при атмосферном
давлении

9. Газовые термометры

При одинаковом
нагревании
разные газы расширяются
одинаково
Недостатки: некомпактны
(в быту применяются редко)
При изменении температуры меняется
давление газа в баллоне и меняются
показания манометра

10. При тепловом равновесии средние кинетические энергии молекул всех газов одинаковы

2
2N
p nE
E
3
3V
pV 2
E
N 3
m NA
N
M
p H VH
2
NH
2
p HeV He
2
N He
kT
pV
kT
N
p O VO
2
2
NO
2

11. Предельную температуру, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объеме или объем идеального газа стреми

Предельную температуру, при которой давление
pV
идеального газа обращается в нуль при
kT
фиксированном объеме или объем идеального
N
газа стремится к нулю при неизменном давлении,
называют абсолютным нулем температуры
k – постоянная Больцмана.
Постоянная Больцмана связывает температуру θ в энергетических
единицах с температурой Т в градусах
Вильям Кельвин
(1824 – 1907),
английский
ученый.
Ввел
абсолютную
шкалу
температур
Т К
k 1,38 10
23
Дж
К
Тепловое движение молекул вечно и
Неуничтожимо. Абсолютный нуль
температур при наличии молекул вещества
недостижим. Он возможен там, где молекул
нет, например, в космосе на большом
удалении от звезд и планет

12.

13. Средняя кинетическая энергия хаотичного поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре

pV 2
E
N 3
pV
kT
N
3
E kT
2
Средняя кинетическая энергия хаотичного
поступательного движения молекул газа пропорциональна
абсолютной температуре
pV
kT
N
N
n
V
Закон Авогадро
p nkT
В равных объемах газа при
одинаковых температурах и
давлениях содержится
одинаковое число молекул

14. ЗАДАЧИ

• 1. Какова энергия теплового движения
молекулы кислорода при температурах
60ºС и молекулы азота при – 60ºС?
• 2. Какова концентрация молекул газа
при нормальных условиях?
( температура 0ºС и давление 100кПа)

15.

Дано:
Решение
t1 = 60ºC
Т1 = 60 + 273 = 333К
t2 = - 60ºC
Т2 = - 60 +273 = 213К
E1 - ?
Е = 1,5кТ
E2 - ?
Е1 = 1,5·1,38·10ˉ²³·333 = 6,9·10 Дж
Е2 = 1,5·1,38·10ˉ²³·213 = 4,4·10 Дж

16.

• Дано:
СИ
Решение
t = 0ºC
273K p = nkT
n = p/kT
p = 100кПа 10 Па
n-?
5
10
1
28
28
n
10 0,0027 10
23
1,38 10 273 1,38 273
2,7 10 м
25
3

17. Скорость теплового движения молекул

2
m0v
Е
2
3kT
v
3
E kT
2
m0
Скорость движения молекул зависит
от температуры и массы молекул

18. ОПЫТ ШТЕРНА

19. ОПЫТ ШТЕРНА (1920г)

20. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Выучить все формулы по МКТ
2. § 64-66

21.

•• 1.1.Какова
Каковаэнергия
энергиятеплового
тепловогодвижения
движения
молекулы
молекулыкислорода
кислородапри
притемпературах
температурах
60ºС
60ºСиимолекулы
молекулыазота
азотапри
при––60ºС?
60ºС?
•• 2.2.Какова
Каковаконцентрация
концентрациямолекул
молекулгаза
газа
при
принормальных
нормальныхусловиях?
условиях?
( (температура
температура0ºС
0ºСиидавление
давление100кПа)
100кПа)