Молекулярно – кинетическая теория газов.

Основные представления молекулярно – кинетической теории идеальных газов.

Идеальные газы - это такие газы, для которых можно пренебречь силами молекулярного взаимодействия и размерами молекул.

Молекулярно – кинетическая теория идеальных газов основывается на следующих положениях:

1. Газы состоят из мельчайших частиц, атомов или молекул, находящихся в непрерывном движении.

2. Размеры молекул ( 10^-8см) малы по сравнению с расстоянием между ними( 10^-7 см) при нормальных условиях.

3. В любом, даже очень малом, объёме газа, к которому ещё применимы выводы молекулярно – кинетической теории, число молекул очень велико: в 1 м³ воздуха содержится при нормальных условиях 3 10²⁵ молекул (число Лошмидта)

4. Молекулы взаимодействуют со своими соседями только в момент соударения, в остальное же время силами взаимодействия можно пренебречь. Соударения молекул со стенками сосуда и между собой можно считать абсолютно упругими.

5. При отсутствии внешних сил молекулы газа распределяются равномерно по всему объёму, занятому газом: dN=n₀dV (dN- число молекул в объёме dV, n₀- число молекул в единице объёма).

6. Направления скоростей молекул распределены хаотично, т.е. в газе отсутствуют какие – либо избирательные направления движения молекул.

7. По абсолютной величине скорости движения молекул могут изменяться от величин бесконечно малых до величин бесконечно больших.

Температурные Шкалы.

Для измерения температуры существуют следующие температурные шкалы:

1. Шкала Цельсия: температура таяния льда при нормальном давлении 0⁰С, температура кипения воды также при нормальных условиях. – 100⁰С. Заметим, что у самого Цельсия температура таяния льда – 100⁰С, а кипения воды – 0⁰С.

2. Шкала Реомюра: 0⁰С – 80⁰С (соответственно для таяния льда и кипения воды.) 1 Re=1/80 температурного интервала 0⁰С – 100⁰С

3. Шкала Фаренгейта: 0 С = 32F;100С =212F; 1 F= 1/180. Переход от одной шкалы к другой задаётся так: n₀=0,8nRe = (1,8 n+32)F.

4. Шкала Кельвина (абсолютная шкала): - 273,15 ⁰С – абсолютный нуль. T= t + 273,15; 1K =1⁰С. Это международная практическая температурная шкала. 1К – основная единица в СИ. По термодинамической шкале. 1К = 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Температура тройной точки воды: 273,16 К.

0К = - 273,15 ⁰С практическая шкала. 0К = - 273, 16⁰С  термодинамическая шкала.

Измерение температуры.

В настоящее время для измерения температуры используют:

1. Жидкостные термометры. В таких термометрах термометрическим телом является жидкость, а температурным параметром - её объём. Устройство: жидкость заполняет стеклянный резервуар и часть полости стеклянной или кварцевой капиллярной трубки. Область использования: -200С - +600С. Жидкости: пентан, этиловый спирт, толуол, ртуть. Недостаток термометров в неравномерности шкал (это связано с особенностями теплового расширения как жидкостей, так и материалов резервуаров и капилляров). Поэтому шкалы у них короткие (укороченные).

2. Газовые термометры. Термометрическое вещество – газы, близкие по своим свойствам к идеальным. Чаще всего это Н_2, N_2, He. В них изменяется либо объём при Р=const, либо давление при V=const. Интервал температур: от 2 до 1300К. В основе работы газового термометра лежат соотношения где Р₀- давление газа при 0 ⁰С , V₀ - объём при 0⁰С. Это идеальная газовая шкала температур.

3. Термометры сопротивления. Термометрическое тело - токопроводящая нить, термометрический параметр – электрическое сопротивление (оно зависит от температуры). Чаще всего используется чистая платина или медь. Платиновый термометр : от – 263⁰С до +1063⁰С, медный : от -50⁰С до + 150⁰С. Особый вид – терморезисторы. Термометрическое тело- полупроводники( смеси TiO₂ c MgO, окислы Mn,Cu,Co,Ni и др.). Их сопротивление зависит от температуры, т.е. температуру измеряют по изменению сопротивления.

4. Термопары. Спаи двух проводников находятся при различных температурах. Между спаями возникает ЭДС( термо-ЭДС), которая зависит от разности температур спаев. Один из спаев поддерживают при постоянной Т, тогда термо - ЭДС будет зависеть только от Т другого спая.

5. Измерение высоких и низких температур: высокие температуры измеряются с помощью пирометров; а низкие( ниже -27⁰С)- по изменению магнитных свойств тел( магнитная термометрия).