Билет 29
Экспериментальные газовые законы. Абсолютный нуль температур. Шкала Кельвина. Абсолютная температура.
Для описания состояния газа достаточно задать три макроскопических параметра – объём, давление и температуру. Для экспериментального исследования свойств газа удобно зафиксировать значение одного из параметров.
Термодинамические процессы, происходящие в газе с постоянным количеством вещества (=const) при фиксированном значении одного из макропараметров (P, V, T) называются изопроцессами.
Изотермический процесс (T=const).
Объём V данного количества газа при постоянной температуре Т обратно пропорционален его давлению Р (закон Бойля-Мариотта).
Д
ля
=const
и Т= const
И зобарный процесс (P=const).
Объём V данного количества газа при постоянном давлении Р линейно зависит от температуры t (закон Гей-Люссака).
Для =const и Р= const
V
=V0(1+v(t-t0)),
где V
– объём, занимаемый газом при температуре
t0C,
V0
– объём газа при t0=00C,
v
- температурный коэффициент объёмного
расширения.
Изохорный процесс (V=const).
Давление р данного количества газа при постоянном объёме V линейно зависит от его температуры t (закон Шарля).
Для =const и V= const
P
=P0(1+P(t-t0)),
где P
–давление газа при температуре t0C,
P0
–давление газа при t0=00C,
P
- температурный коэффициент давления.
Все изобары и изохоры пересекаются в одной точке, соответствующей температуре -2730C. Эту точку приняли за начало отсчёта новой температурной шкалы и назвали абсолютным нулём температуры. Абсолютный нуль – такая температура, при которой полностью отсутствует тепловое движение молекул.
Масштаб новой шкалы выбирается таким же, как и в шкале Цельсия, т.е. градус Цельсия равен единице измерения температуры по новой шкале - Кельвину. Новая температурная шкала называется шкалой Кельвина или абсолютной термодинамической шкалой.
Нулю градусов Цельсия соответствует Т=273 К. Чтобы перевести температуру из градусов Цельсия в Кельвины, надо воспользоваться формулой
Т= t+273
Используя шкалу Кельвина, законы для изобарного и изохорного процессов можно сформулировать следующим образом.
Изобарный процесс.
Если давление Р данного количества газа не меняется, то отношение его объёма V к температуре Т постоянно:
Изохорный процесс.
Если объём V данного количества газа не меняется, то отношение его давления Р к температуре Т постоянно: