Билет №7. 1. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ идеального газа. Температура и ее измерение. Абсолютная температура

1. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ идеального газа. Температура и ее измерение. Абсолютная температура.
Для объяснения свойств вещества в газообразном состоянии используется модель идеального газа. Идеальный газ – это газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало.

Идеальным принято считать газ, если:

а) между молекулами отсутствуют силы притяжения, т. е. молекулы ведут себя как абсолютно упругие тела;

б) газ очень разряжен, т.е. расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул;

в) тепловое равновесие по всему объему достигается мгновенно.

Условия, необходимые для того, чтобы реальный газ обрел свойства идеального, осуществляются при соответствующем разряжении реального газа.

^ Основными параметрами идеального газа являются давление, объем и температура.

Одним из первых и важных успехов МКТ было объяснение давления газа на стенки сосуда: молекулы газа при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела и передают свои импульсы стенкам сосуда.
На основании использования основных положений молекулярно-кинетической теории было получено основное уравнение МКТ идеального газа, которое выглядит так: ,

где р - давление идеального газа, m_о - масса молекулы, - среднее значение квадрата скорости молекул, n- концентрация молекул.
Обозначив среднее значение кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа , получим основное уравнение МКТ идеального газа в виде: Температура — скалярная физическая величина, описывающая состояние термодинамического равновесия (состояния, при котором не происходит изменения микроскопических параметров). Как термодинамическая величина температура характеризует тепловое состояние системы; как молекулярно-кинетическая величина - характеризует интенсивность хаотического движения молекул и измеряется их средней кинетической энергией: ,

где k = 1,38∙10^-23 Дж/К - постоянная Больцмана.

Измеряется температура термометрами в градусах различных температурных шкал. Существует абсолютная термодинамическая шкала (шкала Кельвина) и различные эмпирические шкалы, которые отличаются начальными точками. До введения абсолютной шкалы температур в практике широкое распространение получила шкала Цельсия (за 0 °С принята точка замерзания воды, за 100 °С принята точка кипения воды при нормальном атмосферном давлении).
Единица температуры по абсолютной шкале называется Кельвином и выбрана равной одному градусу по шкале Цельсия 1 К = 1 °С. В шкале Кельвина за ноль принят абсолютный ноль температур, т. е. температура, при которой давление идеального газа при постоянном объеме равно нулю. Вычисления дают результат, что абсолютный нуль температуры равен -273 °С. Таким образом, между абсолютной шкалой температур и шкалой Цельсия существует связь Т = t °C + 273.

Абсолютный нуль температур недостижим, так как любое охлаждение основано на испарении молекул с поверхности, а при приближении к абсолютному нулю скорость поступательного движения молекул настолько замедляется, что испарение практически прекращается. Теоретически при абсолютном нуле скорость поступательного движения молекул равна нулю, т. е. прекращается тепловое движение молекул.
^ 2. Задача на определение индукции магнитного поля (по закону Ампера или по формуле для расчета силы Лоренца).