Kawm cov txheej txheem tshwm sim hauv cov kab ke txheeb cais yog qhov nyuaj los ntawm qhov tsawg kawg nkaus ntawm cov khoom thiab lawv cov lej loj. Nws yog qhov ua tau tsis yooj yim sua kom xav txog txhua qhov sib cais, yog li ntawd, cov lej txheeb cais tau qhia: qhov nruab nrab ceev ntawm cov khoom, lawv cov concentration, particle loj. Cov qauv uas qhia txog lub xeev ntawm lub cev, suav nrog kev ntsuas qhov ntsuas me me, yog hu ua qhov sib npaug ntawm molecular-kinetic txoj kev xav ntawm gases (MKT).
me ntsis txog qhov nruab nrab particle ceev
Kev txiav txim siab qhov nrawm ntawm cov khoom yog thawj zaug ua kev sim. Ib qho kev sim paub zoo los ntawm tsev kawm ntawv cov ntaub ntawv kawm, ua los ntawm Otto Stern, ua rau nws muaj peev xwm tsim tau ib lub tswv yim ntawm particle velocities. Thaum lub sij hawm kev sim, cov lus tsa suab ntawm cov nyiaj atoms nyob rau hauv rotating cylinders tau kawm: ua ntej, nyob rau hauv ib tug nyob ruaj ruaj lub xeev ntawm lub installation, ces thaum nws tig nrog ib tug tej yam angular tshaj tawm.
Raws li qhov tshwm sim, nws tau pom tias qhov ceev ntawm cov nyiaj molecules tshaj qhov ceev ntawm lub suab thiab yog 500 m / s. Qhov tseeb yog qhov nthuav heev, vim nws nyuaj rau ib tus neeg kom hnov qhov nrawm ntawm kev txav ntawm cov khoom hauv cov khoom.
Ideal gas
Tshawb nrhiav txuas ntxivNws zoo nkaus li ua tau tsuas yog nyob rau hauv ib qho system uas nws tsis tuaj yeem txiav txim siab los ntawm kev ntsuas ncaj qha siv cov cuab yeej siv lub cev. Kev ntsuas ceev yog ntsuas nrog lub ntsuas ntsuas, tab sis lub tswv yim ntawm kev txuas lub ntsuas ntsuas mus rau ib qho yog qhov tsis txaus ntseeg. Tsuas yog ib qho macroscopic parameter cuam tshuam nrog particle motion tuaj yeem ntsuas ncaj qha.
Xav txog roj siab. Lub siab ntawm cov phab ntsa ntawm lub nkoj yog tsim los ntawm kev cuam tshuam ntawm cov molecules ntawm cov pa roj hauv lub nkoj. Lub peculiarity ntawm gaseous lub xeev ntawm teeb meem yog nyob rau hauv txaus loj nyob deb ntawm cov hais thiab lawv me me kev sib raug zoo nrog ib leeg. Qhov no tso cai rau koj ntsuas nws qhov siab.
Txhua qhov kev cuam tshuam ntawm lub cev yog tus cwj pwm los ntawm lub zog muaj peev xwm thiab lub zog kinetic ntawm kev txav. Gas tiag tiag yog ib tug complex system. Kev hloov pauv ntawm lub zog muaj peev xwm tsis qiv nws tus kheej mus rau systematization. Qhov teeb meem tuaj yeem daws tau los ntawm kev qhia tus qauv uas nqa cov yam ntxwv ntawm cov pa roj, cheb ib sab ntawm qhov nyuaj ntawm kev sib cuam tshuam.
Ideal gas yog lub xeev ntawm qhov teeb meem uas kev sib cuam tshuam ntawm cov khoom tsis zoo, lub peev xwm ntawm kev sib cuam tshuam zoo li xoom. Tsuas yog lub zog ntawm cov lus tsa suab, uas nyob ntawm qhov ceev ntawm cov khoom, tuaj yeem suav hais tias tseem ceeb.
Ideal gas siab
Qhia txog kev sib raug zoo ntawm cov roj siab thiab qhov nrawm ntawm nws cov khoom tso cai rau qhov sib npaug ntawm MKT ntawm cov roj zoo tagnrho. Ib qho khoom txav mus rau hauv lub nkoj, raws li qhov cuam tshuam nrog phab ntsa, hloov mus rau nws qhov kev xav, tus nqi uas tuaj yeem txiav txim siab raws li txoj cai thib ob. Newton:
F∆t=2m0vx
Hloov pauv ntawm lub zog ntawm cov khoom thaum lub sijhawm elastic cuam tshuam nrog kev hloov pauv hauv kab rov tav ntawm nws qhov nrawm. F yog lub zog ua los ntawm sab ntawm cov khoom ntawm phab ntsa rau lub sijhawm luv t; m0 – particle mass.
Txhua cov pa roj sib tsoo nrog thaj tsam S nyob rau lub sijhawm ∆t, txav mus rau ntawm qhov chaw nrog ceev vx thiab nyob rau hauv ib lub tog raj kheej ntawm ntim Sυ xΔt. Ntawm particle concentration n, raws nraim ib nrab ntawm cov molecules txav mus rau ntawm phab ntsa, lwm ib nrab txav mus rau qhov opposite direction.
Tom qab xav txog kev sib tsoo ntawm tag nrho cov khoom, peb tuaj yeem sau Newton txoj cai rau lub zog ua haujlwm ntawm thaj chaw:
F∆t=nm0vx2S∆t
Vim tias roj siab txhais tau tias yog qhov sib piv ntawm lub zog ua haujlwm perpendicular rau saum npoo rau thaj tsam tom kawg, peb tuaj yeem sau:
p=F: S=nm0vx2
Qhov kev sib raug zoo raws li qhov sib npaug ntawm MKT tsis tuaj yeem piav qhia tag nrho cov kab ke, txij li tsuas yog ib qho kev taw qhia ntawm kev txiav txim siab.
Maxwell distribution
Nruam kev sib tsoo ntawm cov pa roj nrog cov phab ntsa thiab ib leeg ua rau tsim kom muaj qee qhov kev faib tawm ntawm cov khoom raws li kev tshaj tawm (lub zog). Cov lus qhia ntawm txhua qhov nrawm vectors tig tawm kom muaj qhov sib npaug. Qhov kev faib tawm no hu ua Maxwell distribution. Xyoo 1860 qhov qauv no yogmuab los ntawm J. Maxwell raws li MKT. Cov tsis tseem ceeb ntawm txoj cai kev faib khoom yog hu ua velocities: tej zaum, sib haum mus rau qhov siab tshaj plaws tus nqi ntawm qhov nkhaus, thiab hauv paus-mean-square vkv=√‹v2 › - lub ntsiab lus square ntawm particle tshaj tawm.
Npaj rau hauv cov pa kub sib npaug kom nce nrawm.
Raws li qhov tseeb tias txhua qhov nrawm sib npaug, thiab lawv cov qauv muaj nqi tib yam, peb tuaj yeem xav tias:
‹v2›=‹vx2› + ‹v y2› + ‹vz2›, from: ‹ vx2›=‹v2›: 3
Qhov sib npaug ntawm MKT, suav nrog tus nqi nruab nrab ntawm cov roj siab, yog:
p=nm0‹v2›: 3.
Txoj kev sib raug zoo no yog qhov tshwj xeeb uas nws txiav txim siab kev sib raug zoo ntawm microscopic tsis: ceev, particle loj, particle concentration thiab roj siab feem ntau.
Siv lub tswv yim ntawm lub zog kinetic ntawm cov khoom, cov kab zauv yooj yim ntawm MKT tuaj yeem rov sau dua txawv:
p=2nm0‹v2›: 6=2n‹Ek›: 3
Lub siab ntawm cov roj yog proportional rau qhov nruab nrab tus nqi ntawm lub zog kinetic ntawm nws cov khoom.
Kub
Ntxim qab kawg, rau qhov tsis tu ncua ntawm cov roj hauv lub nkoj kaw, ib tus tuaj yeem cuam tshuam cov roj siab thiab qhov nruab nrab tus nqi ntawm lub zog particle zog. Hauv qhov no, lub siab tuaj yeem ntsuas tau los ntawm kev ntsuas lub zogparticles.
Yuav ua li cas? Tus nqi dab tsi tuaj yeem piv nrog lub zog kinetic? Qhov kub thiab txias dhau los ua tus nqi zoo li no.
Kub yog ib qho kev ntsuas ntawm thermal lub xeev ntawm cov khoom. Txhawm rau ntsuas nws, tus pas ntsuas kub yog siv, lub hauv paus ntawm uas yog lub thermal expansion ntawm cov dej ua haujlwm (cawv, mercury) thaum rhuab. Lub ntsuas kub ntsuas ntsuas yog tsim los sim. Feem ntau, cov qhab nia tau muab tso rau ntawm nws sib raug rau txoj haujlwm ntawm cov kua dej ua haujlwm thaum lub sijhawm ua haujlwm ntawm lub cev tshwm sim ntawm qhov ntsuas kub tsis tu ncua (dej boiling, melting ice). Cov ntsuas kub sib txawv muaj qhov sib txawv. Piv txwv li, Celsius, Fahrenheit.
ntsuas kub thoob ntiaj teb
Gas ntsuas kub tuaj yeem suav tias yog qhov nthuav dav ntxiv ntawm kev ywj pheej los ntawm cov khoom ntawm cov dej ua haujlwm. Lawv qhov ntsuas tsis nyob ntawm seb hom roj siv. Nyob rau hauv xws li ib tug ntaus ntawv, ib tug muaj peev xwm hypothetically ib leeg tawm ntawm qhov kub thiab txias ntawm cov pa roj siab mus rau xoom. Kev suav qhia tias tus nqi no sib raug rau -273.15 o C. Qhov ntsuas kub (qhov ntsuas kub tsis txaus lossis Kelvin nplai) tau qhia hauv xyoo 1848. Qhov ua tau kub ntawm xoom roj siab tau raug coj los ua lub ntsiab lus tseem ceeb ntawm qhov ntsuas no. Ib ntu ntu ntawm qhov ntsuas yog sib npaug rau chav tsev tus nqi ntawm Celsius nplai. Nws zoo li yooj yim dua los sau cov kab zauv MKT yooj yim siv qhov kub thiab txias thaum kawm cov txheej txheem roj.
Kev sib raug zoo ntawm qhov siab thiab qhov kub thiab txias
Empirically, koj tuaj yeem txheeb xyuas qhov ntawdproportionality ntawm roj siab rau nws kub. Tib lub sijhawm, nws tau pom tias lub siab yog ncaj qha proportional rau qhov concentration ntawm cov khoom:
P=nkT,
qhov twg T yog qhov kub thiab txias, k yog qhov sib npaug ntawm 1.38•10-23J/K.
Tus nqi tseem ceeb, uas muaj tus nqi tas li rau txhua qhov roj, hu ua Boltzmann tas li.
Sib piv qhov kev cia siab ntawm qhov kub thiab txias thiab qhov sib npaug ntawm MKT gases, peb tuaj yeem sau:
‹Ek›=3kT: 2
Tus nqi nruab nrab ntawm lub zog kinetic ntawm kev txav ntawm cov roj molecules yog proportional rau nws qhov kub thiab txias. Ntawd yog, qhov kub thiab txias tuaj yeem ua qhov ntsuas ntawm lub zog kinetic ntawm particle motion.
