Mabadiliko ya sauti na joto. Kwenye mtini. 49 inaonyesha utegemezi wa kiasi cha molar ya maji na barafu kwenye T (Eisenberg na Kozman, 1969). Kama inavyoonekana, kwa kuongezeka kwa joto, kiasi cha misombo yote miwili hubadilika kwa njia tofauti. Tofauti ya kiwango cha juu cha ujazo huzingatiwa kwa Kiwango cha sauti ni takriban kubwa kuliko sauti ya At , tofauti hii ni

kuwa karibu sawa kuanzia joto.

Kupungua kwa kiasi cha maji wakati wa kuyeyuka kwa barafu I, kwa maoni yetu, ni kutokana na ukweli kwamba uanzishaji wa mitetemo ya protoni kwenye mistari ya dhamana ya hidrojeni wakati wa kuyeyuka husababisha kuongezeka kwa ulemavu wa molekuli yenyewe na nzima. mfumo wa vifungo vya hidrojeni.

Mchele. 49 Utegemezi wa kiasi cha molar ya maji na barafu na utegemezi wa kioevu

Tofauti katika mabadiliko ya kiasi na T imedhamiriwa na utegemezi wa joto wa amplitudes ya vibrations ya atomiki ya atomi Katika barafu I kwa uwiano wa amplitudes ya vibrations ya atomiki Uwiano wa kiasi wakati wa kuyeyuka una takriban thamani sawa.

Ili kusoma utegemezi wa joto wa sehemu ya "isiyo ya kawaida" ya kiasi cha maji, wacha tutoe sehemu ya kiasi cha maji iliyoamuliwa na ulemavu wa molekuli kutoka kwa utegemezi wa jumla wa kiasi cha maji kwenye joto. Ili kufanya hivyo, tunadhania kuwa katika eneo hilo maji hufanya kama kioevu cha kawaida na mgawo wa mara kwa mara wa upanuzi wa volumetric.

ambayo tulikadiria kwa kuongeza thamani ya majaribio ya a hadi eneo la halijoto ya juu. Mbali na sehemu ya mara kwa mara a, kuna sehemu nyingine katika maji. 50 inaonyesha vipengele vyote viwili a. Kama inavyoonekana, kwa maji, pamoja na tabia ya mara kwa mara isiyotegemea joto ya vinywaji vya kawaida, kuna sehemu mbaya ya mgawo wa upanuzi wa kiasi. Katika safu ya halijoto, kiasi hutegemea halijoto kwa karibu na kinaweza kuandikwa kama Tunadhania kuwa utegemezi huu wa mabadiliko ya sauti na halijoto huamua sehemu ya kawaida.

kupungua kwa kiasi cha maji na joto la kupungua kwa joto zote za hali ya kioevu. Tofauti kati ya maadili ya majaribio ya kiasi na maadili ni sehemu isiyo ya kawaida ya utegemezi wa joto wa kiasi cha molekuli ya maji; kwa utegemezi wa majaribio, ambayo hupungua kwa kuongezeka kwa joto, mchango kwa kiasi cha molekuli, ambayo huamua utegemezi usio wa kawaida Kwa mgawo wa upanuzi wa kiasi ni hasi kila mahali na hupungua (kwa thamani kamili) na joto la kuongezeka. Kwa hivyo, curve ya majaribio ya mabadiliko ya kiasi na joto la maji ya kioevu inaweza kuwakilishwa kwa ubora na jumla ya vipengele viwili.

katika safu ya joto

Mchele. 50 Utegemezi wa vipengele viwili vya mgawo wa upanuzi wa volumetric wa maji kwenye joto

Mgandamizo wa isothermal na adiabatic. Mgandamizo wa isothermal wa maji kwenye joto ni mara nne zaidi ya mgandamizo wa isothermal wa barafu. Utegemezi wa mgandamizo wa isothermal wa barafu na maji kwenye joto unaonyeshwa kwenye Mtini. 51 kulingana na data kutoka kwa Kell (1967). Kama inavyoonekana, ubanaji hupitia mabadiliko ya juu zaidi katika anuwai ya halijoto iliyowasilishwa wakati wa kuyeyuka.

Kuhusiana na vinywaji, ni busara kusema tu juu ya upanuzi wa volumetric. Kwa vinywaji, ni kubwa zaidi kuliko yabisi. Kama uzoefu unavyoonyesha, utegemezi wa ujazo wa kioevu kwenye halijoto unaonyeshwa kwa fomula sawa na yabisi.

Ikiwa kwa 0 ° С kioevu kinachukua kiasi cha V 0, basi kwa joto t kiasi chake V t itakuwa:

V t \u003d V 0 (1 + ?t)

Ili kupima mgawo wa upanuzi wa kioevu, chombo cha kioo cha sura ya thermometric hutumiwa, kiasi ambacho kinajulikana. Mpira ulio na bomba umejaa juu na kioevu na kifaa kizima kina joto kwa joto fulani; katika kesi hii, sehemu ya kioevu hutiwa nje ya chombo. Kisha chombo kilicho na kioevu kilichopozwa katika barafu inayoyeyuka hadi 0 °. Katika kesi hii, kioevu hakitajaza tena chombo kizima, na kiasi kisichojazwa kitaonyesha ni kiasi gani kioevu kilichopanuliwa kinapokanzwa. Kujua mgawo wa upanuzi wa kioo, mtu anaweza kuhesabu kwa usahihi mgawo wa upanuzi wa kioevu.

Coefficients ya upanuzi wa baadhi ya vimiminiko

Etha - 0,00166

Pombe - 0.00110

Mafuta ya taa - 0.00100

Maji (kutoka 20 ° C na hapo juu) - 0.00020

Maji (kutoka 5 hadi 8 ° C) - 0.00002

upanuzi wa joto

Kutoka kwa jedwali la mgawo wa upanuzi wa mstari katika makala Upanuzi wa mstari wa vitu vikali, inaweza kuonekana kuwa coefficients ya upanuzi wa solids ni ndogo sana. Walakini, mabadiliko yasiyo na maana zaidi katika saizi ya miili na mabadiliko ya joto husababisha kuonekana kwa nguvu kubwa.

Uzoefu unaonyesha kuwa hata urefu mdogo wa mwili mgumu unahitaji nguvu kubwa za nje. Kwa hiyo, ili kuongeza urefu wa fimbo ya chuma na sehemu ya msalaba ya 1 cm 2 kwa takriban 0.0005 ya urefu wake wa awali, ni muhimu kutumia nguvu ya kilo 1000. Lakini upanuzi wa fimbo hii ya ukubwa sawa hupatikana wakati inapokanzwa na digrii 50. Kwa hiyo ni wazi kwamba, kupanua inapokanzwa (au kuambukizwa juu ya baridi) kwa digrii 50, fimbo itatoa shinikizo la karibu 1000 kg / cm 2 kwenye miili hiyo ambayo itazuia upanuzi wake (compression).

Nguvu kubwa zinazotokana na upanuzi na upunguzaji wa vitu vikali huzingatiwa katika teknolojia. Kwa mfano, moja ya mwisho wa daraja haijawekwa, lakini imewekwa kwenye rollers; reli za reli haziwekwa karibu, lakini kuacha pengo kati yao; mabomba ya mvuke yanatundikwa kwenye ndoano, na viungo vya upanuzi huwekwa kati ya mabomba ya mtu binafsi, yanayopinda wakati mabomba ya bomba la mvuke yanapanuliwa. Kwa sababu hiyo hiyo, boiler ya locomotive ya mvuke imewekwa tu kwa mwisho mmoja, wakati mwisho wake mwingine unaweza kusonga kwa uhuru.

Upanuzi wa mstari wa yabisi

Mwili thabiti kwa joto fulani una sura fulani na vipimo vya mstari. Kuongezeka kwa vipimo vya mstari wa mwili wakati wa joto huitwa upanuzi wa mstari wa joto.

Vipimo vinaonyesha kuwa mwili huo huo unakua tofauti kwa joto tofauti: kwa joto la juu, kwa kawaida huwa na nguvu zaidi kuliko chini. Lakini tofauti hii katika upanuzi ni ndogo sana kwamba kwa mabadiliko madogo ya joto inaweza kupuuzwa na inaweza kuzingatiwa kuwa mabadiliko katika vipimo vya mwili ni sawia na mabadiliko ya joto.

Upanuzi wa volumetric ya solids

Kwa upanuzi wa joto wa mwili imara, na ongezeko la vipimo vya mstari wa mwili, kiasi chake pia huongezeka. Vile vile kwa mgawo wa upanuzi wa mstari kwa sifa ya upanuzi wa volumetric, unaweza kuingiza mgawo wa upanuzi wa volumetric. Uzoefu unaonyesha kwamba, kama ilivyo kwa upanuzi wa mstari, inaweza kuzingatiwa bila kosa kubwa kwamba ongezeko la kiasi cha mwili ni sawia na ongezeko la joto.

Kuashiria kiasi cha mwili kwa 0 ° C hadi V 0, kiasi katika joto la t ° kupitia V t, na mgawo wa upanuzi wa volumetric kupitia α, tunapata:

α \u003d V t - V 0: V 0 t (1)

Katika V 0 = 1 kitengo. kiasi na t \u003d 1 o С, thamani α ni sawa na V t - V 0, i.e. mgawo wa upanuzi wa volumetric ni nambari sawa na ongezeko la kiasi cha mwili wakati wa joto na 1 deg, ikiwa saa 0 ° C kiasi kilikuwa sawa na kiasi cha kitengo.

Kulingana na formula (1), kujua kiasi cha mwili kwa joto la 0 ° C, inawezekana kuhesabu kiasi chake kwa joto lolote t °:

V t = V 0 (1 + αt)

Hebu tuanzishe uhusiano kati ya coefficients ya upanuzi wa volumetric na mstari.

Sheria ya uhifadhi na mabadiliko ya nishati

Wacha tuchunguze jaribio la Joule lililoelezewa hapo juu kwa undani zaidi. Katika jaribio hili, nishati inayowezekana ya uzani unaoanguka ilibadilishwa kuwa nishati ya kinetic ya vile vile vinavyozunguka; kutokana na kazi dhidi ya nguvu za msuguano, nishati ya kinetic ya vile ilibadilishwa kuwa nishati ya ndani ya maji. Hapa tunakabiliwa na kesi ya mabadiliko ya aina moja ya nishati hadi nyingine. Nishati inayowezekana ya uzani unaoanguka inabadilishwa kuwa nishati ya ndani ya maji, kiasi cha joto Q hutumika kama kipimo cha nishati iliyobadilishwa. Kwa hivyo, kiasi cha nishati kinahifadhiwa wakati kinabadilishwa kuwa aina nyingine za nishati.

Ni kawaida kuuliza swali: ni kiasi gani cha nishati kinahifadhiwa wakati wa mabadiliko ya aina nyingine za nishati, kwa mfano, kinetic, umeme, nk? Wacha tuchukue kwamba risasi ya wingi m inaruka kwa kasi v. Nishati yake ya kinetic ni mv 2 / 2 . Risasi iligonga kitu na kukwama ndani yake. Katika kesi hiyo, nishati ya kinetic ya risasi inabadilishwa kuwa nishati ya ndani ya risasi na kitu, kilichopimwa na kiasi cha joto Q, ambacho kinahesabiwa na formula inayojulikana. Ikiwa nishati ya kinetic haijapotea wakati inabadilishwa kuwa nishati ya ndani, basi usawa ufuatao lazima ushikilie:

mv 2 / 2 = Q

ambapo nishati ya kinetic na kiasi cha joto huonyeshwa katika vitengo sawa.

Uzoefu unathibitisha hitimisho hili. Kiasi cha nishati kinahifadhiwa.

Mitambo sawa na joto

Mwanzoni mwa karne ya XIX. injini za mvuke huletwa sana katika tasnia na usafirishaji. Wakati huo huo, fursa zinatafutwa ili kuboresha ufanisi wao. Katika suala hili, fizikia na teknolojia zinakabiliwa na swali la umuhimu mkubwa wa vitendo: jinsi ya kufanya kazi nyingi iwezekanavyo na kiasi kidogo cha mafuta katika gari.

Hatua ya kwanza ya kutatua tatizo hili ilichukuliwa na mhandisi wa Kifaransa Sadi Carnot mwaka wa 1824, akisoma swali la ufanisi wa injini za mvuke.

Mnamo 1842, mwanasayansi wa Ujerumani Robert Mayer aliamua kinadharia ni kazi ngapi ya mitambo inaweza kupatikana kwa matumizi ya kilocalories moja ya joto.

Mayer alizingatia mahesabu yake juu ya tofauti katika uwezo wa joto wa gesi.

Gesi zina uwezo wa joto mbili: uwezo wa joto kwa shinikizo la mara kwa mara (c p) na uwezo wa joto kwa kiasi cha mara kwa mara (c v).

Uwezo wa joto wa gesi kwa shinikizo la mara kwa mara hupimwa kwa kiasi cha joto kinachoingia kwenye joto la molekuli fulani ya gesi kwa digrii 1 bila kubadilisha shinikizo lake.

Uwezo wa joto kwa kiasi cha mara kwa mara ni nambari sawa na kiasi cha joto kinachotumiwa kupasha moto wa gesi kwa digrii 1 bila kubadilisha kiasi kinachochukuliwa na gesi.

Utegemezi wa kiasi cha miili kwenye joto

Chembe za mwili imara huchukua nafasi fulani kuhusiana na kila mmoja, lakini usibaki katika mapumziko, lakini oscillate. Wakati mwili unapokanzwa, kasi ya wastani ya chembe huongezeka. Katika kesi hii, umbali wa wastani kati ya chembe huongezeka, kwa hiyo, vipimo vya mstari wa mwili huongezeka, na kwa hiyo, kiasi chake pia huongezeka.

Wakati kilichopozwa, vipimo vya mstari wa mwili hupunguzwa, na kiasi chake hupungua.

Inapokanzwa, kama unavyojua, miili hupanuka, na inapopozwa, hupungua. Upande wa ubora wa matukio haya tayari umezingatiwa katika kozi ya awali ya fizikia.

Utangulizi

Hali ya gesi bora inaelezewa kikamilifu na kiasi cha kipimo: shinikizo, joto, kiasi. Uwiano kati ya kiasi hiki tatu imedhamiriwa na sheria ya msingi ya gesi:

Lengo

Uthibitishaji wa sheria ya Boyle-Mariotte.

Majukumu ya kutatuliwa

Upimaji wa shinikizo la hewa katika sindano wakati wa kubadilisha kiasi, kutokana na kwamba joto la gesi ni mara kwa mara.

Mpangilio wa majaribio

Vyombo na vifaa

kipimo cha shinikizo

Pampu ya utupu ya mwongozo

Katika jaribio hili, sheria ya Boyle-Mariotte inathibitishwa kwa kutumia usanidi ulioonyeshwa kwenye Mchoro 1. Kiasi cha hewa kwenye bomba la sindano imedhamiriwa kama ifuatavyo:

ambapo p 0 ni shinikizo la angahewa, na p ni shinikizo linalopimwa kwa kupima shinikizo.

Utaratibu wa kazi

Weka plunger ya sindano kwa alama ya 50 ml.

Sukuma ncha ya bure ya hose ya kuunganisha ya pampu ya utupu ya mkono kwenye bomba la sindano.

Wakati wa kupanua pistoni, ongeza kiasi katika nyongeza za 5 ml, rekodi usomaji wa kupima shinikizo kwenye mizani nyeusi.

Kuamua shinikizo chini ya pistoni, ni muhimu kuondoa masomo ya monometer, yaliyotolewa katika pascals, kutoka shinikizo la anga. Shinikizo la anga ni takriban 1 bar, ambayo inalingana na 100,000 Pa.

Ili kusindika matokeo ya kipimo, uwepo wa hewa kwenye hose ya kuunganisha lazima uzingatiwe. Ili kufanya hivyo, pima kiasi cha hose ya kuunganisha kwa kupima urefu wa hose na kipimo cha tepi, na kipenyo cha hose na caliper, kutokana na kwamba ukuta wa ukuta ni 1.5 mm.

Panga kiasi cha hewa kilichopimwa dhidi ya shinikizo.

Kuhesabu utegemezi wa kiasi kwenye shinikizo kwa joto la mara kwa mara kwa kutumia sheria ya Boyle-Mariotte na njama.

Linganisha utegemezi wa kinadharia na majaribio.

2133. Utegemezi wa shinikizo la gesi kwenye joto kwa kiasi cha mara kwa mara (sheria ya Charles)

Utangulizi

Fikiria utegemezi wa shinikizo la gesi kwenye joto chini ya hali ya kiasi cha mara kwa mara cha molekuli fulani ya gesi. Masomo haya yalifanywa kwa mara ya kwanza mnamo 1787 na Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823). Gesi hiyo ilipashwa moto kwenye chupa kubwa iliyounganishwa na manometer ya zebaki kwa namna ya bomba nyembamba lililopinda. Kupuuza ongezeko la kupuuza kwa kiasi cha chupa wakati wa joto na mabadiliko kidogo ya kiasi wakati zebaki inahamishwa kwenye tube nyembamba ya manometric. Kwa hivyo, kiasi cha gesi kinaweza kuzingatiwa bila kubadilika. Kwa kupokanzwa maji katika chombo kilichozunguka chupa, joto la gesi lilipimwa kwa kutumia thermometer T, na shinikizo sambamba R- kwa manometer. Kwa kujaza chombo na barafu inayoyeyuka, shinikizo limedhamiriwa R O, na joto linalolingana T O. Ilibainika kuwa ikiwa katika 0  C shinikizo R O , basi inapokanzwa kwa 1  C, ongezeko la shinikizo litakuwa ndani  R O. Thamani ya  ina thamani sawa (kwa usahihi zaidi, karibu sawa) kwa gesi zote, yaani 1/273  C -1. Thamani ya  inaitwa mgawo wa joto wa shinikizo.

Sheria ya Charles inakuwezesha kuhesabu shinikizo la gesi kwa joto lolote ikiwa shinikizo lake kwa joto la 0  C linajulikana. Hebu shinikizo la molekuli fulani ya gesi kwa 0  C kwa kiasi fulani uk o, na shinikizo la gesi sawa kwenye joto tuk. Joto hubadilika kuwa t, na shinikizo hubadilika kuwa  R O t, kisha shinikizo R sawa:

Kwa joto la chini sana, wakati gesi inakaribia hali ya liquefaction, na pia katika kesi ya gesi yenye shinikizo la juu, sheria ya Charles haitumiki. Sadfa ya viambajengo  na  vilivyojumuishwa katika sheria ya Charles na sheria ya Gay-Lussac si ya bahati mbaya. Kwa kuwa gesi hutii sheria ya Boyle-Mariotte kwa joto la kawaida, basi  na  lazima ziwe sawa kwa kila mmoja.

Wacha tubadilishe thamani ya mgawo wa joto wa shinikizo  kwenye fomula ya utegemezi wa joto wa shinikizo:

Thamani ( 273+ t) inaweza kuchukuliwa kuwa thamani ya halijoto inayopimwa kwa kipimo kipya cha halijoto, kitengo ambacho ni sawa na kile cha kipimo cha Selsiasi, na sehemu iliyo 273  chini ya kiwango kinachochukuliwa kuwa sifuri cha kipimo cha Selsiasi, yaani, kuyeyuka. hatua ya barafu. Sufuri ya kiwango hiki kipya inaitwa sifuri kabisa. Kiwango hiki kipya kinaitwa kiwango cha joto cha thermodynamic, wapi T t+273  .

Kisha, kwa sauti isiyobadilika, sheria ya Charles ni halali:

Lengo

Kuangalia Sheria ya Charles

Majukumu ya kutatuliwa

Uamuzi wa utegemezi wa shinikizo la gesi kwenye joto kwa kiasi cha mara kwa mara

Uamuzi wa kiwango cha joto kabisa kwa kuongeza joto kuelekea joto la chini

Usalama

Tahadhari: kioo hutumiwa katika kazi.

Kuwa mwangalifu sana wakati wa kufanya kazi na thermometer ya gesi; chupa ya glasi na kikombe cha kupimia.

Kuwa mwangalifu sana wakati wa kufanya kazi na maji ya moto.

Mpangilio wa majaribio

Vyombo na vifaa

thermometer ya gesi

Mobile CASSY Lab

Thermocouple

Sahani ya moto ya umeme

kikombe cha kupimia kioo

chombo cha kioo

Pampu ya utupu ya mwongozo

Wakati hewa inapotolewa kwa joto la kawaida kwa kutumia pampu ya mkono, shinikizo linaundwa kwenye safu ya hewa р0 + р, ambapo R 0 - shinikizo la nje. Tone la zebaki pia hutoa shinikizo kwenye safu ya hewa:

Katika jaribio hili, sheria hii inathibitishwa kwa kutumia thermometer ya gesi. Thermometer huwekwa kwenye maji kwa joto la karibu 90 ° C na mfumo huu umepozwa hatua kwa hatua. Kwa kuondokana na thermometer ya gesi na pampu ya utupu ya mkono, kiasi cha hewa cha mara kwa mara kinasimamiwa wakati wa baridi.

Utaratibu wa kazi

Fungua kofia ya thermometer ya gesi, unganisha pampu ya utupu ya mkono kwenye thermometer.

Geuza kipimajoto kwa uangalifu kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro wa kushoto. 2 na uondoe hewa kutoka kwa hiyo kwa kutumia pampu ili tone la zebaki liwe kwenye hatua a) (tazama tini 2).

Baada ya tone la zebaki kukusanywa katika hatua a) kugeuza thermometer na shimo juu na kutolewa hewa kulazimishwa na kushughulikia b) juu ya pampu (angalia Mchoro 2) kwa makini ili zebaki haina tofauti katika matone kadhaa.

Pasha maji kwenye chombo cha glasi kwenye sahani moto hadi 90 ° C.

Mimina maji ya moto kwenye chombo cha glasi.

Weka thermometer ya gesi kwenye chombo, ukitengeneze kwenye tripod.

Weka thermocouple ndani ya maji, mfumo huu polepole hupungua. Kwa kutoa hewa kutoka kwa kipimajoto cha gesi kwa kutumia pampu ya utupu inayoshikiliwa na mkono, dumisha kiwango cha mara kwa mara cha safu ya hewa katika mchakato mzima wa kupoeza.

Rekodi usomaji wa kipimo cha shinikizo  R na halijoto T.

Panga utegemezi wa jumla ya shinikizo la gesi uk 0 +uk+uk Hg kutoka joto karibu C.

Endelea na grafu hadi inapoingiliana na mhimili wa x. Tambua joto la makutano, eleza matokeo.

Tambua mgawo wa joto wa shinikizo kutoka kwa tangent ya mteremko.

Kuhesabu utegemezi wa shinikizo kwa hali ya joto kwa kiasi cha mara kwa mara kulingana na sheria ya Charles na upange. Linganisha utegemezi wa kinadharia na majaribio.

Unaweza kuthibitisha uhalali wa sheria ya Gay-Lussac kwa kutumia kifaa ambacho tayari tunakijua (ona Mchoro 3.7). Kwa kufanya hivyo, akiona usomaji wa manometer, mtu anapaswa kupima joto la gesi kwenye chombo cha bati na kiasi cha chombo. Kisha unahitaji joto la gesi kwa kuweka chombo katika maji ya moto, na kwa kugeuza screw, hakikisha kwamba masomo ya kupima shinikizo kubaki sawa. Pima joto na kiasi cha gesi tena. Baada ya hayo, mabadiliko ya joto tena, kufikia thamani ya shinikizo la awali na kupima joto na kiasi cha gesi kwa mara ya tatu.

isobars

Kutumia maadili yaliyopatikana ya kiasi cha gesi kwa joto tofauti na shinikizo sawa, unaweza kupanga utegemezi. V kutoka t. Utegemezi huu utawakilishwa na mstari wa moja kwa moja - isobar, kwani inapaswa kuwa kulingana na formula (3.6.4).

Shinikizo tofauti zinahusiana na isoba tofauti (Mchoro 3.10). Kwa kuwa kiasi cha gesi kwenye joto la kawaida hupungua kwa shinikizo la kuongezeka (sheria ya Boyle-Mariotte), isobar inayolingana na shinikizo la juu. R 2 , iko chini ya isobar inayolingana na shinikizo la chini uk 1

Gesi bora

Ikiwa tunaendelea isoba kwa eneo la joto la chini, ambapo vipimo havikufanyika, basi mistari yote ya moja kwa moja huingiliana na mhimili wa joto kwenye hatua inayofanana na kiasi sawa na sifuri (mistari ya moja kwa moja iliyopigwa kwenye Mchoro 3.10). Lakini hii haimaanishi kuwa kiasi cha gesi kinatoweka. Baada ya yote, gesi zote zilizo na baridi kali hugeuka kuwa kioevu, na wala sheria ya Gay-Lussac au sheria ya Boyle-Mariotte haitumiki kwa vinywaji.

Gesi halisi hutii sheria za msingi za gesi tu takriban na chini ya usahihi, zaidi ya msongamano wa gesi na kupunguza joto lake. Gesi inayotii sheria za gesi haswa inaitwa gesi bora.

Kiwango cha joto la gesi

Ukweli kwamba thamani ya nambari ya mgawo wa joto wa upanuzi wa kiasi katika kesi ya kupunguza msongamano wa chini ni sawa kwa gesi zote hufanya iwezekanavyo kuanzisha kiwango cha joto cha kujitegemea kwa dutu, kiwango cha joto cha gesi bora.

Kuchukua kiwango cha Celsius kama msingi, inawezekana kuamua halijoto kutoka kwa uhusiano (3.6.1)

(3.6.5)

wapi V 0 ni kiasi cha gesi saa 0 ° С, na V ni kiasi chake kwa joto t.

Kwa hivyo, kwa kutumia formula (3.6.5), hali ya joto imedhamiriwa, ambayo haitegemei dutu ya thermometer.

Ufafanuzi wa gesi bora unatolewa kama gesi ambayo inatii sheria za Boyle-Mariotte na Gay-Lussac. Kiwango bora cha joto cha gesi kisichotegemea dutu kilianzishwa.

§ 3.7. Hali ya joto kabisa

Sio kila kitu duniani ni jamaa. Kwa hiyo, kuna joto la sifuri kabisa. Pia kuna kiwango cha joto kabisa. Sasa utajua juu yake

Wakati joto linapoongezeka, kiasi cha gesi huongezeka bila kikomo. Hakuna kikomo kwa kupanda kwa joto *. Kinyume chake, joto la chini lina kikomo.

* Halijoto ya juu zaidi Duniani - mamia ya mamilioni ya digrii - ilipatikana wakati wa milipuko ya mabomu ya nyuklia. Hata joto la juu zaidi ni tabia ya maeneo ya ndani ya nyota fulani.

Kwa mujibu wa sheria ya Gay-Lussac (3.6.4), joto linapopungua, kiasi huelekea sifuri. Kwa kuwa kiasi hawezi kuwa hasi, hali ya joto haiwezi kuwa chini ya thamani fulani (hasi katika Celsius).

Ukurasa wa 43

Mara nyingi katika mazoezi, utegemezi wa kiasi cha kioevu (zebaki au pombe) kwenye joto hutumiwa.

Wakati wa kurekebisha kipimajoto, halijoto ya barafu inayoyeyuka kawaida huchukuliwa kama sehemu ya kumbukumbu (0); hatua ya pili ya mara kwa mara (100) ni kiwango cha kuchemsha cha maji kwa shinikizo la kawaida la anga (kiwango cha Celsius).

Kwa kuwa kioevu tofauti hupanua tofauti wakati wa joto, kiwango kilichoanzishwa kitategemea kwa kiasi fulani juu ya mali ya kioevu kilichotolewa.

Bila shaka, 0 na 100 ° C itafanana na thermometers zote, lakini 50 ° C haitafanana.

Tofauti na vinywaji, gesi zote ambazo hazipatikani hupanua kwa njia sawa wakati wa joto na kubadilisha shinikizo lao kwa njia sawa na mabadiliko ya joto. Kwa hiyo, katika fizikia, kuanzisha kiwango cha joto cha busara, mabadiliko katika shinikizo la kiasi fulani cha gesi isiyo na rarefied kwa kiasi cha mara kwa mara au mabadiliko ya kiasi cha gesi kwa shinikizo la mara kwa mara hutumiwa.

Kiwango hiki wakati mwingine huitwa kiwango bora cha joto la gesi.

Katika usawa wa joto, wastani wa nishati ya kinetic ya mwendo wa kutafsiri wa molekuli za gesi zote ni sawa. Shinikizo ni sawia moja kwa moja na wastani wa nishati ya kinetic ya mwendo wa kutafsiri wa molekuli: p = n.

Katika usawa wa joto, ikiwa shinikizo la gesi ya molekuli fulani na kiasi chake ni fasta, wastani wa nishati ya kinetic ya molekuli za gesi lazima iwe na thamani iliyoelezwa madhubuti, kama joto.

Kwa sababu mkusanyiko wa molekuli katika kiasi cha gesi n =, kisha p = au =.

Onyesha = Θ.

Thamani ya Θ huongezeka kwa joto la kuongezeka na haitegemei chochote isipokuwa joto.

Uwiano wa bidhaa ya shinikizo la gesi na kiasi chake kwa idadi ya molekuli kwenye joto sawa ni sawa kwa karibu gesi zote ambazo hazipatikani (sawa na mali na gesi bora):

Kwa shinikizo la juu, uwiano unakiuka.

Joto lililofafanuliwa kwa njia hii linaitwa kabisa.

Kulingana na formula, kiwango cha joto kinaletwa ambacho haitegemei asili ya dutu inayotumiwa kupima joto.

Kigezo muhimu zaidi cha macroscopic kinachoonyesha hali ya usawa ya mwili wowote ni joto.

Halijoto ni kipimo cha wastani wa nishati ya kinetiki ya mwendo wa utafsiri wa machafuko wa molekuli. mwili.

Kutoka kwa equation ya msingi ya MKT katika fomu = na ufafanuzi wa hali ya joto katika fomu = kT ifuatavyo matokeo muhimu zaidi:

Joto kamili ni kipimo cha wastani wa nishati ya kinetic ya mwendo wa Masi.

Wastani wa nishati ya kinetiki ya mwendo wa utafsiri wa machafuko wa molekuli ni sawia na halijoto ya thermodynamic (au kabisa):

KT Þ = kT Þ == kT

Kadiri joto lilivyo juu, ndivyo molekuli zinavyosonga.

k \u003d 1.38 * 10-23 J / K - mara kwa mara ya Boltzmann

Kiwango kisichobadilika cha Boltzmann ni mgawo ambao hubadilisha halijoto kutoka kipimo cha digrii (K) hadi kipimo cha nishati (J) na kinyume chake.

Kitengo cha halijoto ya thermodynamic ni K (Kelvin)

Nishati ya kinetic haiwezi kuwa mbaya. Kwa hiyo, hali ya joto ya thermodynamic haiwezi kuwa mbaya pia. Inatoweka wakati nishati ya kinetic ya molekuli inakuwa sifuri.

Sufuri kabisa (0K) ni halijoto ambayo mwendo wa molekuli lazima usimame.

Ili kukadiria kiwango cha mwendo wa joto wa molekuli katika gesi, tunahesabu mraba wa wastani wa kiwango:

Bidhaa kNa \u003d R \u003d 8.31 J / (mol * K) inaitwa gesi ya molar mara kwa mara.

Mzizi wa kasi ya mraba ya molekuli:

Kasi hii iko karibu na thamani kwa kasi ya wastani na inayowezekana zaidi na inatoa wazo la kasi ya mwendo wa joto wa molekuli katika gesi bora.

Kwa joto sawa, kiwango cha mwendo wa joto wa molekuli ya gesi ni ya juu, chini ya M. (Katika 0 ° C, kasi ya molekuli ni mia kadhaa m / s)

Kwa shinikizo na joto sawa, mkusanyiko wa molekuli za gesi zote ni sawa:

KT Þ p = nkT , ambapo n = N/V ni mkusanyiko wa molekuli katika kiasi fulani.

Hapa ndipo sheria ya Avogadro inavyofuata:

Kiasi sawa cha gesi kwa joto sawa na shinikizo zina idadi sawa ya molekuli.

Kiwango cha Celsius - mahali pa kumbukumbu - joto la kuyeyuka la barafu 0oC, kiwango cha kuchemsha cha maji - 100oC

Mizani ya Kelvin - sehemu ya kumbukumbu - sufuri kabisa - 0oK (-273.15oC)

tоК = tоС -273

Kiwango cha Fahrenheit - mahali pa kurejelea - joto la chini kabisa ambalo Fahrenheit iliweza kupata kutoka kwa mchanganyiko wa maji, barafu na chumvi ya bahari - 0oF, mahali pa kumbukumbu ya juu - joto la mwili wa binadamu - 96oF

Bainisha

KLAIPERON-MENDELEEV EQUATION (acc.10kl.p.248-251)

(Mlinganyo bora wa gesi)

Mlinganyo wa kimsingi wa nadharia ya kinetiki ya molekuli ya gesi bora

Mpito kutoka kwa vigezo vya gesi ya microscopic hadi za macroscopic

Loschmidt mara kwa mara - maana na vitengo vya kipimo

Umbali wa wastani kati ya chembe bora za gesi

Equation ya hali ya gesi bora - Klaiperon-Mendeleev

Universal gesi mara kwa mara

Maana ya kimwili ya equation ya Claiperon-Mendeleev

p \u003d n - equation ya msingi ya MKT ya gesi bora

Nenda kwa ukurasa: 43