Презентация к уроку " Температура и тепловое равновесие"

УРОК ФИЗИКИ

• Температура

ПОВТОРЕНИЕ

• 1. Назвать основные положения МКТ
• 2. Что называется диффузией и от чего она зависит?
• 3. От чего зависит скорость молекул?
• 4. От чего зависит агрегатное состояние вещества?
• 5. Назовите макроскопические и микроскопические параметры.

ТЕПЛОВОЕ РАВНОВЕСИЕ

• Тепловое равновесие – это такое состояние системы тел, находящихся в тепловом контакте, при котором не происходит теплопередачи от одного тела к другому, и все макроскопические параметры тел остаются неизменными .

ТЕМПЕРАТУРА

При тепловом равновесии в системе не меняются объем и давление , не изменяются агрегатные состояния вещества, концентрации веществ. Но микроскопические процессы внутри тела не прекращаются и при тепловом равновесии: меняются положения молекул, их скорости при столкновениях. В системе тел, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, объемы и давления могут быть различными, а температуры обязательно одинаковы. Таким образом, температура характеризует состояние термодинамического равновесия изолированной системы тел.

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

• Для измерения температуры служат специальные приборы - термометры . Их действие основано на том факте, что при изменении температуры, изменяются и другие физические параметры тела, например, такие, как давление и объем .

ШКАЛА ТЕРМОМЕТРА

Шкала Цельсия:

0 о С - точка таяния льда

100 о С - точка кипения воды

- 273 о С - самая низкая

температура в природе

создатели шкалы "Цельсия"

Шведский естествоиспытатель

Карл Линней

Шведский ученый

Андерс Цельсий

ГАЗОВЫЙ ТЕРМОМЕТР

Особое место в физике занимают газовые термометры , в которых термометрическим веществом является разреженный газ (гелий, воздух) в сосуде неизменного объема, а термометрической величиной – давление газа p . Опыт показывает, что давление газа (при V  = const) растет с ростом температуры, измеренной по шкале Цельсия.

Зависимость давления газа от температуры при V  = const.

Экстраполируя график

в область низких

давлений, можно

определить некоторую

«гипотетическую» температуру, при которой давление газа стало бы равным нулю . Опыт показывает, что эта температура равна –273,15 °С и не зависит от свойств газа . Невозможно на опыте получить путем охлаждения газ в состоянии с нулевым давлением, так как при очень низких температурах все газы переходят в жидкие или твердые состояния.

ШКАЛА КЕЛЬВИНА

• Английский физик У. Кельвин в 1848 г. предложил использовать точку нулевого давления газа для построения новой температурной шкалы ( шкала Кельвина ). В этой шкале единица измерения температуры такая же, как и в шкале Цельсия, но нулевая точка сдвинута:

T  =  t  + 273

• В системе СИ принято единицу измерения температуры по шкале Кельвина называть кельвином и обозначать буквой K . Например, комнатная температура t  = 20 °С по шкале Кельвина равна T  = 293 К .
• Температурная шкала Кельвина называется абсолютной шкалой температур . Она оказывается наиболее удобной при построении физических теорий.

СРАВНЕНИЕ ШКАЛ ЦЕЛЬСИЯ И КЕЛЬВИНА

АБСОЛЮТНЫЙ НОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

– предельная температура, при которой давление идеального газа обращается в ноль при данном объеме или объём идеального газа стремится к нулю при неизменном давлении

ТЕМПЕРАТУРА – МЕРА КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МОЛЕКУЛ

• Средняя кинетическая энергия движения молекул пропорциональна абсолютной температуре

• средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы не зависит от ее массы . Броуновская частица, взвешенная в жидкости или газе, обладает такой же средней кинетической энергией, как и отдельная молекула, масса которой на много порядков меньше массы броуновской частицы.

ТЕМПЕРАТУРА И ДАВЛЕНИЕ

р = nkT

k = 1,38 ·10 Дж/К - постоянная Больцмана

Следствия :

1. при одинаковых давлениях и температурах концентрация молекул у всех газов одинакова

2. для смеси двух газов давление равно

р = р 1 + р 2

– 23

ИТОГИ УРОКА

• 1. Что такое «тепловое равновесие»?
• 2. Какую роль играет температура при теплообмене?
• 3. Как можно измерить температуру?
• 4. Как создана шкала Цельсия?
• 5. Что такое «абсолютный ноль»?
• 6. Какая связь между температурой по Цельсию и по Кельвину?

ЗАДАЧИ

• 1 . Какова энергия теплового движения молекулы кислорода при температурах 60ºС и молекулы азота при – 60ºС?

• 2. Какова концентрация молекул газа при нормальных условиях? ( температура 0ºС и давление 100кПа)

1. Какова энергия теплового движения молекулы кислорода при температурах 60ºС и молекулы азота при – 60ºС?

• Дано: Решение

t 1 = 60 ºC Т 1 = 60 + 273 = 333К

t 2 = - 60ºC Т 2 = - 60 +273 = 213К

E 1 - ? Е = 1,5кТ

E 2 - ? Е 1 = 1,5·1,38·10ˉ²³·333 = 6,9·10 Дж

Е 2 = 1,5·1,38·10ˉ²³·213 = 4,4·10 Дж

– 21

– 21

2. Какова концентрация молекул газа при нормальных условиях? ( температура 0ºС и давление 100кПа)

• Дано: СИ Решение

t = 0 ºC 273K p = nkT n = p/kT

p = 100кПа 10 Па

n - ?

5

ТЕСТ

1

2

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

• § 64, 65