22. Молекулярно - кинетический смысл температуры.

Определения температуры.

В термодинамике температура определяется степень нагретости тела. Для того. Чтобы измерить температуру прибор(термометр) приводят в контакт с системой и ожидают наступление состояния термодинамического равновесия т.е. состояния когда прибор приобретает ту же температуру, что и определённая система.

В молекулярной физике температура определяется как мера средне кинетической энергии молекул. В соответствии с теорией Гиббса в состоянии термодинамического равновесия на каждую степень свободы приходится в среднем энергии, т.е.

Е₁— энергия 1 свободы одной молекулы

К— постоянная Больцмана

K=1.38۠*10^-23 дж/н

Т— абсолютная температура, измеряется в К

Т=t+273 ⁰C

Энергия молекулы(кинетическая)

i— число степеней свободы;

i=3 для поступательных степеней свободы.

Если молекула двухатомная, то i=5.

Для многоатомных i=6;

Расчёт проводят без учёта колебательных степеней свободы, т.к. эти степени свободы включаются только при высоких температурах, далёких от 273 К

На каждую колебательную степень свободы приходится kT энергии. Тогда поступательного движения

23. Внутренняя энергия идеального газа.

Внутренняя энергия— сумма все кинетических и потенциальных энергии молекул составляющих тело.

К>П следовательно U>0

Для идеального газа потенциальной энергией можно пренебречь, тогда:

Вывод: изменение внутренней энергии зависит только от изменения температуры:

і— число степеней свободы.

і=3 для одноатомной молекулы;

і=5 для двухатомной молекулы;

і=6 для многоатомной молекулы;

Замечание: количество степеней свободы зависит также от темперотуры. При низких темперотурах только поступательные, при нормальных условиях — поступательные и вращательные, при высоких темперотурах— включаются и колебательные степени свободы.

Замечание 2: колебательные степени свободы несут kT энергию.

24. Теплоёмкость идеального газа при постоянном объеме и давлении.

Теплота, получаемая системой от внешней среды, определяется как ми ргия, передаваемая системе внешними телами путем теплообмена. Пе- |и дача макросистеме тепла Q осуществляется как передача внутренней чк-ргии макросистеме от внешних тел при контакте с ними (может проис- Мдить и через излучение) без совершения работы.

Удельная теплоемкость вещества - это величина, характеризующая «"мкретное вещество, равная количеству теплоты, необходимому для на- | рсвания 1 кг вещества на 1 К:где m - масса вещества; 8Q - элементарное значение теплоты.

Тогда теплота Q, поглощенная (выделенная) системой при изменении 1 температуры, пропорциональна массе системы и изменению температу­ры:

Q = j cmdT.

Если удельная теплоемкость вещества не зависит от температуры, то

Q = ст(Т₂ – 71).

Единица теплоты в СИ - джоуль (Дж). Часто используется такая еди­ница измерения теплоты, как калория: 4,19 Дж =1 кал, 4Д9Т0³ Дж ~ I ккал.

Единица удельной теплоемкости в СИ- джоуль на килограмм- Кельвин (Дж/(кгК)).

Для воды при Т = 15 °С и постоянном давлении 1 атм.

1,00 ккал/(кг-°С), т.е. для повышения температуры 1 кг воды на 1°С требуется 1 ккал теплоты.

Молярная теплоемкость вещества - это величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К: С = сМ , где v = m/M - число молей, т.е. количество вещества; М- молярная масс» газа.Единица молярной теплоемкости в СИ- Джоуль на моль-кельвин (Дж/(моль К)).Теплоемкость С является функцией процесса и зависит от того, каким образом происходит процесс нагревания: при постоянном давлении ((',,) или при постоянном объеме (Су). Тогда для v молей газа теплота будет выражаться как

Q = v C_pAT, p = const, Q = v C_VAT , V = const. Важная характеристика газов - показатель (постоянная) адиабиты у:

y = C_p/C_v.

Опытным путем получено, что значения безразмерной величины у дли разных газов лежат в пределах 1,30-1,67.