31. Температура в термодинамике. Термометры. Температурные шкалы. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.

температура(T) – это величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макросистем и не имеет смысла для систем, состоящих из небольшого числа частиц. Если при установлении теплового контакта между телами одно из тел передает энергию (тепло) другому, то считают, что первое тело имеет бoльшую температуру, чем второе. Термодинамическая шкала температур (шкала Кельвина) строится по одной реперной точке, так называемой тройной точке воды , в которой в состоянии равновесия могут находиться три фазы воды – твердая, жидкая и газообразная. По определению . Температура по шкале Цельсия связана с температурой по шкале Кельвина равенством . Температуру называютабсолютным нулем и ей соответствует t=-273.15. В дальнейшем мы выясним физический смысл температуры T.

термометры — приборы для измерения температуры.

Модель идеального газа является самой простой и вместе с тем хорошей моделью, описывающей поведение газа при не слишком низких температурах и больших давлениях. Это газ, молекулы которого не имеют собственного объема и не взаимодействуют на расстоянии. Вместе с тем взаимодействие между молекулами даже в случае идеального газа принципиально должно быть, так как только благодаря этому в системе может установиться равновесие. Можно сказать так, что идеальный газ – это газ, каждая молекула которого считает, что она одна в мире.

Под уравнением состояния газа понимают уравнение, связывающее параметры газа p,V,T.

Для идеального газа это уравнение имеет вид PV = nRT

Его называют уравнением Менделеева-Клапейрона.

где n – число молей газа;

P – давление газа (например, в атм;

V – объем газа (в литрах);

T – температура газа (в кельвинах);

R – газовая постоянная (8,31Дж/(моль К) )

моль – это количество вещества, в котором содержится одинаковых частиц, молярная масса – это масса одного моля, определяемая по таблице Менделеева. Нетрудно проверить, что уравнение состояния можно также записывать в двух других эквивалентных формах:pV=NkT , p=nkT

где n=N/V - концентрация частиц (число частиц в единице объема)

32. Давление газа на стенку сосуда. Закон идеального газа в мкт.

Задача молекулярно-кинетической теории состоит в том, чтобы установить связь между микроскопическими(масса, скорость, кинетическая энергия молекул) и макроскопическими параметрами (давление, газ, температура). В результате каждого столкновения между молекулами и молекул со стенкой скорости молекул могут изменяться по модулю и по направлению; на интервалах между последовательными столкновениями молекулы движутся равномерно и прямолинейно.

В модели идеального газа предполагается, что все столкновения происходят по законам упругого удара, то есть подчиняются законам механики Ньютона. Используя модель идеального газа, вычислим давление газа на стенку сосуда. В процессе взаимодействия молекулы со стенкой сосуда между ними возникают силы, подчиняющиеся третьему закону Ньютона. В результате проекция υx скорости молекулы, перпендикулярная стенке, изменяет свой знак на противоположный, а проекция υy скорости, параллельная стенке, остается неизменной. Поэтому изменение импульса молекулы будет равно 2m0υx, где m0 – масса молекулы. Выделим на стенке некоторую площадку S (рис. 3.2.2). За время Δt с этой площадкой столкнутся все молекулы, имеющие проекцию скорости υx, направленную в сторону стенки, и находящиеся в цилиндре с основанием площади S и высотой υxΔt.

Закон идеального газа в МКТ: