Absoluutne nulltemperatuur ja selle füüsikaline tähendus. Absoluutne null

Absoluutne null vastab temperatuurile –273,15 °C.

Arvatakse, et absoluutne null on praktikas saavutamatu. Selle olemasolu ja asukoht temperatuuriskaalal tuleneb vaadeldava ekstrapoleerimisest füüsikalised nähtused, samas kui selline ekstrapoleerimine näitab, et absoluutses nullis peaks aine molekulide ja aatomite soojusliikumise energia olema võrdne nulliga, see tähendab, et osakeste kaootiline liikumine peatub ja nad moodustavad järjestatud struktuuri, hõivates selge asukoha. kristallvõre sõlmed. Kuid tegelikult säilivad isegi absoluutse nulltemperatuuri korral aine moodustavate osakeste korrapärased liikumised. Ülejäänud võnkumised, näiteks nullpunkti võnkumised, on tingitud osakeste kvantomadustest ja neid ümbritsevast füüsikalisest vaakumist.

Praegu on füüsikalistes laborites olnud võimalik saavutada absoluutset nulli ületavaid temperatuure vaid mõne miljondik kraadi võrra; seda ise saavutada termodünaamika seaduste järgi on võimatu.

Märkmed

Kirjandus

• G. Burmin. Rünnak absoluutsele nullile. - M.: "Lastekirjandus", 1983.

Vaata ka

Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.

Sünonüümid:

Vaadake, mis on "absoluutne null" teistes sõnaraamatutes:

Temperatuurid, temperatuuri lähtekoht termodünaamilisel temperatuuriskaalal (vt TERMODÜNAAMILINE TEMPERATUURIKAALA). Absoluutne null asub 273,16 °C allpool vee kolmikpunkti (vt KOLMEPUNKTI) temperatuuri, mille puhul see on aktsepteeritud ... ... entsüklopeediline sõnaraamat

Temperatuurid, temperatuuri päritolu termodünaamilisel temperatuuriskaalal. Absoluutne nullpunkt asub 273,16 °C allpool vee kolmikpunkti temperatuuri (0,01 °C). Absoluutne null on põhimõtteliselt kättesaamatu, temperatuurid on peaaegu saavutatud... ... Kaasaegne entsüklopeedia

Temperatuurid on termodünaamilise temperatuuriskaala temperatuuri lähtepunkt. Absoluutne null asub 273,16.C allpool vee kolmikpunkti temperatuuri, mille väärtus on 0,01,C. Absoluutne null on põhimõtteliselt kättesaamatu (vt... ... Suur entsüklopeediline sõnaraamat

Temperatuur, mis väljendab soojuse puudumist, on 218° C. Vene keele võõrsõnade sõnastik. Pavlenkov F., 1907. absoluutne nulltemperatuur (füüsiline) - madalaim võimalik temperatuur (273,15°C). Suur sõnaraamat… … Vene keele võõrsõnade sõnastik

absoluutne null- Äärmiselt madal temperatuur, mille juures molekulide termiline liikumine peatub; Kelvini skaalal vastab absoluutne null (0°K) -273,16±0,01°C... Geograafia sõnaraamat

Nimisõna, sünonüümide arv: 15 ümmargune null (8) väike mees (32) väike prae ... Sünonüümide sõnastik

Äärmiselt madal temperatuur, mille juures molekulide termiline liikumine peatub. Ideaalse gaasi rõhk ja ruumala Boyle-Mariotte'i seaduse kohaselt võrdub nulliga ning absoluutse temperatuuri alguseks Kelvini skaalal võetakse... ... Ökoloogiline sõnastik

absoluutne null- - [A.S. Goldberg. Inglise-vene energiasõnastik. 2006] Energeetika teemad üldiselt EN nullpunkt ... Tehniline tõlkija juhend

Absoluutse temperatuuri referentsi algus. Vastab 273,16° C. Praegu on füüsikalistes laborites suudetud saavutada absoluutset nulli ületavat temperatuuri vaid mõne miljondik kraadi võrra ning seda seaduste järgi saavutada... ... Collieri entsüklopeedia

absoluutne null- absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K žemiau vandens trigubojo taško. Või 273,16 °C, 459,69 °F või 0 K temperatuur. vastavusmenys: engl.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

absoluutne null- absoliutusis nulis statusas T ala chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). vastavusmenys: engl. absoluutne null rus. absoluutne null... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

14. Absoluutne temperatuur ja selle füüsikaline tähendus
Ideaalse gaasi olekuvõrrand (Mendelejevi-Clapeyroni võrrand)

Mõiste "temperatuur" viitab keha kuumenemise astmele.

Seal on mitu temperatuuriskaalat. Absoluutsel (termodünaamilisel) skaalal mõõdetakse temperatuuri kelvinites (K). Nulli sellel skaalal nimetatakse temperatuuri absoluutseks nulliks, mis on ligikaudu võrdne -273 0 C. Absoluutse nulli juures molekulide translatsiooniline liikumine peatub.

Termodünaamiline temperatuur T on seotud temperatuuriga Celsiuse skaalal järgmise seosega:
T = (t 0 + 273)K
Ideaalse gaasi korral on gaasi absoluutse temperatuuri ja molekulide translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energia vahel proportsionaalne seos:
,
kus k on Boltzmanni konstant, k = 1,38 10 – 23 J/C

Seega on absoluutne temperatuur molekulide translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energia mõõt. See on selle füüsiline tähendus.

Asendades võrrandisse p = n keskmise kineetilise energia väljendus
= kT, saame

p = n kT = nkT
Ideaalse gaasi MKT põhivõrrandist p = nkT koos asendusega
,
saame võrrandi
, või A kT
N A k = R- universaalne gaasikonstant, R = 8,31

Võrrandit nimetatakse ideaalse gaasi olekuvõrrandiks (Mendelejevi-Clapeyroni võrrand).
^ 15. Gaasiseadused. Isoprotsessi graafikud.

1. 
   Isotermiline protsess (T = const) järgib Boyle-Mariotte'i seadust: kindla gaasi massi korral konstantsel temperatuuril on rõhu ja ruumala korrutis konstantne väärtus.

, või või

1. 
   Isobaarne protsess (p = const) järgib Gay-Lussaci seadust: antud gaasi massi korral konstantsel rõhul on gaasi mahu ja absoluutse temperatuuri suhe konstantne väärtus.

Või või

1. 
   Isohooriline protsess (V = const) järgib Charlesi seadust: antud gaasi massi korral konstantse ruumala korral on gaasi rõhu ja absoluutse temperatuuri suhe konstantne väärtus.

Või või

Ideaalse gaasi siseenergia. Sisemise energia muutmise viisid.

Soojuse kogus. Töö termodünaamikas

Siseenergia on molekulide kaootilise liikumise kineetilise energia ja nende vastasmõju potentsiaalse energia summa.

Kuna ideaalse gaasi molekulid ei interakteeru üksteisega, on ideaalse gaasi siseenergia U võrdne kaootiliselt liikuvate molekulide kineetiliste energiate summaga:
, Kus.
Seega

,
Kus.

Monatoomilise gaasi jaoks i = 3, kaheaatomilise i = 5 korral, kolme (või enama) aatomi korral i = 6.

Ideaalse gaasi siseenergia muutus
.
Ideaalse gaasi siseenergia sõltub selle olekust. Sisemist energiat saab muuta kahel viisil:

• 
  soojusvahetuse teel;
• 
  tööd tehes.

Süsteemi siseenergia muutmise protsessi ilma mehaanilist tööd tegemata nimetatakse soojusvahetus või soojusülekanne. Soojusülekannet on kolme tüüpi: juhtivus, konvektsioon ja kiirgus.

^ Soojuse hulk on suurus, mis on keha siseenergia muutuse kvantitatiivne mõõt soojusülekande protsessis.

Kütmiseks vajalik (või keha poolt jahutamisel eraldatud) soojushulk määratakse järgmise valemiga:
kus c on aine erisoojusmahtuvus
Töö termodünaamikas

Elementaarne töö d A = p dV. Kell p = konst
^ 16. Süsteemi olek. Protsess. Termodünaamika esimene seadus (esimene seadus).
Kehade süsteem nimetatakse vaadeldavate kehade kogumiks. Süsteemi näide on vedelik ja aur, mis on sellega tasakaalus. Eelkõige võib süsteem koosneda ühest kehast.

Iga süsteem võib olla erinevates olekutes, erineda temperatuuri, rõhu, mahu jne poolest. Süsteemi olekut iseloomustavaid suurusi nimetatakse oleku parameetrid.

Mitte alati ei ole ühelgi süsteemiparameetril teatud väärtust. Kui näiteks keha erinevates punktides temperatuur ei ole sama, siis ei saa kehale määrata teatud temperatuuri väärtust. Sel juhul nimetatakse süsteemi olekut tasakaalutus.

Tasakaal Süsteemi olek on olek, milles süsteemi kõikidel parameetritel on teatud väärtused, mis püsivad konstantsetes välistingimustes meelevaldselt pikka aega.

Protsess nimetame süsteemi üleminekut ühest olekust teise.

Siseenergia on süsteemi oleku funktsioon. See tähendab, et alati, kui süsteem satub teatud olekusse, omandab selle sisemine energia sellele seisundile omase väärtuse, sõltumata süsteemi varasemast ajaloost. Süsteemi siseenergia muutus selle üleminekul ühest olekust teise (olenemata sellest, millist teed mööda üleminek toimub) võrdub nende olekute siseenergia väärtuste erinevusega.

Vastavalt termodünaamika esimesele seadusele süsteemile antav soojushulk läheb süsteemi siseenergia suurendamiseks ja toimimiseks välisorganite kallal töötamine.

Termodünaamika esimese seaduse rakendamine protsessidele gaasides. Adiabaatiline protsess.

1. 
   Isotermiline protsess (T = konst.)

Sest .
Gaasitöö isotermilises protsessis
.

1. 
   Isokooriline protsess (V = konst.)

Kuna Seetõttu

1. 
   Isobaarne protsess (p=konst)

.

1. 
   Adiabaatiline protsess (Q = 0).

Adiabaatiline on protsess, mis toimub ilma soojusvahetuseta keskkond.

Adiabaatiline võrrand (Poissoni võrrand) on kujul .

Vastavalt termodünaamika esimesele seadusele Seega,.

Seetõttu adiabaatilise paisumise käigus (gaas jahtub).

Adiabaatilise kokkusurumise ajal seega (gaas kuumeneb). Adiabaatilist õhukompressiooni kasutatakse diiselmootorite sisepõlemismootorites kütuse süütamiseks.
^ 17. Soojusmasinad
Soojusmootor on seade, mis muundab põletatud kütuse energia energiaks mehaaniline energia. Soojusmasinat, milles töötavad osad naasevad perioodiliselt oma algasendisse, nimetatakse perioodiliseks soojusmootoriks.

Soojusmootorite hulka kuuluvad:

• 
  aurumootorid,
• 
  sisepõlemismootorid (ICE),
• 
  reaktiivmootorid,
• 
  auru- ja gaasiturbiinid,
• 
  külmutusmasinad.

Perioodilise soojusmasina tööks peavad olema täidetud järgmised tingimused:

• 
  töövedeliku (aur või gaas) olemasolu, mis kütuse põlemisel kuumenedes ja paisudes on võimeline mehaaniline töö;
• 
  ringprotsessi (tsükli) kasutamine;
• 
  küttekeha ja külmiku olemasolu.

Termodünaamika teine ​​seadus

Soojusmasina ahel on joonisel näidatud kujul. küttekehast töövedeliku poolt vastuvõetud soojushulk on töövedeliku poolt külmikusse antud soojushulk.

Diagrammil on selgelt näha, et soojusmasin töötab ainult soojuse ülekandmisel ühes suunas, nimelt rohkem kuumenenud kehadelt vähem kuumutatud kehadele ja kogu küttekehast võetud soojust ei saa

Muudetud mehaaniliseks tööks. See ei ole juhus, vaid looduses eksisteerivate objektiivsete seaduste tulemus, mis kajastuvad termodünaamika teises seaduses. Termodünaamika teine ​​seadus näitab, millises suunas võivad termodünaamilised protsessid kulgeda, ja sellel on mitu samaväärset sõnastust. Täpsemalt on Kelvini sõnastus järgmine: selline perioodiline protsess on võimatu, mille ainsaks tulemuseks on kerisest saadava soojuse muundamine sellega võrdväärseks tööks.

^ Soojusmootori efektiivsus. Carnot' tsükkel.

Soojusmasina töötegur (tõhusus) on väärtus, mis võrdub mootori poolt mehaaniliseks tööks muudetud soojushulga ja kütteseadmest saadava soojushulga suhtega:

^ Soojusmasina kasutegur on alati väiksem kui ühtsus.

Soojusmasina maksimaalse võimaliku kasuteguri määramiseks arvutas prantsuse insener S. Carnot ideaalse pööratava tsükli, mis koosneb kahest isotermist ja kahest adiabaadist. Ta tõestas, et ideaalse soojusmasina maksimaalne efektiivsusväärtus, mis töötab pöörduval tsüklil kadudeta
.
Ühelgi tõelisel soojusmasinal, mis töötab kütteseadmega temperatuuril ja külmikuga temperatuuril, ei saa olla efektiivsust, mis ületaks ideaalse soojusmasina efektiivsust samadel temperatuuridel.
ELEKTROMAGNETISM
^ 1. Kerede elektrifitseerimine. Elektrilaengu jäävuse seadus. Coulombi seadus
Paljud osakesed ja kehad on võimelised üksteisega suhtlema jõududega, mis sarnaselt gravitatsioonijõududega on võrdelised nendevahelise kauguse ruuduga, kuid on mitu korda suuremad kui gravitatsioonijõud. Seda tüüpi osakeste vastastikmõju nimetatakse elektromagnetiliseks.

^ Järelikult on elektrilaeng osakeste elektromagnetilise vastasmõju võime kvantitatiivne mõõt.

Elektrilaenguid on kahte tüüpi, mida tavaliselt nimetatakse positiivseks ja negatiivseks. Nagu laengud tõrjuvad ja erinevalt laengud tõmbavad.

Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et iga keha laeng koosneb täisarvust elementaarlaengud, st. elektrilaeng on diskreetne. Elementaarlaengut tähistatakse tavaliselt tähega e. Kõigi elementaarosakeste laeng (kui see ei ole null) on absoluutväärtuses sama.
|e| = 1,6·10 –19 C
Iga elementaarlaengutest suurem laeng koosneb täisarvust elementaarlaenguid
q = ± Ne (N = 1, 2, 3, …)
Kehade elektrifitseerimine taandub alati elektronide ümberjaotumisele. Kui kehas on elektrone liiga palju, siis on see negatiivselt laetud, kui elektronide puudus, siis on keha positiivselt laetud.

^ Eraldatud süsteemis jääb elektrilaengute algebraline summa konstantseks (elektrilaengu jäävuse seadus):
q 1 + q 2 +…+ q N = ∑q i = konst
Seaduse, mis reguleerib liikumatute punktlaengute vastastikust mõju, kehtestas Coulomb (1785)

Punktlaeng on laetud keha, mille mõõtmed võib jätta tähelepanuta, võrreldes kaugustega sellest kehast teiste elektrilaengut kandvate kehadeni.

Coulombi seaduse kohaselt on kahe paigalseisva punktlaengu vastasmõju vaakumis võrdeline laengumoodulite korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga.

k – proportsionaalsuskoefitsient.

SI-s k =	1
	4πε 0

k = 9 10 9 N m 2 / C 2 ε 0 = 8,85 10 -12 C 2 / N m 2 (ε 0 – elektriline konstant).

^ 2. Elektriväli. Pinge elektriväli. Elektriväljade superpositsiooni põhimõte
Elektriväli on teatud tüüpi aine, mille kaudu toimub elektrilaengute vastastikmõju.

Elektrivälja tugevusomadus on elektrivälja tugevus.

Elektrivälja tugevus antud punktis võrdub jõu ja selle laengu suuruse suhtega, millega väli mõjub välja antud punkti asetatud katselaengule.
.
Elektrivälja tugevust mõõdetakse sisse või sisse.

Punktlaengu väljatugevus.

Väljade superpositsiooni (superpositsiooni) põhimõtte kohaselt on laengute süsteemi väljatugevus võrdne nende väljatugevuste vektorsummaga, mis tekiks süsteemi iga laengu poolt eraldi.

+ q 1 - q 2

Elektrivälju saab graafiliselt kujutada elektrivälja joonte abil.

Elektrivälja intensiivsuse joon on joon, mille puutuja igas punktis langeb kokku intensiivsuse vektori suunaga selles punktis.

^ 3. Elektrostaatiliste väljajõudude töö. Elektrostaatilise välja potentsiaal

F dr α dl 1 q ´ 2 r 1 r 2 q

Teise laengu väljas paiknevale punktlaengule mõjuv jõud on keskne. Keskne jõudude väli on potentsiaalne. Kui väli on potentsiaalne, siis sellel väljal laengu liigutamiseks tehtav töö ei sõltu sellest, millist teed mööda laeng liiguba oleneb laengu alg- ja lõppasendist Ja . Töö algrajal

= .
Sellest valemist järeldub, et statsionaarse laengu väljas laengule mõjuvad jõud on konservatiivsed, sest laengu liigutamiseks tehtava töö määrab tõesti laengu alg- ja lõppasend.

Mehaanika kursusest on teada, et konservatiivsete jõudude töö suletud teel on võrdne nulliga.

^ Elektrostaatilise väljatugevuse vektori tsirkulatsioon piki suletud ahelat on null.

potentsiaal

Potentsiaalses jõudude väljas paikneval kehal on energia, mille tõttu tehakse tööd väljajõudude poolt
.
Järelikult laengu potentsiaalne energia statsionaarse laengu väljas
.
Väärtust, mis võrdub laengu potentsiaalse energia ja selle laengu suuruse suhtega, nimetatakse elektrostaatilise välja potentsiaaliks
.
Potentsiaal on elektrivälja energiakarakteristik.

Punktlaengu elektrivälja potentsiaal
.
Laetud kehade süsteemi tekitatud väljapotentsiaal on võrdne iga laengu poolt eraldi tekitatud potentsiaalide algebralise summaga
.
Laengul, mis asub potentsiaaliga väljapunktis, on energia
.
Väljajõudude töö laengul

Kogust nimetatakse pingeks. Potentsiaali ja potentsiaalide erinevust (pinget) mõõdetakse voltides (V).
^ 4. Elektrostaatilise välja tugevuse ja potentsiaali seos
Töö, mida teostavad elektrivälja jõud laengule piki teelõiku
.

Teisest küljest seega.

Sellest järeldub
. ; ; .

.

.
Sulgudes olevat suurust nimetatakse potentsiaalseks gradiendiks.

Järelikult on elektrivälja tugevus võrdne vastupidise märgiga võetud potentsiaalse gradiendiga.

Ühtlase elektrostaatilise välja jaoks, samal ajal. Seega, ,.

Elektrivälja visuaalseks kujutamiseks kasutatakse koos pingejoontega võrdse potentsiaaliga pindu (ekvipotentsiaalipindu). Elektrostaatilise väljatugevuse jooned on potentsiaaliühtlustuspindadega risti (ristisuunas).
^ 5. Elektrijuhid elektrostaatilises väljas. Elektrostaatilise induktsiooni nähtus. Dielektrikud elektrostaatilises väljas
Elektrijuhid elektrostaatilises väljas. Elektrostaatiline induktsioon.

Juhtide hulka kuuluvad ained, millel on vaba laenguga osakesed, mis võivad elektrivälja mõjul korrapäraselt liikuda kogu keha mahus. Selliste osakeste laenguid nimetatakse tasuta.

Metallid on juhid, mõned keemilised ühendid, soolade, hapete ja leeliste vesilahused, sulasoolad, ioniseeritud gaasid.

Vaatleme tahkete metalljuhtide käitumist elektriväljas. Metallides on vabad laengukandjad vabad elektronid, mida nimetatakse juhtivuselektronideks.

+σ E 0 -σ - +

Kui sisestate laenguta metalljuhi ühtlasesse elektrivälja, siis juhis oleva välja mõjul ilmneb vabade elektronide suunatud liikumine selles suunas. vastassuunas pinge vektor E O sellel väljal. Elektronid kogunevad ühele juhi poolele, moodustades seal liigse negatiivse laengu ja nende puudus teisel pool juhti viib sinna liigse positiivse laengu tekkeni, s.t. Juhtis on laengud eraldatud. Need kompenseerimata vastandlaengud tekivad juhile ainult välise elektrivälja mõjul, s.t. sellised laengud indutseeritakse (indutseeritakse) ja üldiselt jääb juht ikkagi laenguta.

Seda tüüpi elektrifitseerimist, kus välise elektrivälja mõjul toimub laengute ümberjaotumine antud kehaosade vahel, nimetatakse nn. elektrostaatiline induktsioon.

Tekkis elektrostaatilise induktsiooni tulemusena juhi vastasosadele, kompenseerimata elektrilaengud luua oma elektriväli, selle intensiivsus E Koos juhi sees on suunatud pinge vastu E O välisväli, kuhu juht asetatakse. Kui juhis olevad laengud eralduvad ja akumuleeruvad juhi vastassuunalistele osadele, suureneb pinge E Koos siseväli suureneb ja muutub võrdseks E O. See toob kaasa pingeid E tekkiv väli juhi sees muutub nulliks. Sel juhul tekib juhil laengute tasakaal.

Kogu kompenseerimata laeng asub sel juhul ainult juhi välispinnal ja juhi sees puudub elektriväli.

Seda nähtust kasutatakse elektrostaatilise kaitse loomiseks, mille põhiolemus seisneb selles, et tundlike seadmete kaitsmiseks elektriväljade mõju eest asetatakse need metallist maandatud korpustesse või võrkudesse.

^ Dielektrikud elektrostaatilises väljas.

Dielektrikud hõlmavad aineid, milles tavatingimustes (st mitte liiga kõrgel temperatuuril ja tugevate elektriväljade puudumisel) puuduvad vabad elektrilaengud.

Erinevalt dielektrikute juhtidest ei ole laetud osakesed võimelised liikuma kogu keha ruumala ulatuses, vaid võivad liikuda oma konstantse positsiooni suhtes ainult väikeste vahemaade tagant (aatomite suurusjärgus). Järelikult on elektrilaengud dielektrikutes seotud.

Sõltuvalt molekulide struktuurist võib kõik dielektrikud jagada kolme rühma. Esimesse rühma kuuluvad dielektrikud, mille molekulid on asümmeetrilise struktuuriga (vesi, alkoholid, nitrobenseen). Selliste molekulide puhul ei lange positiivsete ja negatiivsete laengute jaotuskeskmed kokku. Selliseid molekule võib pidada elektrilisteks dipoolideks.

Molekule, mis on elektrilised dipoolid, nimetatakse polaarne. Neil on elektrimoment p = q l isegi välise välja puudumisel.

Teise rühma kuuluvad dielektrikud, mille molekulid on sümmeetrilised (näiteks parafiin,

Piirtemperatuur, mille juures ideaalgaasi maht võrdub nulliga, võetakse kui absoluutne nulltemperatuur.

Leiame absoluutse nulli väärtuse Celsiuse skaalal.
Mahu võrdsustamine V valemis (3.1) null ja seda arvestades

.

Seega on absoluutne nulltemperatuur

t= –273 °C. 2

See on äärmuslik, madalaim temperatuur looduses, see "külma suurim või viimane aste", mille olemasolu ennustas Lomonosov.

Maa kõrgeimad temperatuurid – sajad miljonid kraadid – saadi plahvatuste käigus termotuumapommid. Veelgi kõrgem temperatuur on tüüpiline mõne tähe sisepiirkondadele.

2 Absoluutse nulli täpsem väärtus: –273,15 °C.

Kelvini skaala

Inglise teadlane W. Kelvin tutvustas absoluutne skaala temperatuurid Nulltemperatuur Kelvini skaalal vastab absoluutsele nullile ja selle skaala temperatuuriühik on võrdne kraadiga Celsiuse skaalal, seega absoluutne temperatuur T on seotud temperatuuriga Celsiuse skaalal valemiga

T = t + 273. (3.2)

Joonisel fig. 3.2 näitab võrdluseks absoluutskaalat ja Celsiuse skaalat.

Absoluuttemperatuuri ühikut SI nimetatakse kelvin(lühendatult K). Seetõttu võrdub üks kraad Celsiuse skaalal ühe kraadiga Kelvini skaalal:

Seega on absoluutne temperatuur valemiga (3.2) antud definitsiooni kohaselt tuletatud suurus, mis sõltub Celsiuse temperatuurist ja katseliselt määratud a väärtusest.

Lugeja: Mis füüsikaline tähendus on absoluutsel temperatuuril?

Kirjutame avaldise (3.1) vormile

.

Arvestades, et temperatuur Kelvini skaalal on suhtega seotud temperatuuriga Celsiuse skaalal T = t + 273, saame

Kus T 0 = 273 K või

Kuna see seos kehtib suvalise temperatuuri korral T, siis saab Gay-Lussaci seaduse sõnastada järgmiselt:

Antud gaasi massi korral p = const kehtib järgmine seos:

Ülesanne 3.1. Temperatuuril T 1 = 300 K gaasimaht V 1 = 5,0 l. Määrake gaasi maht samal rõhul ja temperatuuril T= 400 K.

STOP! Otsustage ise: A1, B6, C2.

Probleem 3.2. Isobaarsel kuumutamisel suurenes õhu maht 1%. Mitme protsendi võrra tõusis absoluutne temperatuur?

= 0,01.

Vastus: 1 %.

Meenutagem saadud valemit

STOP! Otsustage ise: A2, A3, B1, B5.

Charlesi seadus

Prantsuse teadlane Charles tegi eksperimentaalselt kindlaks, et kui gaasi kuumutada nii, et selle maht jääb konstantseks, suureneb gaasi rõhk. Rõhu sõltuvus temperatuurist on järgmine:

R(t) = lk 0 (1 + b t), (3.6)

Kus R(t) – rõhk temperatuuril t°C; R 0 – rõhk 0 °C juures; b on rõhu temperatuuritegur, mis on kõigi gaaside puhul sama: 1/K.

Lugeja:Üllataval kombel on rõhu b temperatuurikoefitsient täpselt võrdne mahupaisumise temperatuuriteguriga a!

Võtame teatud koguse gaasi ruumalaga V 0 temperatuuril T 0 ja rõhk R 0 . Esimest korda, hoides gaasirõhku konstantsena, soojendame selle temperatuurini T 1 . Siis on gaasil maht V 1 = V 0 (1 + a t) ja survet R 0 .

Teist korda, hoides gaasi mahtu konstantsena, soojendame selle samale temperatuurile T 1 . Siis tekib gaasil rõhk R 1 = R 0 (1 + b t) ja helitugevust V 0 .

Kuna mõlemal juhul on gaasi temperatuur sama, kehtib Boyle-Mariotte'i seadus:

lk 0 V 1 = lk 1 V 0 Þ R 0 V 0 (1 + a t) = R 0 (1 + b t)V 0 Þ

Þ 1 + a t = 1 + b tÞ a = b.

Seega pole üllatav, et a = b, ei!

Kirjutame Charlesi seaduse ümber kujul

.

Võttes arvesse, et T = t°С + 273 °С, T 0 = 273 °C, saame

Temperatuur on keha "soojuse" kvantitatiivne mõõt. Temperatuuri mõistel on süsteemi olekut määravate füüsikaliste suuruste hulgas eriline koht. Temperatuur ei iseloomusta mitte ainult antud keha termilise tasakaalu seisundit. See on ka parameeter, mis võtab sama väärtuse mis tahes kahe või enama keha jaoks, mis asuvad termiline tasakaal omavahel, st. iseloomustab kehade süsteemi termilist tasakaalu. See tähendab, et kui kaks või enam erineva temperatuuriga keha puutuvad kokku, omandavad need kehad molekulide vastasmõju tulemusena sama temperatuuriväärtuse.

Molekulaarkineetiline teooria võimaldab selgitada temperatuuri füüsikalist tähendust. Võrreldes avaldisi (2.4) ja (2.7), näeme, et need langevad kokku, kui paneme

(2.9)

Neid seoseid nimetatakse gaaside molekulaarkineetilise teooria teiseks põhivõrrandiks. Need näitavad, et absoluutne temperatuur on suurus, mis määrab molekulide translatsioonilise liikumise keskmise kineetilise energia; see on molekulide translatsioonilise liikumise energia ja seeläbi molekulide soojusliikumise intensiivsuse mõõt. See on absoluutse temperatuuri molekulaarkineetiline tähendus. Nagu näeme, on keha kuumutamise protsess otseselt seotud kehaosakeste keskmise kineetilise energia suurenemisega. (2.9) põhjal on selge, et absoluutne temperatuur on positiivne suurus: Tähendus nimetatakse absoluutse nulltemperatuuriks. Vastavalt (2.8) peaks absoluutse nulli juures osakeste translatsiooniline liikumine täielikult peatuma ( ). Tuleb aga märkida, et madalatel temperatuuridel gaas kondenseerub. Järelikult kaotavad kõik gaaside kineetilise teooria põhjal tehtud järeldused oma tähenduse. Ja absoluutse nulltemperatuuri juures liikumine ei kao. Elektronide liikumine aatomites ja vabade elektronide liikumine metallides säilivad täielikult isegi absoluutse nulltemperatuuri juures. Lisaks säilib isegi absoluutse nulli juures molekulide sees ja kristallvõre sõlmedes aatomite vibratsiooniline liikumine. Nende võnkumiste olemasolu on seotud nullpunkti energia olemasoluga kvantharmoonilises ostsillaatoris ( ), mida võib pidada ülaltoodud aatomite vibratsioonideks. See energia ei sõltu temperatuurist, mis tähendab, et see ei kao isegi temperatuuril . Madalatel temperatuuridel ei kehti klassikalised ideed liikumisest. Selles valdkonnas toimivad kvantseadused, mille järgi osakeste liikumine ei peatu isegi siis, kui keha temperatuur on langetatud absoluutse nullini. Kuid selle liikumise kiirus ei sõltu enam temperatuurist ja see liikumine ei ole termiline. Seda kinnitab määramatuse printsiip. Kui kehaosakesed olid puhkeasendis, siis nende asukohad (koordinaadid x, y, z) ja impulsid (impulsi projektsioonid p x, p y, p z) oleks täpselt kindlaks määratud jne ja see on vastuolus määramatuse suhetega jne. Absoluutne null ei ole saavutatav. Allpool on näidatud, et absoluutne nulltemperatuur tähendab süsteemi olekut, milles süsteem on madalaima energiaga olekus ja seetõttu selle osakeste liikumise intensiivsuse edasist vähenemist, mis on tingitud selle energia ülekandmisest ümbritsevad kehad pole võimalikud.

Valemi (2.7) saab kirjutada vormile.

See valem võib olla üheaatomilise gaasi absoluutse temperatuuri mõiste määratlus. Väärtusena saab määratleda mis tahes muu süsteemi temperatuuri võrdne temperatuurigaüheaatomiline gaas on selle süsteemiga termilises tasakaalus. Temperatuuri määramine selle valemi abil on õige kuni temperatuurideni, mille juures ei saa enam tähelepanuta jätta gaasiaatomite elektrooniliselt ergastatud olekute esinemise tõenäosust.

Seos (2.8) võimaldab meil kasutusele võtta molekuli nn ruutkeskmise kiiruse, defineerides seda kui

Siis saame

Absoluutse temperatuuri mõiste võib rangemalt kasutusele võtta statistilises füüsikas, kus seda võib käsitleda osakeste statistilise energiajaotuse moodulina. Pange tähele ka seda, et kuna temperatuur, nagu ka rõhk, nagu on näha valemitest (2.7) ja (2.8), määratakse ideaalse gaasimolekuli keskmise kineetilise energiaga, esindavad need statistilisi suurusi ja seetõttu pole mõtet rääkida ühe või väikese arvu molekulide temperatuurist või rõhust.

Absoluutne nulltemperatuur

Absoluutne nulltemperatuur(harvemini - absoluutne nulltemperatuur) – minimaalne temperatuuripiir, mis Universumi füüsilisel kehal võib olla. Absoluutne null on absoluutse temperatuuriskaala, näiteks Kelvini skaala, lähtepunkt. 1954. aastal kehtestas X kaalude ja mõõtude peakonverents termodünaamilise temperatuuriskaala ühe võrdluspunktiga - vee kolmikpunktiga, mille temperatuuriks võeti 273,16 K (täpne), mis vastab 0,01 °C-le, nii et Celsiuse skaalal vastab temperatuur absoluutsele nullile –273,15 °C.

Absoluutse nulli lähedal täheldatud nähtused

Absoluutsele nullile lähedasel temperatuuril võib makroskoopilisel tasemel täheldada puhtalt kvantefekte, näiteks:

Märkmed

Kirjandus

• G. Burmin. Rünnak absoluutsele nullile. - M.: "Lastekirjandus", 1983

Vaata ka

Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.

• Goering
• Kšapanaka

Vaadake, mis on "absoluutne nulltemperatuur" teistes sõnaraamatutes:

ABSOLUUTNE NULLTEMPERATUUR- termodünaamiline võrdluspunkt. temp; mis asub 273,16 K allpool vee kolmikpunkti temperatuuri (0,01 ° C) (273,15 ° C alla nulli Celsiuse skaalal (vt TEMPERATUURISKAALID). Termodünaamilise temperatuuriskaala olemasolu ja A. n. T.… … Füüsiline entsüklopeedia

absoluutne nulltemperatuur- termodünaamilise temperatuuriskaala absoluutse temperatuuri näidu algus. Absoluutne nullpunkt asub 273,16ºC allpool vee kolmikpunkti temperatuuri, milleks eeldatakse 0,01ºC. Absoluutne nulltemperatuur on põhimõtteliselt saavutamatu ... ... entsüklopeediline sõnaraamat

absoluutne nulltemperatuur- absoliutusis nulis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos pradžia, esanti 273.16 K toliau trigubojo vandens taško. Pagal trečiąjį termodinamikos dėsnį, absoliutusis nulis nepasiekiamas. vastavusmenys: engl.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Absoluutne nulltemperatuur- Kelvini skaala algnäit on negatiivne temperatuur 273,16 kraadi Celsiuse skaalal... Kaasaegse loodusteaduse algus

ABSOLUUTNE NULL- temperatuur, temperatuurinäidu algus termodünaamilisel temperatuuriskaalal. Absoluutne nullpunkt asub 273,16 °C allpool vee kolmikpunkti temperatuuri (0,01 °C). Absoluutne null on põhimõtteliselt kättesaamatu, temperatuurid on peaaegu saavutatud... ... Kaasaegne entsüklopeedia

ABSOLUUTNE NULL- temperatuur on temperatuuri alguspunkt termodünaamilisel temperatuuriskaalal. Absoluutne null asub 273,16.C allpool vee kolmikpunkti temperatuuri, mille väärtus on 0,01,C. Absoluutne null on põhimõtteliselt kättesaamatu (vt... ... Suur entsüklopeediline sõnaraamat

ABSOLUUTNE NULL- temperatuur, mis väljendab kuumuse puudumist, on võrdne 218 ° C. Vene keele võõrsõnade sõnastik. Pavlenkov F., 1907. absoluutne nulltemperatuur (füüsiline) - madalaim võimalik temperatuur (273,15°C). Suur sõnaraamat...... Vene keele võõrsõnade sõnastik

ABSOLUUTNE NULL- temperatuur, temperatuuri algus termodünaamilisel temperatuuri skaalal (vt TERMODÜNAAMILINE TEMPERATUURI SKAAL). Absoluutne null asub 273,16 °C allpool vee kolmikpunkti (vt KOLMEPUNKTI) temperatuuri, mille puhul see on aktsepteeritud ... ... entsüklopeediline sõnaraamat

ABSOLUUTNE NULL- äärmiselt madal temperatuur, mille juures molekulide termiline liikumine peatub. Ideaalse gaasi rõhk ja ruumala Boyle-Mariotte'i seaduse kohaselt võrdub nulliga ning absoluutse temperatuuri alguseks Kelvini skaalal võetakse... ... Ökoloogiline sõnastik

ABSOLUUTNE NULL- absoluutse temperatuuri loenduse algus. Vastab 273,16° C. Praegu on füüsikalistes laborites suudetud saavutada absoluutset nulli ületavat temperatuuri vaid mõne miljondik kraadi võrra ning seda seaduste järgi saavutada... ... Collieri entsüklopeedia