Температура и кинетическая теория

Физика > Температура и кинетическая теория

Согласно кинетической теории газа, он выступает огромным количеством крошечных частичек (молекулы и атомы), пребывающих в постоянном, случайном перемещении.

Задача обучения

• Охарактеризовать газ при помощи кинетической теории газов.

Основные пункты

• Давление обусловливается ударами молекул, перемещающихся с различной скоростью сквозь броуновское движение.
• Температурный показатель идеального одноатомного газа выступает мерой среднего показателя кинетической энергии и ее атомов. В кинетической теории выражается формулой: 
• Используется модель с идеальным газом для объединения температуры и среднего показателя поступательной кинетической энергии при балансе термодинамики.

Термины

• Идеальный газ – гипотетическое понятие, чьи молекулы не контактируют, а переживают эластичные удары друг с другом и стенами сосуда.
• Степень свободы – любая координата, чье минимальное число необходимо для указания перемещения механической системы.
• Броуновское движение – неупорядоченное перемещение элементов, возникающее из-за того, что они поражаются отдельными молекулами жидкости.

Введение

Молекулярно-кинетическая теория газов характеризует их как огромное количество крошечных частичек (атомы и молекулы), пребывающие в постоянном случайном перемещении. На таких скоростях они постоянно сталкиваются с другими частичками и стенами сосуда. Основы молекулярно-кинетической теории отображают макроскопические газовые свойства (температура, давление, объем), основываясь на их составе и перемещении.

Согласно теории, давление обусловливается не статическим ударом между молекулами, а столкновением частичек, перемещающихся на разных скоростях через броуновское движение. Температурный показатель идеального одноатомного газа выступает мерой средней кинетической энергии.

Настоящие газы не всегда соответствуют идеальной модели. Здесь показан размер атомов гелия относительно их интервала в масштабе 1950 атмосфер

Модель идеального газа используется кинетической теорией для привязки температурного показателя к средней поступательной кинетической энергии молекул при термодинамическом балансе. В классической механике трансляционная энергия выглядит как:

E_k = 0.5 mv² (m – масса частицы, v – ее скорость). Распределение скоростей (обозначающих трансляционные кинетические энергии) частиц в классическом идеальном газе именуют расположением Максвелла-Больцмана. В теории его температура связана со средней кинетической энергией и степенью свободы E_k:

(K – постоянная Больцмана). Также выведем уравнение для идеального газа из микроскопической теории:

pV = nRT (R – константа идеального газа, n – число молей).

---