基本公式的分子动力学的理论和温度的测量

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2019-09-03 15:04:27

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该项研究的过程发生在统计系统,复杂的通过极小的粒子大小和数量巨大的。 来单独考虑每个粒子几乎是不可能的,因此,我们介绍的统计数量:平均速度的颗粒,他们的浓度质量的粒子。 该式特征的状态的系统考虑的微观的参数,称为基本公式的分子动力学理论的气体(ICB).

一些关于平均速度的颗粒

的定义的速度颗粒物先进行实验。 学校的经验的方案,进行了由奥斯特恩并帮助创建的想法的速度的颗粒。 在实验中,我们研究了该运动银原子旋转瓶:第一个固定的安装,然后旋转时,它有一定的角速度。

作为一个结果是,发现速度的分子的银超过声速度为500米/秒。 事实上很有趣的,这样的速度的颗粒物质的人感到困难。

理想的气

继续研究可能的,只有在该系统的参数而确定的直接使用测量的物理设备。 速度测量速度表,但这个想法是附加速表到一个单一的粒子是荒谬的。 直接测量唯一的宏观参数的相关运动的粒子。

的基本方程式的国际法委员会考虑气体的压力。 压力容器壁上创建的打击分子的气体的容器中。 的特殊性气态的问题-在一个相当大的距离之间小小的粒子和他们的相互作用。 这可够直接测量其压力。

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一个理想的气体的物质的状态,在其之间的相互作用的微粒是可以忽略不计,潜在的能量的相互作用趋于零。 有意义只能被认为是能源的运动,速度取决于颗粒。

的基本公式的分子动力学理论的气体

的压力的一个理想的气

识别之间的关系的气压力和速度的颗粒的基本公式的分子动力学的理论的理想的气体。 一颗粒的移动船舶,在一个碰撞墙给她的势头,其价值可以确定的基础上,第二牛顿法:

    <李>F∆t=2m<子>0V<子>X

的改变粒子的动力弹性碰撞相关联的水平的组成部分的速度。 F家庭债务还清部队行动的粒子的墙壁上的一个短暂的时间t;m<子>0<子>家庭债务还清本质的粒子。

的表面区域S的时间∆t经历的所有气体粒子动向的表面速度v<子>X和位于圆筒的Sυ<子>X&Delta;t. 当浓度颗粒n正是一半的分子向移动墙壁,第二的半家庭债务还清在相反的方向。

审议的碰撞粒子,我们可以写牛顿的法律作用的力上的平台:

    <李>F dt=纳米<子>0V<子>X2S∆t

由于气体的压力被定义为的比例的作用的表面垂直到最后一区域,可以这样写:

    <李>P=F: S=纳米<子>0V<子>X2

获得的比率为基本方程式的国际法委员会是无法描述的整个系统,因为它认为该运动只在一个方向。

Maxwell分发

的基本方程式的国际法委员会

频繁的正在进行的冲突的气粒子的墙壁和彼此导致建立一定的统计分布的颗粒的速度(能源). 向所有的速度矢量都同样可能的。 这种分布是叫麦克斯韦的分布。 在1860年这项法律是由乔治。 麦克斯韦的基础上ICB上。 主要参数的分布规律是所谓的速度:有可能对应于最大价值的曲线和标准v<子>HF=√&lsaquo;v2›平均水平的广场的速度的颗粒。

增加的气温相对应的增加速度值。

的假设是,所有的速度是平等的,他们的模块具有相同价值,可以认为:

    <李>&lsaquo;v2›=&lsaquo;v<子>X2›+&lsaquo;v<子>Y2› +&lsaquo;v<子>Z2&rsaquo;其中:&lsaquo;v<子>X2›=&lsaquo;v2›:3

的基本公式的分子动力学的理论考虑到平均气压力为:

    <李>P=纳米<子>0&lsaquo;v2›:3.

它是独特的比例,定义之间的关系微观参数:速度、质粒、粒子浓度和压力的气体。

使用的概念动能粒子的基本公式的分子动力学的理论可以改写不同:

    <李>P=2nm<子>0&lsaquo;v2›:6=2n&lsaquo;E<子>K›: 3

气压力成比例的平均动能的颗粒。

有趣的是,同样数量的气体在密闭容器中进行通信的气压力和能量平均值的运动的粒子。 压力测量,有可能产生的能量测量颗粒。

做什么? 什么价值可能与动能? 这值似乎是温度。

的基本方程式的国际法委员会温家庭债务还清了测量的热状态下的物质。 其量是使用温度计的基础上的预期热膨胀的工作流体(醇、汞)当加热。 温度计的规模是创建的实验。 通常,这是把标签的位置相对应的工作体的一些物理过程中发生的一个恒定的热条件(沸水,融化的冰雪). 不同的温度计具有不同的尺度。 例如,规模摄氏度,华氏。

的基本公式的分子动力学的理论的理想的气体

普遍规模的温

更有趣的观点的独立性的工作流体可被视为气温度计。 他们的规模不取决于这种气体使用。 在这个装置可以分配一个假设的温度趋于零气体压力。 计算表明,这一数值相当于-273,15OC.温度(绝对温度的规模或开尔文的规模)介绍了在1848年。 基本点的规模获得通过,可能的温度为零气体压力。 单一削减比例等于一个单元价值的规模摄氏度。 写的基本公式的分子动力学的理论使用的温度似乎更为便利在研究过程。

的关系的压力和温度

根据经验能够证实的相称性气体压力,要它的温度。 同时澄清说,压力是成正比的颗粒浓度:

    <李>P=安凯特,

在T家庭债务还清是绝对温度,k的一定等于1.38及牛;10-23J/K.

的基本价值具有同样价值的所有气体,是所谓的玻尔兹曼常数。

比较压力的依赖的温和的基本公式的分子动力学的理论气体的排放,我们可以写:

    <李>&lsaquo;E<子>K›=3kT:2

的平均值的动能分子气体比例的温度。 就是说,温度可以作为一个量度动能的运动的粒子。


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