Тиск газу. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії газів
Мікроскопічні і макроскопічні параметри газу
Індивідуальні характеристики молекул газу називають мікроскопічними параметрами. До них належать маса молекул, їхня швидкість і кінетична енергія хаотичного поступального руху.
Параметри газу як фізичного тіла, що вивчають за допомогою звичайних методів механіки, називають макроскопічними параметрами. До них належать об'єм і тиск газу.
Одним з найважливіших завдань молекулярно-кінетичної теорії було встановлення зв'язку між мікроскопічними та макроскопічними параметрами газу. Для розв'язання цього завдання в молекулярно-кінетичній теорії використовують модель ідеального газу.
За основами МКТ , тиск газу на стінки посудини обумовлений ударами молекул цього об стінки посудини.В результаті удару, кожна молекула діє на неї з певною, дже малою, силою. В свою чергу стінка діє на молекулу з такою ж силою але в протилежному напрямі.
Нескінченно малі дії окремих молекул доаються і результуюча дія сприймається як практично постійна діюча сила.Усереднена за часом результуюча сила молекул на одиницю площі посудини і є тиском газу.
Основне р-ня МКТ газу:
p=1/3 nm_0 (v^2 ) ̅
Де n=N/V – концентрація молекул, m_0 -маса молекул у посудині, (v^2 ) ̅ – середній квадрат швидкості молекул.
Температура. Термодинамічна рівновага. Релаксація; час релаксації. Нульовий закон термодинаміки. Співвідношення між термодинамічною температурою та одиницями енергії. Стала Больцмана.
Температура — скалярна фізична величина, яка характеризує середню кінетичну енергію частинок макроскопічної системи, що припадає на одну ступінь свободи, що перебуває в стані термодинамічної рівноваги.У Міжнародній системі одиниць (СІ) для вимірювання температури застосовується шкала Кельвіна і символ K (при цьому знак градусу ° відсутній). Широкий вжиток також мають системи Цельсія і Фаренгейта.
Термодинамічна рівновага— стан макроскопічної фізичної системи, в який вона завжди переходить сама собою, якщо перебуває в незмінних зовнішніх умовах або є замкненою. Процес переходу в стан Т. р. наз. релаксацією. При Т. р. в системі припиняються такі необоротні процеси, як дифузія, теплопровідність, хімічні реакції тощо. Необхідними умовами Т. р. є однаковість у всіх точках системи температури, тиску, хімічних потенціалів кожної її компоненти. Проте ці параметри не є абсолютно фіксованими і можуть в невеликих об'ємах зазнавати малих коливань біля своїх серед. значень .
Час релаксації - період часу, за який збурення у виведеній із рівноваги фізичній системі зменшується в e разів (e - основа натуральних логарифімів).Здебільшого позначається τ й має розмірність часу.
Нульовий закон термодинаміки: Для кожної статичної системи (системи макро тіл) існує стан термодинам. Рівноваги, якої вона з часом самовільно сягає при фіксованих зовнішніх умовах.
Стала Больцмана (k або kB) — фізична стала, що визначає зв'язок між температурою та енергією. Названа на честь австрійського фізика Людвіга Больцмана, який зробив великий вклад встатистичну фізику, у якій ця стала займає ключову позицію. Її експериментальне значення в системі СІ дорівнює
Дж/К[1].
Числа у круглих дужках вказують стандартну похибку в останніх цифрах значення величини. В принципі, сталу Больцмана можна отримати з визначення абсолютної температури та іншихфізичних констант (для цього потрібно вміти розрахувати з перших принципів температуру потрійної точки води). Але визначення сталої Больцмана за допомогою основних принципів занадто складне і нереальне при сучасному розвитку знань у цій галузі.
Стала Больцмана — зайва фізична стала, якщо вимірювати температуру в одиницях енергії, що дуже часто робиться в фізиці. Вона є, власне, зв'язком між добре визначеною величиною — енергією і градусом, значення якого склалося історично.