Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА

1. ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ

1.5. ТЕМПЕРАТУРА. ТЕРМОДИНАМІЧНА ШКАЛА ТЕМПЕРАТУР КЕЛЬВІНА

Температура — це фізична величина, яка характеризує стан теплової рівноваги системи. У всіх частинах системи, що перебуває в стані теплової рівноваги, температура однакова.

♦ У молекулярно-кінетичній теорії температура — це величина, зумовлена середньою кінетичною енергією поступального руху частинок, із яких складається система:

_к = kT,

де k = 1,38 ∙ 10^-23 Дж/К — стала Больцмана.

Основне рівняння МКТ виражає залежність тиску газу (р) від концентрації молекул (n) і температури (Г):

p = n_к, _к = kT, отже, р = nkT.

Закон Авоґадро: у рівних об'ємах газів за однакових температур і тиску міститься однакова кількість молекул:

p = nkT, n = , отже, N = .

♦ Температуру вимірюють рідинними або газовими термометрами, відповідним чином градуйованими. Високу температуру вимірюють оптичними термометрами (за спектром випромінювання) або електричними (напівпровідникові термістори, термопари).

У температурній шкалі Цельсія за 0 °С прийнято температуру танення льоду за нормального атмосферного тиску, за 100 °С — температуру пари киплячої води за нормального атмосферного тиску. 1/100 цього інтервалу — це 1 °С (Цельсія). Позначається t °С.

У термодинамічній (абсолютній) шкалі температур за нуль прийнята температура, за якої припинився б тепловий рух частинок, із яких складається тіло. Ця температура називається абсолютним нулем температур.

♦ Одиниця термодинамічної шкали температур у системі СІ — кельвін (К): 1 К= 1 °С (рис. 1.4).

Рис. 1.4

Формула зв'язку термодинамічної температури (Г) і температури (t) за шкалою Цельсія:

T = (273,15 + t)К.

♦ За шкалою Цельсія абсолютний нуль відповідає температурі -273,15 °С.