درجة حرارة الصفر المطلق ومعناها الفيزيائي. الصفر المطلق

الصفر المطلق يتوافق مع درجة حرارة -273.15 درجة مئوية.

ويعتقد أن الصفر المطلق لا يمكن تحقيقه عمليا. إن وجودها وموقعها على مقياس درجة الحرارة يأتي من استقراء المرصود الظواهر الفيزيائية، في حين يظهر هذا الاستقراء أنه عند الصفر المطلق، يجب أن تكون طاقة الحركة الحرارية للجزيئات وذرات المادة مساوية للصفر، أي أن الحركة الفوضوية للجزيئات تتوقف، وتشكل بنية منظمة، وتحتل موقعًا واضحًا عند العقد من شعرية الكريستال. ومع ذلك، في الواقع، حتى عند درجة حرارة الصفر المطلق، ستبقى الحركات المنتظمة للجزيئات التي تشكل المادة. أما التذبذبات المتبقية، مثل تذبذبات نقطة الصفر، فهي ناتجة عن الخصائص الكمومية للجسيمات والفراغ الفيزيائي الذي يحيط بها.

في الوقت الحاضر، في المختبرات الفيزيائية، كان من الممكن الحصول على درجات حرارة تتجاوز الصفر المطلق ببضعة أجزاء فقط من المليون من الدرجة؛ لتحقيق ذلك، وفقا لقوانين الديناميكا الحرارية، أمر مستحيل.

ملحوظات

الأدب

• جي بورمين. الاعتداء على الصفر المطلق. - م: «أدب الأطفال» 1983.

أنظر أيضا

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

المرادفات:

انظر ما هو "الصفر المطلق" في القواميس الأخرى:

درجات الحرارة، أصل درجة الحرارة على مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري (انظر مقياس درجة الحرارة الديناميكية الحرارية). يقع الصفر المطلق عند درجة حرارة 273.16 درجة مئوية تحت درجة حرارة النقطة الثلاثية (انظر النقطة الثلاثية) للماء والتي يقبل عليها... ... القاموس الموسوعي

درجات الحرارة، أصل درجة الحرارة على مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري. يقع الصفر المطلق عند 273.16 درجة مئوية تحت درجة حرارة النقطة الثلاثية للماء (0.01 درجة مئوية). الصفر المطلق هو أمر بعيد المنال بشكل أساسي، وقد وصلت درجات الحرارة تقريبًا... ... الموسوعة الحديثة

درجات الحرارة هي نقطة البداية لدرجة الحرارة على مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري. ويقع الصفر المطلق عند درجة حرارة 273.16.C تحت درجة حرارة النقطة الثلاثية للماء، والتي تبلغ قيمتها 0.01.C. الصفر المطلق لا يمكن تحقيقه بالأساس (انظر... ... القاموس الموسوعي الكبير

درجة الحرارة التي تعبر عن غياب الحرارة تساوي 218 درجة مئوية. قاموس الكلمات الأجنبية المدرجة في اللغة الروسية. بافلينكوف ف.، 1907. درجة حرارة الصفر المطلق (الفيزيائي) - أدنى درجة حرارة ممكنة (273.15 درجة مئوية). قاموس كبير… … قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

الصفر المطلق- درجة الحرارة المنخفضة للغاية التي تتوقف عندها الحركة الحرارية للجزيئات؛ على مقياس كلفن، الصفر المطلق (0 درجة كلفن) يقابل -273.16±0.01 درجة مئوية... قاموس الجغرافيا

الاسم عدد المرادفات: 15 جولة صفر (8) رجل صغير (32) زريعة صغيرة ... قاموس المرادفات

درجة الحرارة المنخفضة للغاية التي تتوقف عندها الحركة الحرارية للجزيئات. يصبح ضغط وحجم الغاز المثالي حسب قانون بويل ماريوت مساوياً للصفر، وتعتبر بداية درجة الحرارة المطلقة على مقياس كلفن هي... ... القاموس البيئي

الصفر المطلق- - [أ.س. غولدبرغ. قاموس الطاقة الإنجليزي الروسي. 2006] موضوعات الطاقة بشكل عام EN نقطة الصفر ... دليل المترجم الفني

بداية مرجعية درجة الحرارة المطلقة. تتوافق مع 273.16 درجة مئوية. حاليًا، في المختبرات الفيزيائية، كان من الممكن الحصول على درجة حرارة تتجاوز الصفر المطلق ببضعة أجزاء من المليون من الدرجة فقط، ويتم تحقيق ذلك وفقًا للقوانين... ... موسوعة كولير

الصفر المطلق- لا يوجد مطلق للحالة T sritis Standards Standards and Metrologija Apibrėžtis Termodinaminės درجات الحرارة المثالية، والتي تبلغ 273.16 ألف درجة مئوية من متطلبات التشغيل. تاي 273.16 درجة مئوية، 459.69 درجة فهرنهايت، درجة حرارة 0 كلفن. السمات: الإنجليزية… ... Penkiakalbis aiškinamasis Metrologijos terminų žodynas

الصفر المطلق- حالة مطلقة خالية من المواد الكيميائية التي تحتوي على مادة كلفينو خالية من المادة (−273.16 درجة مئوية). السمات: الإنجليزية. الصفر المطلق روس. الصفر المطلق... تنتهي الكيمياء بحياة جديدة

14. درجة الحرارة المطلقة ومعناها الفيزيائي
معادلة حالة الغاز المثالي (معادلة مندليف-كلابيرون)

يشير مصطلح "درجة الحرارة" إلى درجة تسخين الجسم.

هناك عدة مقاييس لدرجة الحرارة. على المقياس المطلق (الديناميكي الحراري)، يتم قياس درجة الحرارة بالكلفن (K). يسمى الصفر على هذا المقياس بالصفر المطلق لدرجة الحرارة، ويساوي تقريبًا - 273 درجة مئوية. عند الصفر المطلق، تتوقف الحركة الانتقالية للجزيئات.

ترتبط درجة الحرارة الديناميكية الحرارية T بدرجة الحرارة على مقياس مئوية بالعلاقة التالية:
ت = (ر 0 +273)ك
بالنسبة للغاز المثالي، توجد علاقة تناسب بين درجة الحرارة المطلقة للغاز ومتوسط ​​الطاقة الحركية للحركة الانتقالية للجزيئات:
,
حيث k هو ثابت بولتزمان، ك = 1.38 10 – 23 ي/ج

وبالتالي، فإن درجة الحرارة المطلقة هي مقياس لمتوسط ​​الطاقة الحركية للحركة الانتقالية للجزيئات. وهذا هو معناها الجسدي.

استبدال في المعادلة ع = نالتعبير عن متوسط ​​الطاقة الحركية
= كيلو طن، نحن نحصل

ع = ن كيلو تي = نكت
من معادلة MKT الأساسية للغاز المثالي p = nkT مع الاستبدال
,
يمكننا الحصول على المعادلة
، أو أكيلو طن
ن أ ك = ر- ثابت الغاز العالمي، ص = 8.31

تسمى المعادلة معادلة الحالة الغازية المثالية (معادلة مندليف-كلابيرون).
^ 15. قوانين الغازات. الرسوم البيانية Isoprocess.

1. 
   تخضع العملية المتساوية الحرارة (T = const) لقانون بويل-ماريوت: بالنسبة لكتلة معينة من الغاز عند درجة حرارة ثابتة، يكون حاصل ضرب الضغط والحجم قيمة ثابتة.

، او او

1. 
   تخضع العملية متساوية الضغط (p = const) لقانون جاي-لوساك: بالنسبة لكتلة معينة من الغاز عند ضغط ثابت، تكون نسبة حجم الغاز إلى درجة الحرارة المطلقة قيمة ثابتة.

او او

1. 
   تخضع العملية المتساوية (V = const) لقانون تشارلز: بالنسبة لكتلة معينة من الغاز عند حجم ثابت، تكون نسبة ضغط الغاز إلى درجة الحرارة المطلقة قيمة ثابتة.

او او

الطاقة الداخلية للغاز المثالي. طرق تغيير الطاقة الداخلية.

كمية الحرارة. العمل في الديناميكا الحرارية

الطاقة الداخلية هي مجموع الطاقة الحركية للحركة الفوضوية للجزيئات والطاقة الكامنة لتفاعلها.

بما أن جزيئات الغاز المثالي لا تتفاعل مع بعضها البعض، فإن الطاقة الداخلية U للغاز المثالي تساوي مجموع الطاقات الحركية للجزيئات التي تتحرك بشكل عشوائي:
، أين .
هكذا،

,
أين .

للغاز أحادي الذرة i = 3، لثنائي الذرة i = 5، لثلاث ذرات (أو أكثر) i = 6.

التغير في الطاقة الداخلية للغاز المثالي
.
الطاقة الداخلية للغاز المثالي هي دالة على حالته. يمكن تغيير الطاقة الداخلية بطريقتين:

• 
  عن طريق التبادل الحراري.
• 
  من خلال القيام بالعمل.

تسمى عملية تغيير الطاقة الداخلية للنظام دون أداء عمل ميكانيكي التبادل الحراريأو انتقال الحرارة.هناك ثلاثة أنواع من انتقال الحرارة: التوصيل والحمل الحراري والإشعاع.

^ كمية الحرارة هي الكمية التي تعتبر مقياسًا كميًا للتغير في الطاقة الداخلية للجسم أثناء عملية انتقال الحرارة.

يتم تحديد كمية الحرارة اللازمة للتدفئة (أو التي يطلقها الجسم أثناء التبريد) بالصيغة:
حيث c هي السعة الحرارية النوعية للمادة
العمل في الديناميكا الحرارية

العمل الابتدائي د أ = ص دف. في ع = ثابت
^ 16. حالة النظام. عملية. القانون الأول (القانون الأول) للديناميكا الحرارية
نظام الهيئاتتسمى مجموعة الهيئات قيد النظر. مثال على النظام هو وجود سائل وبخار في حالة توازن معه. على وجه الخصوص، يمكن أن يتكون النظام من جسم واحد.

يمكن أن يكون أي نظام في حالات مختلفة، ويختلف في درجة الحرارة والضغط والحجم وما إلى ذلك. تسمى الكميات التي تميز حالة النظام معلمات الدولة.

ليس دائمًا أي معلمة نظام لها قيمة معينة. على سبيل المثال، إذا كانت درجة الحرارة في نقاط مختلفة من الجسم ليست هي نفسها، فلا يمكن تعيين قيمة معينة لدرجة حرارة الجسم. في هذه الحالة، يتم استدعاء حالة النظام عدم اتزان.

حالة توازنحالة النظام هي حالة تكون فيها لجميع معلمات النظام قيم معينة تظل ثابتة في ظل ظروف خارجية ثابتة لفترة طويلة بشكل تعسفي.

عمليةاستدعاء انتقال النظام من حالة إلى أخرى.

الطاقة الداخلية هي وظيفة لحالة النظام. وهذا يعني أنه عندما يجد النظام نفسه في حالة معينة، فإن طاقته الداخلية تأخذ القيمة الكامنة في هذه الحالة، بغض النظر عن التاريخ السابق للنظام. إن التغير في الطاقة الداخلية للنظام أثناء انتقاله من حالة إلى أخرى (بغض النظر عن المسار الذي يحدث فيه الانتقال) يساوي الفرق في قيم الطاقة الداخلية في هذه الحالات.

وفقا للقانون الأول للديناميكا الحرارية تذهب كمية الحرارة المنقولة إلى النظام إلى زيادة الطاقة الداخلية للنظام والأداء العمل على الهيئات الخارجية.

تطبيق القانون الأول للديناميكا الحرارية على العمليات في الغازات. عملية ثابت الحرارة.

1. 
   عملية متساوية الحرارة (ت = ثابت)

لأن .
عمل الغاز في عملية متساوية الحرارة
.

1. 
   عملية متساوية (الخامس = ثابت)

منذ ذلك الحين

1. 
   عملية ايزوباريك (ع = ثابت)

.

1. 
   عملية ثابت الحرارة (س = 0).

Adiabatic هي عملية تحدث بدون تبادل حراري مع بيئة.

المعادلة الأديباتية (معادلة بواسون) لها الشكل .

وفقا للقانون الأول للديناميكا الحرارية لذلك، .

أثناء التمدد الأديباتي (يبرد الغاز).

أثناء الضغط الأديباتي (يسخن الغاز). يتم استخدام ضغط الهواء الأديباتي لإشعال الوقود في محركات الاحتراق الداخلي للديزل.
^ 17. المحركات الحرارية
المحرك الحراري هو جهاز يحول الطاقة الناتجة عن حرق الوقود إلى الطاقة الميكانيكية. يسمى المحرك الحراري الذي تعود فيه أجزاء العمل بشكل دوري إلى وضعها الأصلي بالمحرك الحراري الدوري.

تشمل المحركات الحرارية:

• 
  المحركات البخارية،
• 
  محركات الاحتراق الداخلي (ICE)،
• 
  المحركات النفاثة،
• 
  توربينات البخار والغاز،
• 
  آلات التبريد.

لتشغيل المحرك الحراري الدوري يجب استيفاء الشروط التالية:

• 
  وجود سائل عمل (بخار أو غاز) يمكن تسخينه أثناء احتراق الوقود والتوسع عمل ميكانيكي;
• 
  استخدام عملية دائرية (دورة)؛
• 
  وجود سخان وثلاجة.

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

دائرة المحرك الحراري لها الشكل الموضح في الشكل. كمية الحرارة التي يتلقاها سائل العمل من المدفأة هي كمية الحرارة التي يرسلها سائل العمل إلى الثلاجة.

يتضح من الشكل أن المحرك الحراري لا يعمل إلا عن طريق نقل الحرارة في اتجاه واحد، أي من الأجسام الأكثر تسخينًا إلى الأجسام الأقل تسخينًا، ولا يمكن نقل كل الحرارة المأخوذة من المدفأة

تحويلها إلى عمل ميكانيكي. وهذا ليس صدفة، بل نتيجة لقوانين موضوعية موجودة في الطبيعة، والتي تنعكس في القانون الثاني للديناميكا الحرارية. يوضح القانون الثاني للديناميكا الحرارية الاتجاه الذي يمكن أن تسير فيه العمليات الديناميكية الحرارية، وله عدة صيغ مكافئة. على وجه التحديد، صيغة كلفن هي: مثل هذه العملية الدورية مستحيلة، والنتيجة الوحيدة لها هي تحويل الحرارة الواردة من المدفأة إلى عمل معادل لها.

^ كفاءة المحرك الحراري. دورة كارنو.

معامل الأداء (الكفاءة) للمحرك الحراري هو قيمة تساوي نسبة كمية الحرارة التي يحولها المحرك إلى عمل ميكانيكي إلى كمية الحرارة الواردة من المدفأة:

^ كفاءة المحرك الحراري تكون دائمًا أقل من الوحدة.

لتحديد أقصى قيمة ممكنة لكفاءة المحرك الحراري، قام المهندس الفرنسي س. كارنو بحساب دورة عكسية مثالية تتكون من اثنين من متساوي الحرارة واثنين من الأديبات. لقد أثبت أن القيمة القصوى للكفاءة لمحرك حراري مثالي يعمل بدون خسائر في دورة عكسية
.
إن أي محرك حراري حقيقي يعمل بسخان عند درجة الحرارة وثلاجة عند درجة الحرارة لا يمكن أن تكون له كفاءة تفوق كفاءة المحرك الحراري المثالي عند نفس درجات الحرارة.
الكهرومغناطيسية
^ 1. كهربة الهيئات. قانون حفظ الشحنة الكهربائية. قانون كولوم
العديد من الجسيمات والأجسام قادرة على التفاعل مع بعضها البعض بقوى، مثل قوى الجاذبية، تتناسب مع مربع المسافة بينها، ولكنها أكبر بعدة مرات من قوى الجاذبية. ويسمى هذا النوع من تفاعل الجسيمات الكهرومغناطيسي.

^ وبالتالي، فإن الشحنة الكهربائية هي مقياس كمي لقدرة الجزيئات على التفاعلات الكهرومغناطيسية.

هناك نوعان من الشحنات الكهربائية، يُطلق عليهما تقليديًا الإيجابية والسلبية. الشحنات المتشابهة تتنافر، والشحنات المتباينة تتجاذب.

لقد ثبت تجريبياً أن شحنة أي جسم تتكون من عدد صحيح الرسوم الأولية، أي. الشحنة الكهربائية منفصلة. عادة ما يتم الإشارة إلى الشحنة الأولية بالحرف ه. شحنة جميع الجسيمات الأولية (إذا لم تكن صفراً) هي نفسها في القيمة المطلقة.
|ه| = 1.6·10 –19 درجة مئوية
أي شحنة أكبر من شحنة أولية تتكون من عدد صحيح من الشحنات الأولية
ف = ± ني (ن = 1، 2، 3، …)
تعود كهربة الأجسام دائمًا إلى إعادة توزيع الإلكترونات. إذا كان الجسم يحتوي على فائض من الإلكترونات، فهو موجب الشحنة، وإذا كان لديه نقص في الإلكترونات، فإن الجسم موجب الشحنة.

^ في النظام المعزول، يظل المجموع الجبري للشحنات الكهربائية ثابتًا (قانون حفظ الشحنة الكهربائية):
ف 1 + ف 2 +…+ ف N = ∑q i = const
تم وضع القانون الذي يحكم قوة التفاعل بين الشحنات الثابتة بواسطة كولومب (1785)

الشحنة النقطية هي جسم مشحون يمكن إهمال أبعاده مقارنة بالمسافات من هذا الجسم إلى الأجسام الأخرى التي تحمل شحنة كهربائية.

وفقًا لقانون كولوم، فإن قوة التفاعل بين شحنتين نقطيتين ثابتتين في الفراغ تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب معاملات الشحنة وتتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بينهما.

ك – معامل التناسب.

في SI ك =	1
	4πε 0

ك = 9 10 9 ن م 2 / ج 2 ε 0 = 8.85 10 -12 ج 2 / ن م 2 (ε 0 – ثابت كهربائي).

^ 2. المجال الكهربائي. توتر الحقل الكهربائي. مبدأ تراكب المجالات الكهربائية
المجال الكهربائي هو نوع من المادة يحدث من خلاله تفاعل الشحنات الكهربائية.

القوة المميزة للمجال الكهربائي هي شدة المجال الكهربائي.

إن شدة المجال الكهربائي عند نقطة معينة تساوي نسبة القوة التي يؤثر بها المجال على شحنة اختبار موضوعة عند نقطة معينة في المجال إلى مقدار هذه الشحنة.
.
يتم قياس شدة المجال الكهربائي بـ أو بـ.

شدة المجال لشحنة نقطية.

وفقًا لمبدأ تراكب (تراكب) الحقول، فإن شدة المجال لنظام الشحنات تساوي المجموع المتجه لشدة المجال التي سيتم إنشاؤها بواسطة كل شحنة من شحنات النظام على حدة.

+ س 1 - س 2

يمكن تمثيل المجالات الكهربائية بيانيا باستخدام خطوط المجال الكهربائي.

خط شدة المجال الكهربائي هو الخط الذي يتطابق ظله عند كل نقطة مع اتجاه متجه الشدة عند تلك النقطة.

^ 3. عمل قوى المجال الكهروستاتيكية. إمكانات المجال الكهروستاتيكي

F دكتور α دل 1 س ´ 2 ص 1 ص 2 س

القوة المؤثرة على شحنة نقطية تقع في مجال شحنة أخرى هي القوة المركزية. المجال المركزي للقوات محتمل. إذا كان المجال محتملًا، فإن الشغل المبذول لتحريك الشحنة في هذا المجال لا يعتمد على المسار الذي تتحرك به الشحنةيعتمد على الموضع الأولي والنهائي للشحنةو . العمل على المسار الابتدائي

= .
ويترتب على هذه الصيغة أن القوى المؤثرة على الشحنة في مجال الشحنة الثابتة تكون متحفظة، لأن يتم تحديد العمل المنجز لتحريك الشحنة حقًا من خلال المواضع الأولية والنهائية للشحنة.

من المعروف من سياق الميكانيكا أن عمل القوى المحافظة على مسار مغلق يساوي الصفر.

^ إن دوران متجه شدة المجال الكهروستاتيكي على طول أي دائرة مغلقة هو صفر.

محتمل

الجسم الموجود في مجال قوى محتمل لديه طاقة، بسبب الشغل الذي تبذله قوى المجال
.
وبالتالي، فإن الطاقة الكامنة للشحنة في مجال الشحنة الثابتة
.
تسمى القيمة المساوية لنسبة الطاقة الكامنة لشحنة ما إلى حجم هذه الشحنة إمكانات المجال الكهروستاتيكي
.
الإمكانات هي خاصية الطاقة للمجال الكهربائي.

إمكانات المجال الكهربائي لشحنة نقطية
.
إن إمكانات المجال الناتجة عن نظام من الأجسام المشحونة تساوي المجموع الجبري للإمكانات الناتجة عن كل شحنة على حدة
.
الشحنة الموجودة عند نقطة مجال ذات إمكانات لها طاقة
.
عمل القوات الميدانية بتهمة

الكمية تسمى الجهد. يتم قياس فرق الجهد والمحتمل (الجهد) بالفولت (V).
^ 4. العلاقة بين شدة المجال الكهروستاتيكي والإمكانات
الشغل الذي تبذله قوى المجال الكهربي على شحنة على طول مقطع من المسار
.

ومن ناحية أخرى، لذلك.

إنه يتبع هذا
. ; ; .

.

.
تسمى الكمية الموجودة بين قوسين بالتدرج المحتمل.

وبالتالي فإن شدة المجال الكهربائي تساوي التدرج المحتمل المأخوذ بالإشارة المعاكسة.

للحصول على مجال كهرباء موحد، في نفس الوقت. لذلك، ، .

لتصوير المجال الكهربائي بصريًا، إلى جانب خطوط التوتر، يتم استخدام الأسطح ذات الإمكانات المتساوية (الأسطح متساوية الجهد). تكون خطوط شدة المجال الكهروستاتيكي متعامدة (متعامدة) مع الأسطح متساوية الجهد.
^ 5. الموصلات في مجال كهرباء. ظاهرة الحث الكهروستاتيكي. العوازل في مجال كهرباء
الموصلات في مجال كهرباء. الحث الكهروستاتيكي.

تشمل الموصلات المواد التي تحتوي على جزيئات مشحونة حرة يمكنها التحرك بطريقة منظمة في كامل حجم الجسم تحت تأثير المجال الكهربائي. تسمى شحنات هذه الجسيمات حر.

المعادن هي موصلات، وبعضها مركبات كيميائيةالمحاليل المائية للأملاح والأحماض والقلويات والأملاح المنصهرة والغازات المتأينة.

دعونا ننظر في سلوك الموصلات المعدنية الصلبة في مجال كهربائي. في المعادن، تكون حاملات الشحنة الحرة عبارة عن إلكترونات حرة تسمى إلكترونات التوصيل.

+σ إي 0 -σ - +

إذا قمت بإدخال موصل معدني غير مشحون في مجال كهربائي منتظم، فستظهر تحت تأثير المجال في الموصل حركة موجهة للإلكترونات الحرة في الاتجاه الاتجاه المعاكسناقلات التوتر ه ياهذا الحقل. سوف تتراكم الإلكترونات على أحد جانبي الموصل لتشكل شحنة سالبة زائدة هناك، ونقصها على الجانب الآخر من الموصل سيؤدي إلى تكوين شحنة موجبة زائدة هناك، أي. سيكون هناك فصل للشحنات في الموصل. تظهر هذه الشحنات المعاكسة غير المعوضة على الموصل فقط تحت تأثير مجال كهربائي خارجي، أي. يتم تحريض (تحريض) مثل هذه الشحنات، وبشكل عام يظل الموصل بدون شحن.

يسمى هذا النوع من الكهربة، والذي تتم فيه إعادة توزيع الشحنات بين أجزاء جسم معين تحت تأثير مجال كهربائي خارجي. الحث الكهروستاتيكي.

ظهرت نتيجة الحث الكهروستاتيكي على الأجزاء المتقابلة من الموصل غير المعوض الشحنات الكهربائيةإنشاء المجال الكهربائي الخاص بهم، وشدته ه معداخل الموصل موجه ضد التوتر ه ياالمجال الخارجي الذي يوضع فيه الموصل. عندما تنفصل الشحنات في الموصل وتتراكم على الأجزاء المتقابلة من الموصل، يزداد الجهد ه معيزداد المجال الداخلي ويصبح متساويا ه يا. وهذا يؤدي إلى التوتر هيصبح الحقل الناتج داخل الموصل صفراً. في هذه الحالة، يحدث توازن في الشحنات على الموصل.

تقع الشحنة غير المعوضة بأكملها في هذه الحالة فقط على السطح الخارجي للموصل، ولا يوجد مجال كهربائي داخل الموصل.

تُستخدم هذه الظاهرة لإنشاء حماية كهروستاتيكية، وجوهرها هو أنه لحماية الأجهزة الحساسة من تأثير المجالات الكهربائية، يتم وضعها في علب أو شبكات معدنية مؤرضة.

^ العوازل في مجال كهرباء.

تشمل المواد العازلة المواد التي، في ظل الظروف العادية (أي ليست درجات حرارة عالية جدًا وغياب المجالات الكهربائية القوية)، لا توجد شحنات كهربائية مجانية.

على عكس الموصلات في العوازل، فإن الجسيمات المشحونة غير قادرة على التحرك عبر كامل حجم الجسم، ولكن يمكنها فقط التحرك لمسافات صغيرة (حسب الترتيب الذري) بالنسبة إلى مواقعها الثابتة. ونتيجة لذلك، تكون الشحنات الكهربائية في العوازل الكهربائية متعلق ب.

اعتمادًا على بنية الجزيئات، يمكن تقسيم جميع العوازل الكهربائية إلى ثلاث مجموعات. تتضمن المجموعة الأولى المواد العازلة التي تحتوي جزيئاتها على بنية غير متماثلة (الماء والكحول والنيتروبنزين). بالنسبة لهذه الجزيئات، لا تتطابق مراكز توزيع الشحنات الإيجابية والسلبية. يمكن اعتبار مثل هذه الجزيئات بمثابة ثنائيات أقطاب كهربائية.

تسمى الجزيئات التي تكون ثنائيات القطب الكهربائي القطبية.لديهم لحظة كهربائية ع =س لحتى في حالة عدم وجود مجال خارجي.

وتشمل المجموعة الثانية المواد العازلة التي تكون جزيئاتها متناظرة (على سبيل المثال، البارافين،

تعتبر درجة الحرارة الحدية التي يصبح عندها حجم الغاز المثالي مساوياً للصفر درجة حرارة الصفر المطلق.

دعونا نجد قيمة الصفر المطلق على مقياس مئوية.
معادلة الحجم الخامسفي الصيغة (3.1) صفر ومع مراعاة ذلك

.

ومن هنا تكون درجة حرارة الصفر المطلق

ر= -273 درجة مئوية. 2

هذه هي أقصى درجة حرارة وأدنى درجة حرارة في الطبيعة، وهي "الدرجة الأكبر أو الأخيرة من البرد"، التي تنبأ بوجودها لومونوسوف.

تم الحصول على أعلى درجات الحرارة على الأرض - مئات الملايين من الدرجات - أثناء الانفجارات القنابل النووية الحرارية. تعتبر درجات الحرارة المرتفعة نموذجية للمناطق الداخلية لبعض النجوم.

2قيمة أكثر دقة للصفر المطلق: -273.15 درجة مئوية.

مقياس كلفن

قدم العالم الإنجليزي دبليو كلفن النطاق المطلقدرجات الحرارة درجة حرارة الصفر على مقياس كلفن تقابل الصفر المطلق، ووحدة درجة الحرارة على هذا المقياس تساوي درجة على مقياس مئوية، إذن درجة الحرارة المطلقة تيرتبط بدرجة الحرارة على مقياس مئوية بواسطة الصيغة

ت = ر + 273. (3.2)

في التين. 3.2 يوضح المقياس المطلق ومقياس مئوية للمقارنة.

تسمى وحدة SI لدرجة الحرارة المطلقة كلفن(مختصر ك). ولذلك فإن درجة واحدة على مقياس سيلسيوس تساوي درجة واحدة على مقياس كلفن:

وبالتالي فإن درجة الحرارة المطلقة، حسب التعريف الوارد في الصيغة (3.2)، هي كمية مشتقة تعتمد على درجة الحرارة المئوية وعلى القيمة المحددة تجريبيا لـ a.

قارئ:ما المعنى الفيزيائي لدرجة الحرارة المطلقة؟

دعونا نكتب التعبير (3.1) في النموذج

.

مع الأخذ في الاعتبار أن درجة الحرارة على مقياس كلفن ترتبط بدرجة الحرارة على مقياس سيليزيوس بالعلاقة ت = ر + 273، نحصل

أين ت 0 = 273 ك، أو

لأن هذه العلاقة صالحة لدرجة الحرارة التعسفية ت، فيمكن صياغة قانون جاي-لوساك على النحو التالي:

بالنسبة لكتلة معينة من الغاز عند p = const، تكون العلاقة التالية:

المهمة 3.1.عند درجة حرارة ت 1 = حجم الغاز 300 كلفن الخامس 1 = 5.0 لتر. تحديد حجم الغاز عند نفس الضغط ودرجة الحرارة ت= 400 ك.

قف! قرر بنفسك: A1، B6، C2.

المشكلة 3.2.أثناء التسخين متساوي الضغط، زاد حجم الهواء بنسبة 1%. ما النسبة المئوية التي ارتفعت بها درجة الحرارة المطلقة؟

= 0,01.

إجابة: 1 %.

دعونا نتذكر الصيغة الناتجة

قف! قرر بنفسك: A2، A3، B1، B5.

قانون تشارلز

أثبت العالم الفرنسي تشارلز تجريبيًا أنه إذا تم تسخين الغاز بحيث يظل حجمه ثابتًا، فإن ضغط الغاز سيزداد. اعتماد الضغط على درجة الحرارة له الشكل:

ر(ر) = ص 0 (1 + ب ر), (3.6)

أين ر(ر) - الضغط عند درجة الحرارة ردرجة مئوية؛ ر 0 - الضغط عند 0 درجة مئوية؛ ب هو معامل درجة حرارة الضغط، وهو نفسه بالنسبة لجميع الغازات: 1/K.

قارئ:والمثير للدهشة أن معامل درجة حرارة الضغط b يساوي تمامًا معامل درجة حرارة التمدد الحجمي a!

دعونا نأخذ كتلة معينة من الغاز مع الحجم الخامس 0 عند درجة الحرارة ت 0 والضغط ر 0 . لأول مرة، مع الحفاظ على ضغط الغاز ثابتا، نقوم بتسخينه إلى درجة الحرارة ت 1 . عندها سيكون للغاز حجم الخامس 1 = الخامس 0 (1 + أ ر) والضغط ر 0 .

في المرة الثانية، مع الحفاظ على حجم ثابت للغاز، نقوم بتسخينه إلى نفس درجة الحرارة ت 1 . عندها سيكون للغاز ضغط ر 1 = ر 0 (1 + ب ر) والحجم الخامس 0 .

وبما أن درجة حرارة الغاز في كلتا الحالتين هي نفسها، فإن قانون بويل-ماريوت صالح:

ص 0 الخامس 1 = ص 1 الخامس 0 Þ ر 0 الخامس 0 (1 + أ ر) = ر 0 (1 + ب ر)الخامس 0 Þ

Þ 1 + أ ر = 1 + ب رÞ أ = ب.

لذلك ليس من المستغرب أن أ = ب، لا!

دعونا نعيد كتابة قانون تشارلز في الصورة

.

معتبرا أن ت = ردرجة مئوية + 273 درجة مئوية، ت 0 = 273 درجة مئوية، نحصل عليها

درجة الحرارة هي مقياس كمي لـ "دفء" الجسم. يحتل مفهوم درجة الحرارة مكانة خاصة بين الكميات الفيزيائية التي تحدد حالة النظام. درجة الحرارة لا تميز فقط حالة التوازن الحراري لجسم معين. وهي أيضًا المعلمة التي تأخذ نفس القيمة لأي جسمين أو أكثر موجودين فيها توازن حراريمع بعضهم البعض، أي. يميز التوازن الحراري لنظام الهيئات. وهذا يعني أنه إذا تم الاتصال بين جسمين أو أكثر لهما درجات حرارة مختلفة، فنتيجة للتفاعل بين الجزيئات، ستأخذ هذه الأجسام نفس قيمة درجة الحرارة.

تتيح النظرية الحركية الجزيئية توضيح المعنى المادي لدرجة الحرارة. وبمقارنة التعبيرين (2.4) و (2.7) نجد أنهما متطابقان إذا وضعنا

(2.9)

وتسمى هذه العلاقات بالمعادلات الأساسية الثانية للنظرية الحركية الجزيئية للغازات. لقد أظهروا أن درجة الحرارة المطلقة هي الكمية التي تحدد متوسط ​​الطاقة الحركية للحركة الانتقالية للجزيئات؛ وهو مقياس لطاقة الحركة الانتقالية للجزيئات، وبالتالي شدة الحركة الحرارية للجزيئات. هذا هو المعنى الحركي الجزيئي لدرجة الحرارة المطلقة. وكما نرى فإن عملية تسخين الجسم ترتبط بشكل مباشر بزيادة متوسط ​​الطاقة الحركية لجزيئات الجسم. ومن (2.9) يتضح أن درجة الحرارة المطلقة كمية موجبة: معنى تسمى درجة حرارة الصفر المطلق وفقًا لـ (2.8)، عند الصفر المطلق، يجب أن تتوقف الحركة الانتقالية للجسيمات تمامًا ( ). ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه عند درجات الحرارة المنخفضة يتكثف الغاز. وبالتالي، فإن جميع الاستنتاجات المستخلصة على أساس النظرية الحركية للغازات تفقد معناها. وعند درجة حرارة الصفر المطلق، لا تختفي الحركة. يتم الحفاظ على حركة الإلكترونات في الذرات وحركة الإلكترونات الحرة في المعادن بشكل كامل حتى عند درجة حرارة الصفر المطلق. بالإضافة إلى ذلك، حتى عند الصفر المطلق، يتم الحفاظ على بعض الحركة الاهتزازية للذرات داخل الجزيئات والذرات الموجودة في عقد الشبكة البلورية. ويرتبط وجود هذه التذبذبات بوجود طاقة نقطة الصفر في المذبذب التوافقي الكمي ( )، والتي يمكن اعتبارها اهتزازات الذرات المذكورة أعلاه. هذه الطاقة لا تعتمد على درجة الحرارة، مما يعني أنها لا تختفي حتى عند درجة الحرارة . عند درجات الحرارة المنخفضة، تتوقف الأفكار الكلاسيكية حول الحركة عن كونها صحيحة. وفي هذا المجال تعمل قوانين الكم التي بموجبها لا تتوقف حركة الجزيئات حتى لو انخفضت درجة حرارة الجسم إلى الصفر المطلق. لكن سرعة هذه الحركة لم تعد تعتمد على درجة الحرارة وهذه الحركة ليست حرارية. وهذا ما يؤكده مبدأ عدم اليقين. إذا كانت جزيئات الجسم في حالة سكون فإن مواقعها (الإحداثيات). س, ذ، ض) والنبضات (إسقاطات الاندفاع ص س, السنة التحضيرية, ص ض) سيتم تحديدها بدقة الخ، وهذا يناقض علاقات عدم اليقين إلخ. الصفر المطلق لا يمكن تحقيقه. وسوف يتبين فيما يلي أن درجة حرارة الصفر المطلق تعني حالة النظام التي يكون فيها النظام في حالة ذات طاقة أقل، وبالتالي انخفاض إضافي في شدة حركة جزيئاته بسبب انتقال طاقته إلى الأجسام المحيطة غير ممكنة.

يمكن كتابة الصيغة (2.7) في النموذج.

يمكن أن تكون هذه الصيغة بمثابة تعريف لمفهوم درجة الحرارة المطلقة للغاز أحادي الذرة. يمكن تعريف درجة حرارة أي نظام آخر على أنها القيمة يساوي درجة الحرارةغاز أحادي الذرة في حالة توازن حراري مع هذا النظام. إن تحديد درجة الحرارة باستخدام هذه الصيغة صحيح حتى درجات الحرارة التي لم يعد من الممكن عندها إهمال احتمال حدوث حالات متحمسة إلكترونيًا لذرات الغاز.

تسمح لنا العلاقة (2.8) بتقديم ما يسمى بالجذر المتوسط ​​للسرعة المربعة للجزيء، وتعريفه على أنه

ثم نحصل

يمكن تقديم مفهوم درجة الحرارة المطلقة بشكل أكثر صرامة في الفيزياء الإحصائية، حيث يمكن اعتبارها معامل التوزيع الإحصائي للجسيمات حسب الطاقة. لاحظ أيضًا أنه نظرًا لأن درجة الحرارة، مثل الضغط، كما يمكن رؤيته من الصيغتين (2.7) و(2.8)، يتم تحديدها بواسطة متوسط ​​الطاقة الحركية لجزيء الغاز المثالي، فإنها تمثل كميات إحصائية، وبالتالي، ليس من المنطقي الحديث عن درجة الحرارة أو الضغط لواحد أو عدد قليل من الجزيئات.

درجة حرارة الصفر المطلق

درجة حرارة الصفر المطلق(كثير من الأحيان أقل - درجة حرارة الصفر المطلق) - الحد الأدنى لدرجة الحرارة التي يمكن أن يتمتع بها أي جسم مادي في الكون. الصفر المطلق هو أصل مقياس درجة الحرارة المطلقة، مثل مقياس كلفن. في عام 1954، أنشأ المؤتمر العام العاشر للأوزان والمقاييس مقياسًا لدرجة الحرارة الديناميكية الحرارية بنقطة مرجعية واحدة - النقطة الثلاثية للمياه، والتي تم اعتبار درجة حرارتها 273.16 كلفن (بالضبط)، والتي تقابل 0.01 درجة مئوية، بحيث على مقياس مئوية درجة الحرارة تقابل الصفر المطلق -273.15 درجة مئوية.

الظواهر التي لوحظت بالقرب من الصفر المطلق

عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق، يمكن ملاحظة التأثيرات الكمومية البحتة على المستوى العياني، مثل:

ملحوظات

الأدب

• جي بورمين. الاعتداء على الصفر المطلق. - م: «أدب الأطفال» 1983

أنظر أيضا

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

• غورينغ
• كشاباناكا

انظر ما هي "درجة حرارة الصفر المطلق" في القواميس الأخرى:

درجة حرارة الصفر المطلق- النقطة المرجعية الديناميكية الحرارية. درجة حرارة؛ تقع على مسافة 273.16 كلفن تحت درجة حرارة النقطة الثلاثية (0.01 درجة مئوية) للماء (273.15 درجة مئوية تحت الصفر درجة الحرارة على مقياس مئوية، (انظر مقاييس درجة الحرارة). وجود مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري و A. n. T.… … الموسوعة الفيزيائية

درجة حرارة الصفر المطلق- بداية قراءة درجة الحرارة المطلقة على مقياس الحرارة الثرموديناميكي. يقع الصفر المطلق عند درجة حرارة 273.16 درجة مئوية تحت درجة حرارة النقطة الثلاثية للمياه، والتي يفترض أنها 0.01 درجة مئوية. درجة حرارة الصفر المطلق لا يمكن الوصول إليها بالأساس... ... القاموس الموسوعي

درجة حرارة الصفر المطلق- لا توجد حالات مطلقة T sritis Energetika apibrėžtis Termodinaminės Temptūros atskaitos Pradžia، esanti 273.16 K žemiau trigubojo vandens taško. إن استخدام مصطلح الديناميكا الحرارية ليس مطلقًا. السمات: الإنجليزية… ... أيشكيناماسيس شيلومينس وتقنيات العلامات التجارية تنتهي بالموت

درجة حرارة الصفر المطلق- القراءة الأولية على مقياس كلفن هي درجة الحرارة السلبية 273.16 درجة على مقياس مئوية... بدايات العلوم الطبيعية الحديثة

الصفر المطلق- درجة الحرارة، بداية قراءة درجة الحرارة على مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري. يقع الصفر المطلق عند 273.16 درجة مئوية تحت درجة حرارة النقطة الثلاثية للماء (0.01 درجة مئوية). الصفر المطلق هو أمر بعيد المنال بشكل أساسي، وقد وصلت درجات الحرارة تقريبًا... ... الموسوعة الحديثة

الصفر المطلق- درجة الحرارة هي نقطة البداية لدرجة الحرارة على مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري. ويقع الصفر المطلق عند درجة حرارة 273.16.C تحت درجة حرارة النقطة الثلاثية للماء، والتي تبلغ قيمتها 0.01.C. الصفر المطلق لا يمكن تحقيقه بالأساس (انظر... ... القاموس الموسوعي الكبير

الصفر المطلق- درجة الحرارة التي تعبر عن غياب الحرارة تساوي 218 درجة مئوية. قاموس الكلمات الأجنبية المدرجة في اللغة الروسية. بافلينكوف ف.، 1907. درجة حرارة الصفر المطلق (الفيزيائي) - أدنى درجة حرارة ممكنة (273.15 درجة مئوية). قاموس كبير.... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

الصفر المطلق- درجة الحرارة، بداية درجة الحرارة على مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري (انظر مقياس درجة الحرارة الديناميكية الحرارية). يقع الصفر المطلق عند درجة حرارة 273.16 درجة مئوية تحت درجة حرارة النقطة الثلاثية (انظر النقطة الثلاثية) للماء والتي يقبل عليها... ... القاموس الموسوعي

الصفر المطلق- درجة حرارة منخفضة للغاية تتوقف عندها الحركة الحرارية للجزيئات. يصبح ضغط وحجم الغاز المثالي حسب قانون بويل ماريوت مساوياً للصفر، وتعتبر بداية درجة الحرارة المطلقة على مقياس كلفن هي... ... القاموس البيئي

الصفر المطلق- بداية عد درجات الحرارة المطلقة. تتوافق مع 273.16 درجة مئوية. حاليًا، في المختبرات الفيزيائية، كان من الممكن الحصول على درجة حرارة تتجاوز الصفر المطلق ببضعة أجزاء من المليون من الدرجة فقط، ويتم تحقيق ذلك وفقًا للقوانين... ... موسوعة كولير