7. Ідеальний газ. Основне рівняння МКТ ідеального газу. Температура та її вимірювання. абсолютна температура
1. Поняття ідеального газу, його властивості . 2. Пояснення тиску газу . 3. Необхідність вимірювання температури . 4. Фізичний сенс температури . 5. температурні шкали . 6. абсолютна температура . 7. поширені помилки
Для пояснення властивостей речовини в газоподібному стані використовується модель ідеального газу. Ідеальним прийнято вважати газ, якщо: а) між молекулами відсутні сили тяжіння, т. Е. Молекули поводяться як абсолютно пружні тіла; б) газ дуже, розріджене, т. е. відстань між молекулами набагато більше розмірів самих молекул; в) теплова рівновага по всьому об'єму досягається миттєво. Умови, необхідні для того, щоб реальний газ знайшов овойства ідеального, здійснюються при соответстсвующем розрідженні реального газу. Деякі гази навіть при кімнатній температурі і атмосферному тиску слабо відрізняються від ідеальних. Основними параметрами ідеального газу є тиск, обсяг і температура.
Одним з перших і важливих успіхів МКТ було Якісне та кількісне пояснення тиску газу на стінки посудини. Якісне пояснення полягає і тому, що молекули газу при зіткненнях зі стінками посудини взаємодіють з ними за законами механіки як пружні тіла і передають свої імпульси стінок посудини.
На підставі використання основних положень молекулярно-кінетичної теорії було отримано основне рівняння МКТ ідеального газу, яке виглядає так: 
, де 
- тиск ідеального газу, 
- маса молекули, 
- концентрації молекул, 
- середнє значення квадрата швидкості молекул. Якщо уявити собі фантастичну ситуацію, в якій нам відомі швидкості всіх молекул і одиниці об'єму, то можна було б обчислити за формулою
величина дозволяє ввести уявлення про сродної кінетичної енергії поступального руху молекул ідеального газу 
. Тоді основне рівняння МКТ ідеального газу можна записати у вигляді: 
.
Однак, вимірявши тільки тиск газу, неможливо уанат' ні середнє значення кінетичної енергії молекул окремо, ні їх концентрацію. Отже, для знаходження мікроскопічних параметром газу потрібно вимір ще якийсь фізичної величини, пов'язаної із середньою кінетичної енергією молекул. Такий величиною є температура. Температура - скалярна фізична величина, що описує стан термодинамічної рівноваги (стану, при якому не відбувається зміни мікроскопічних параметрів). Як термодинамічна величина температура характеризує тепловий стан системи і вимірюється ступенем його відхилення від прийнятого за нульовий, як молекулярно-кінетична величина - характеризує інтенсивність хаотичного руху молекул, вимірюється їх середньої кінетичної енергією: 
де 
і називається постійної Больцмана.
Температура всіх частин ізольованої системи знаходиться в рівновазі, однакова. Вимірюється температура термометрами в градусах різних температурних шкал. Існує абсолютна термодинамічна шкала (шкала Кельвіна) і різні емпіричні шкали, які відрізняються початковими точками. До введення абсолютної шкали температур в практиці широкого поширення набула шкала Цельсія (за О ° С прийнята точка замерзання води, за 100 ° С прийнята точка кипіння води при нормальному атмосферному тиску).
Одиниця температури по абсолютній шкалі називається Кельвіном і обрано рівної одному градусу за шкалою Цельсія 1 К = 1 ° С. У шкалі Кельвіна за нуль прийнятий абсолютний нуль температур, т. Е. Температура, при якій тиск ідеального газу при постійному обсязі дорівнює нулю. Обчислення дають результат, що абсолютний нуль температури дорівнює -273 ° С. Таким чином, між абсолютною шкалою температур і шкалою Цельсія існує зв'язок Т = t ° С + 273. Абсолютний нуль температури недосяжний, оскільки будь-яке охолодження засноване на випаровуванні молекул з поверхні, а при наближенні до абсолютного нуля швидкість поступального руху молекул настільки сповільнюється, що випаровування практично припиняється. Теоретично при абсолютному нулі швидкість поступального руху молекул дорівнює нулю, тобто припиняється тепловий рух молекул.
поширені помилки
1. Не завжди правильно пояснюють екзаменованих відмінність між ідеальними і реальними газами. Були, наприклад, такі відповіді: «Ідеальний газ - це реальний газ без домішок», «Ідеальний газ - це реальний газ при низькій температурі» і т. П.
Слово «ідеальний» означає «уявний, реально не існуючий». Реальний газ отлічется від ідеального наявністю взаємодії молекул. При малих плоностях в ньому переважають сили тяжіння, що призводить до появи додаткового тиску: газ як би стискає сам себе. При великій щільності діють сили відштовхування, вследтсвіе чого молекула не допускає проникнення інших молекул в займаний нею обсяг. Нехтувати власним об'ємом молекул реального газу можна.
При не дуже високому тиску (наприклад, при атмосферному) і не дуже низькій температурі (наприклад, при кімнатній) реальний газ з достатнім ступенем точності підпорядковується законам ідеального газу. 
Залишити коментар 
повідомити про помилку