На практиці для опису процесів, що відбуваються в газах, використовують макроскопічні параметри - тиск р, об'єм V ітемпературу Т. Ці величини характеризують стан газу і легко вимірюються різними приладами. Між ними встановлюються співвідношення у вигляді газових законів, які ми розглянемо пізніше.

Поняття температури тісно пов'язане з поняттям теплового рівноваги. Теплове рівновагу - це такий стан системи тіл, що знаходяться в тепловому контакті, при якому не відбувається теплопередачі від одного тіла до іншого, і все макроскопічні параметри тел залишаються незмінними. Температура - це фізичний параметр, однаковий для всіх тіл, що знаходяться в тепловій рівновазі.

Для вимірювання температури використовуються фізичні прилади - термометри, в яких про величину температури судять по зміні якого-небудь фізичного параметра. У різних конструкціях термометрів використовуються різноманітні фізичні властивості речовини (наприклад, зміна лінійних розмірів твердих тіл або зміна електричного опору провідників при нагріванні). Термометри повинні бути відкалібровані. Для цього їх приводять в тепловий контакт з тілами, температури яких вважаються відомими. За температурної шкалою Цельсія точці плавлення льоду приписується температура 0 ° С, а точки кипіння води - 100 ° С.

Англійський фізик У. Кельвін в 1848 році запропонував використовувати точку нульового тиску газу для побудови нової температурної шкали - шкали Кельвіна. У цій шкалі одиниця виміру температури така ж, як і в шкалою Цельсія, але нульова точка зрушена:

T = t + 273,15. (7.10)

В системі СІ прийнято одиницю виміру температури за шкалою Кельвіна називати Кельвіном і позначати буквою K.

Температурна шкала Кельвіна називається абсолютною шкалою температур. Вона виявляється найбільш зручною при побудові фізичних теорій.

Експериментально доведено, що тиск розрідженого газу в посудині постійного обсягу V змінюється прямо пропорційно його абсолютній температурі: p ~ T. З іншого боку, досвід показує, що при незмінних обсязі V і температурі T тиск газу змінюється прямо пропорційно концентрації n молекул газу, т. е. числу молекул газу в одиниці об'єму. Для будь-якого розрідженого газу справедливе співвідношення:

, (7.11)

де k - деяка універсальна для всіх газів постійна величина. її називають постійної Больцмана, в честь австрійського фізика Л. Больцмана, одного з творців молекулярно-кінетичної теорії. Постійна Больцмана - одна з фундаментальних фізичних констант. Її чисельне значення в СІ одно:

k = 1,38 · 10-23 Дж / К. (7.12)

Порівнюючи співвідношення (7.11) і (7.9), можна отримати:

. (7.13)

Середня кінетична енергія хаотичного руху молекул газу прямо пропорційна абсолютній температурі. Таким чином, температура є мірою середньої кінетичної енергії поступального руху молекул.

Слід звернути увагу на те, що середня кінетична енергія поступального руху молекули не залежить від її маси. Броунівський частка, зважена в рідині або газі, має таку ж середньої кінетичної енергією, як і окрема молекула, маса якої на багато порядків менше маси броунівський частинки. Цей висновок поширюється і на випадок, коли в посудині знаходиться суміш хімічно невзаимодействующих газів, молекули яких мають різні маси. У стані рівноваги молекули різних газів матимуть однакові середні кінетичні енергії теплового руху, які визначаються тільки температурою суміші. Тиск суміші газів на стінки посудини буде складатися з парціальних тисків кожного газу:

. (7.14)

У цьому співвідношенні n1, n2, n3, ... - концентрації молекул різних газів в суміші. Це співвідношення виражає на мові молекулярно-кінетичної теорії експериментально встановлений на початку XIX століття закон Дальтона : Тиск в суміші хімічно невзаимодействующих газів дорівнює сумі їх парціальних тисків.

Не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: