Basic nga MKT equation ug pagsukod sa temperatura

Ang pagtuon sa mga proseso nga nahitabo sa mga statistical system komplikado pinaagi sa kinagamyang gidak-on sa tipik ug daghang gidaghanon sa mga partikulo. Kini halos imposible nga ikonsidera ang matag tipik sa gilain, busa ang mga istatistika nga gibutang gipaila: ang kahulogan nga tulin sa mga partikulo, ang ilang konsentrasyon, ang masa sa partikulo. Ang pormula nga nagpaila sa kahimtang sa sistema uban sa pagtugot alang sa microscopic nga mga parametro gitawag sa mga nag-unang equation sa molekular-kinetic theory sa mga gas (MKT).

Usa ka gamay mahitungod sa kasarangang katulin sa mga partikulo

Ang determinasyon sa velocity sa partikulo unang gidala sa eksperimento. Ang nahibal-an gikan sa kasinatian nga programa sa eskuylahan, nga gipahigayon ni Otto Stern, gitugotan sa pagmugna og usa ka ideya sa mga velocity sa mga partikulo. Sa dagan sa eksperimento, ang pagtunaw sa pilak nga mga atomo sa mga rotating cylinder gi-study: una, sa usa ka estatwa nga estado sa pag-instalar, unya kung kini giputol sa usa ka angular velocity.

Tungod niini, nakit-an nga ang velocity sa mga molekula sa pilak mas labaw sa bili sa gikusgon nga tunog ug 500 m / s. Ang kamatuoran maanyag kaayo, tungod kay lisud ang pagbati sa ingon nga mga velocity sa mga partikulo sa mga butang sa usa ka tawo.

Hingpit nga gas

Ang padayon nga panukiduki posible lamang sa usa ka sistema kansang mga parameter mahimong matino pinaagi sa direktang pagsukod gamit ang pisikal nga mga instrumento. Ang gidaghanon sa pagsukod gisukod sa usa ka speedometer, apan ang ideya sa paglakip sa usa ka speedometer ngadto sa usa ka tagsa nga particle dili makatarunganon. Ang usa mahimong direktang mosukod lamang sa macroscopic parameter nga may kalabutan sa motion of particles.

Atong hisgotan ang pressure sa gas. Ang presyur sa mga bongbong sa sudlanan gihimo pinaagi sa paghuyop sa mga molekula sa gas diha sa sudlanan. Ang pagkalahi sa gaseous nga estado sa butang anaa sa igo nga gilay-on tali sa mga partikulo ug sa ilang gamay nga pagpakig-uban sa usag usa. Kini nagtugot kanimo nga direktang sukdon ang presyur niini.

Ang bisan unsang sistema sa mga interacting nga mga lawas gihulagway pinaagi sa potensyal nga enerhiya ug kinetic energy sa paglihok. Ang tinuod nga gas usa ka komplikado nga sistema. Ang pagkalahi sa potensyal nga enerhiya dili mahimong sistematisado. Ang suliran mahimong masulbad pinaagi sa pagpaila sa usa ka modelo nga nagdala sa kinaiya nga mga kabtangan sa usa ka gas nga nagwagtang sa pagkakomplikado sa interaksiyon.

Ang sulundon nga gas usa ka kahimtang sa butang diin ang interaksyon sa mga partikulo wala'y mahimo, ang potensyal nga kusog sa pakigsultihanay mahimo nga zero. Ang igo lamang nga kusog sa paglihok, nga nagdepende sa kadali sa mga partikulo, mahimong mahinungdanon nga hinungdan.

Ang sulud nga presyur sa gas

Aron matino ang relasyon tali sa presyur sa gas ug ang tulin sa mga partikulo niini, ang sukaranang equation sa MKT sa usa ka ideal nga gas nagtugot. Ang usa ka tipik nga naglihok sa usa ka barko, sa dihang nagkabangga sa usa ka bongbong, nagpadala ngadto niini usa ka pulso, ang gibug-aton nga matino pinasukad sa ikaduhang balaod ni Newton:

• FΔt = 2m ₀ v _x

Ang pagbag-o sa momentum sa usa ka particle sa usa ka pagkamaunat nga epekto nga may kalabutan sa usa ka pagbag-o sa pahigpit nga bahin sa kusog niini. F mao ang pwersa nga naglihok sa kilid sa partikulo sa bungbong sa mubo nga panahon t; M ₀ Mao ba ang masa sa partikulo.

Uban sa ibabaw nga dapit sa S sa usa ka oras nga Δt, ang tanan nga mga partikulo sa gas nga nagalihok sa direksyon sa nawong nga may velocity v _x ug nahimutang sa usa ka silindro sa gidaghanon nga S ^ _x Δt collide. Sa usa ka tipik nga konsentrasyon sa n, eksaktong katunga sa mga molekula mobalhin sa bongbong, ang laing katunga sa atbang nga direksyon.

Human makonsiderar ang pagbangga sa tanan nga mga partikulo, mahimo natong isulat ang balaod ni Newton alang sa puwersa nga naglihok sa site:

• FΔt = nm ₀ v _x ² SΔt

Tungod kay ang presyur sa gas gihulagway nga ang ratio sa puwersa nga naglihok nga perpendikular sa ibabaw ngadto sa dapit sa ulahi, mahimo natong isulat:

• P = F: S = nm ₀ v _x ²

Ang resulta nga relasyon nga ang sukaranang MKT equation dili makahulagway sa tibuok nga sistema, tungod kay ang paglihok lamang sa usa ka direksyon gikonsiderar.

Maxwell distribution

Ang walay hunong nga kanunay nga pagkabangga sa mga partikulo sa gas nga may mga bongbong ug sa usag usa maoy hinungdan sa pag-establisar sa usa ka pag-apod-apod sa usa ka estatistika sa mga partikulo sa mga gilay-on (mga enerhiya). Ang mga direksyon sa tanan nga mga tul-id nga tulobagon mora og posible usab. Kini nga pag-apud-apod gitawag nga Maxwell distribution. Niadtong 1860, kini nga sumbanan nakuha sa Maxwell base sa MKT. Ang mga nag-unang sukaranan sa pag-apud-apod sa balaod mao ang mga velocity: posible, nga katumbas sa maximum nga bili sa curve, ug ang rms v _square = √ 2 > mao ang mean square sa particle velocity.

Ang pagsaka sa temperatura sa gas katumbas sa pagtaas sa bili sa mga velocity.

Giduso gikan sa kamatuoran nga ang tanan nga mga katulin parehas, ug ang ilang mga modulo adunay susama nga bili, kita makahunahuna:

• 2 > = x ² > + y ² > + z ² >, diin: x ² > = 2 >: 3

Ang sukaranang MKT equation nga gikonsiderar ang kasagaran nga bili sa gas pressure adunay porma:

• P = nm ₀ 2 >: 3.

Kini nga relasyon mao ang talagsaon nga kini nagatino sa relasyon tali sa microscopic nga mga gitas-on: tulin, partikulo nga pangmasang, konsentrasyon sa partikulo ug presyur sa gas sa kinatibuk-an.

Pinaagi sa paggamit sa konsepto sa kinetic energy sa mga partikulo, ang batakang equation sa MKT mahimong usbon sa laing paagi:

• P = 2nm ₀ : 6 = 2n k >: 3

Ang presyur sa gas parehas sa average nga bili sa kinetic energy sa mga particle niini.

Temperatura

Makapainteres nga alang sa dili mausab nga gidaghanon sa gas sa usa ka sirado nga sudlanan posible nga iasoy ang presyur sa gas ug ang kasagaran nga bili sa kusog sa paglihok sa partikulo. Ang pagsukod sa presyur mahimo pinaagi sa pagsukod sa kusog sa mga partikulo.

Unsay akong buhaton? Unsa nga bili ang itandi sa kinetic energy? Ang maong bili mao ang temperatura.

Ang temperatura usa ka sukod sa thermal state of substances. Sa pagsukod niini, gigamit ang thermometer, base sa pagpalapad sa kainit sa fluid sa trabaho (alkohol, mercury) nga gipainit. Ang sukdanan sa thermometer gihimo nga eksperimento. Sa kasagaran ang mga marka gibutang niini, nga katugbang sa posisyon sa nagtrabaho nga lawas ubos sa usa ka pisikal nga proseso, nga nagakahitabo sa dili mausab nga kahimtang sa init (Nagabukal nga tubig, natunaw nga yelo). Ang lainlaing mga thermometer adunay lainlaing mga himbis. Pananglitan, ang sukdanan sa Celsius, Fahrenheit.

Sugyot nga temperatura sa temperatura

Labaw nga makapaikag gikan sa panglantaw sa kagawasan gikan sa mga kabtangan sa fluid sa pagtrabaho mahimo nga isipon nga mga thermometer sa gas. Ang ilang sukdanan wala magdepende sa matang sa gas nga gigamit. Sa ingon nga instrumento, mahimo natong mahibal-an ang temperatura diin ang pressure sa gas wala'y mahimo. Ang mga kalkulasyon nagpakita nga kini nga kantidad katumbas sa -273.15 ° C. Ang sukdanan sa temperatura (hingpit nga sukdanan sa temperatura o ang lebel sa Kelvin) gipaila niadtong 1848. Ang nag-unang punto niini nga timbangan gikuha ingon nga posible nga temperatura nga zero gas pressure. Ang yunit sa sukdanan sa unit sama ra sa bili sa yunit sa gibug-aton sa Celsius. Mas sayon nga isulat ang batakang MKT equation gamit ang temperatura, sa panahon sa pagtuon sa proseso sa gas.

Pressure-temperatura relasyon

Eksperimento, ang usa makahimo sa pagsusi sa proporsyonidad sa presyur sa gas ngadto sa temperatura niini. Sa samang higayon, nakit-an nga ang presyon direkta nga proporsyon sa konsentrasyon sa mga partikulo:

• P = nkT,

Kung diin ang T mao ang hingpit nga temperatura, ang k kanunay nga balanse nga katumbas sa 1.38 • 10 ^-23 J / K.

Ang sukaranang bili, nga adunay kanunay nga bili alang sa tanan nga mga gas, gitawag nga kanunay nga Boltzmann.

Ang pagtandi sa pagsalig sa presyur sa temperatura ug sa nag-unang equation sa MKT nga mga gas, mahimo natong isulat:

• k > = 3kT: 2

Ang kasagaran nga bili sa kinetic energy sa paglihok sa mga molekula sa gas mao ang tugbang sa temperatura niini. Nga mao, ang temperatura magsilbing usa ka sukod sa kinetic energy sa motion nga particle.