Тақырып бойынша ауызша сауалнама. Үй тапсырмасын тексеру.
сабақтың ортасы 30 мин
Тұрақты көлемдегі газ термометрін градуирлеу үшін температураның екі мағынасында (мысалы, 0°C және 100°C) қысымды өлшеуге болады. Графикте
p0 және p100 нүктелерін қойып, олардың арасында тікелей сызық сызуға болады. Осылайша градуирлеу графигін қолдана отырып қысымның басқа мәніне
сәйкес келетін температураны анықтауға болады.
Графикті төменгі қысымды аймаққа қолдану арқылы газ қысымы нөлге тең болатындай кейбір “гипотетикалық” температураны анықтауға болады. Тәжірибе көрсеткендей, бұл температура –273,15°C және ол газдың қасиеттеріне байланысты емес. Тәжірибеде нөлдік қысыммен салқындату арқылы газды алуға болмайды, себебі өте төмен температура кезінде барлық газдар сұйық немесе қатты күйге өтеді.
Ағылшын физигі Уильям Кельвин (Томсон) 1848 жылы жаңа температура шкаласын (Кельвин шка- ласы) салу үшін газ қысымының нөлдік нүктесін қолдануға кеңес берді. Бұл шкалада температура бірлігі Цельсий шкаласымен бірдей, бірақ нөлдік нүкте ауысады:
TК = TС + 273,15.
ХБ жүйесінде Кельвин шкаласындағы температу- раның өлшем бірлігін кельвин деп аталып K әріпімен белгілеу алынған. Мысалы, бөлме температурасы TС = 20°С Кельвин шакаласында TК = 293,15 K. Кельвин шкаласы абсолют температура шкаласы деп аталады. Бұл физикалық теорияларды құру кезінде ең қолайлы болып көрінеді.
Кельвин шкаласын екі нүктеге — мұздың балқу нүктесіне және Цельсий шкаласы сияқты қалыпты атмосфералық қысым кезінде судың қайнау нүкте- сіне байлаудың қажеті жоқ.
Температураның абсолют нөлі деп аталатын газдың нөлдік қысымы нүктесіне қосымша, тағы бір негізгі нүктені қабылдау жеткілікті. Кельвин шкаласы осындай нүкте ретінде судың үштік нүктесі (0,01°C) температурасын қолданады, онда барлық үш фаза тепе-тең (мұз, су және бу) болып келеді. Кельвин шкаласы бойынша үштік нүкте температурасы 273,16 K деп есептеледі.
Жалғасы
Газ термометрлері тәжірибеде қолдану үшін қолайсыз: олар басқа термометрлерді калибрлеу үшін дәлдік стандарт ретінде пайдаланылады.
Осылайша, тұрақты V көлемдегі ыдыста сиретілген газдың қысымы оның абсолют температурасына тікелей пропорционал өзгереді, екінші жағынан, тәжірибе көрсеткендей, тұрақты көлем V және температура T кезінде газ қысымы осы ыдыстағы заттың V көлеміне тікелей пропорционалды түрде өзгереді.
p NN n n, V NAV NA
мұндағы N – ыдыстағы молекулалар саны, NА – Аво- гадро тұрақтысы, n = N/V – молекулалар концентра- циясы (яғни, ыдыс көлемі бірлігіндегі молекулалар саны). Осы қосындыларды біріктіргенде осылай жазуға болады:
p = nkT,
мұндағы k — барлық газ үшін тұрақты өлшем. Оны молекулалық-кинетикалық теорияны құрас- тырушылардың бірі, австрия физигі Л. Больцманның құрметіне Больцман тұрақтысы деп атайды. Больц- ман тұрақтысы – физиканың негізгі тұрақтыларының бірі. Ол ХБ жүйесінде мынаған тең:
k = 1,38·10–23 Дж/K.
p = nkT қатынасын газдардың молекулалық-ки- нетикалық теориясының негізгі теңдеуімен салыс- тыра отырып, сіз мынаны аласыз:
Ek 3 kT .
2
Газ молекулаларының хаостық қозғалысының орта-
ша кинетикалық энергиясы абсолют температураға тікелей пропорционалды.
Осылайша, температура молекулалардың қозғалы- сының орташа кинетикалық энергиясының өлшемі болып табылады.
Молекуланың ілгерілемелі қозғалысының орта- ша кинетикалық энергиясы оның массасына байланысты емес екенін атап өткен жөн. Сұйық- та немесе газда хаосты броундық бөлшектердің массасы броундық бөлшектерінің массасы- нан кіші массасы бар жеке молекулаға ұқсас орташа кинетикалық энергияға ие. Бұл қо-
рытынды ыдыстағы газдардың қоспасы болған кезде, молекулалары әртүрлі массаға ие болған жағдайда қолданылады. Тепе-теңдік жағдайында түрлі газдардың молекулалық қоспаның температурасы- мен анықталған орташа кинетикалық энергиясына ие. Ыдыс қабырғаларына қатысты газдар қысымы қоспасы әр газдың ішінара қысымының қосындысы болады:
p = p1 + p2 + p3 + … = (n1 + n2 + n3 + …)kT,
мұндағы n1, n2, n3, …қатынасы – молекулаларының концентрациясы. Бұл қатынас XIX ғасырдың басында орнатылған молекулялық-кинетикалық теорияның Дальтон заңын көрсетеді: химиялық әсерлесетін газдардың қоспасындағы қысым олар- дың жеке қысымдарының қосындысына тең.
