Temperatūra ir jos matavimas

Šioje temoje nagrinėjama molekulinė kinetinė teorija, ypatingą dėmesį skiriant temperatūrai ir jos matavimui. Aptariama šiluminė pusiausvyra, absoliučioji temperatūra, Bolcmano konstanta, sąryšis tarp Celsijaus ir Kelvino skalių, bei molekulių vidutinis kvadratinis greitis. Temperatūra apibrėžiama kaip molekulių vidutinės kinetinės energijos matas.

Absoliučioji temperatūros skalė
Absoliučioji arba termodinaminė temperatūros skalė (Kelvino skalė) yra apibrėžta remiantis formule \((pV)/N = kT\), kur \(k\) – Bolcmano konstanta. Šios skalės vienetas – kelvinas (\(K\)) – atitinka vieną Celsijaus skalės laipsnį (\(1^\circ \text{C}\)). Absoliučioji temperatūra gali būti tik teigiama arba lygi nuliui (\(0 \text{ K}\)). Absoliutusis nulis – tai temperatūra, kurioje idealiųjų dujų slėgis, esant pastoviam tūriui, yra lygus nuliui, o molekulės nustoja judėti. Molekulių slenkamojo judėjimo vidutinė kinetinė energija yra tiesiogiai proporcinga absoliučiajai temperatūrai: \(E_k = (3/2)kT\).
Molekulių vidutinis kvadratinis greitis
Molekulių vidutinį kvadratinį greitį galima apskaičiuoti, žinant temperatūrą (\(T\)) ir vienos molekulės masę (\(m\)), naudojant formulę: \(v = \sqrt{3kT/m}\). Kadangi molekulės masė (\(m\)) gali būti išreikšta per molio masę (\(M\)) ir Avogadro skaičių (\(N_A\)): \(m = M/N_A\), vidutinis kvadratinis greitis taip pat gali būti apskaičiuojamas: \(v = \sqrt{3kTN_A/M}\).
Šiluminė dujų pusiausvyra
Atliekant bandymus su skirtingomis dujomis (pvz., deguonimi, heliu, vandeniliu), matuojant jų slėgį (\(p\)), tūrį (\(V\)) bei žinant molekulių skaičių (\(N\)), nustatyta, kad esant šiluminei pusiausvyrai, dydis \((p_1V_1) / N_1 = (p_2V_2) / N_2 = (p_3V_3) / N_3 = \theta\) yra vienodas. Šis dydis (\(\theta\)) didėja kylant temperatūrai ir yra lygus dviem trečdaliams vidutinės molekulių kinetinės energijos (\(E_k\)), t.y., \((pV) / N = (2/3)E_k = \theta\). Visų dujų, esančių šiluminėje pusiausvyroje, molekulių vidutinė kinetinė energija yra vienoda.
Temperatūra ir jos matavimas
Temperatūra yra makroskopinis dydis, apibūdinantis šiluminę pusiausvyrą. Šiluminė pusiausvyra – tai būsena, kai visi makroskopiniai parametrai (slėgis, tūris, temperatūra) yra pastovūs, o sistemos dalių temperatūros yra vienodos. Temperatūra nėra matuojama tiesiogiai; matuojami kiti nuo jos priklausantys dydžiai, pavyzdžiui, skysčio tūris Celsijaus termometruose. Tikslesni matavimai atliekami naudojant dujas ir remiantis santykiu \((pV)/N = \theta\), kur \(\theta\) yra proporcingas absoliučiajai temperatūrai (\(T\)) ir yra susijęs su vidutine molekulių kinetine energija.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com