Температура и тепловое равновесие. Определение температуры.

ТЕМПЕРАТУРА. ТЕПЛОВОЕ РАВНОВЕСИЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ.

10 класс

базовый курс

ТЕМПЕРАТУРА – МАКРОСКОПИЧЕСКИЙ ПАРАМЕТР.

Температу́ра — физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное понятие о различной степени нагретости тел.

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Тепловое равновесие- такое состояние тел, при котором все макроскопические параметры сколь угодно долго остаются неизменными.

Температура системы остается постоянной.

ШКАЛА ЦЕЛЬСИЯ

Градус Цельсия назван в честь  шведского  учёного 

Андерса  Цельсия , предложившего в  1742 году  новую 

шкалу для измерения температуры.

  За ноль по шкале Цельсия принималась  точка плавления   льда , а за 100°  точка  кипения   воды  при стандартном атмосферном давлении.

Изначально Цельсий за 100° принял

температуру таяния льда, а за 0° — температуру кипения воды. 

И лишь позднее его современник  Карл  Линней «перевернул» эту шкалу

Работа с учебником стр. 197

• Почему расстояния между двумя соседними отметками спиртового и ртутного термометра разные?
• Какое вещество надо выбрать, чтобы избавиться от этой зависимости?

ГАЗЫ В СОСТОЯНИИ ТЕПЛОВОГО РАВНОВЕСИЯ

0С

Все газы имеют одинаковую температуру 0 °С. Давления газов р, их объёмы V и число молекул N различны. 

100С

Величина Θ растёт с повышением температуры . 

• Вместо температуры Θ, выражаемой в энергетических единицах, введём температуру, выражаемую в привычных для нас градусах.
• Будем считать величину Θ прямо пропорциональной температуре Т, измеряемой в градусах:
• Θ = kТ,
• где k — коэффициент пропорциональности.
• Т- абсолютная температура

«Наибольшая или последняя степень холода», существование которой предсказывал Ломоносов.

Предельную температуру, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объёме или при которой объём идеального газа стремится к нулю при неизменном давлении, называют  абсолютным нулём температуры .

ШКАЛА КЕЛЬВИНА ( АБСОЛЮТНАЯ)

• Английский учёный У. Томсон (лорд Кельвин) (1824—1907) ввёл абсолютную шкалу температур. Нулевая температура по абсолютной шкале (её называют также  шкалой Кельвина ) соответствует абсолютному нулю, а каждая единица температуры по этой шкале равна градусу по шкале Цельсия.
• 1С=1К

Коэффициент Больцмана

Θ100 - Θ0 = k(T2 -T1),

Θ 100  - Θ 0  = k • 100 K = (5,14 - 3,76) • 10 -21  Дж.

Связь абсолютной шкалы Кельвина со шкалой Цельсия

• при 0 °С kT 1  = 3,76 • 10 -21  Дж, то

Т (К) = (t+ 273) (°С).

Важно  Изменение абсолютной температуры ΔТ равно изменению температуры по шкале Цельсия Δt: ΔТ(К) = Δt (°С).

Температура — мера средней кинетической энергии молекул.

Средняя кинетическая энергия хаотичного поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре .

ОТВЕТИМ НА ВОПРОСЫ.

• 1. На каком основании можно предполагать существование связи между температурой и кинетической энергией молекул?

• 2. Как связаны объём, давление и число молекул различных газов в состоянии теплового равновесия?
• 3. Чему равен абсолютный нуль температуры по шкале Цельсия?
• 4. Какие преимущества имеет абсолютная шкала температур по сравнению со шкалой Цельсия?

ОТВЕТИМ НА ВОПРОСЫ

• 5. Каков физический смысл постоянной Больцмана? Можно ли её определить теоретически, не обращаясь к эксперименту?
• 6. Как зависит от температуры средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа?
• 7. Почему концентрация молекул всех газов одна и та же при одинаковых давлениях и температурах?
• 8. Как зависит средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул от их массы?

Задания базового уровня

• А1.  Температура газа в сосуде равна 2 °С. По абсолютной шкале температур это составляет
• 1) 136,5 К       2) 271 К       3) 275 К       4) 546 К
• А2.  На рисунке показана часть шкалы комнатного термометра. Определите абсолютную температуру воздуха в комнате.
• 1) 22 °С       2) 18 °С       3) 295 К       4) 291 К

Задания базового уровня

• А3.   Как изменится средняя кинетическая энергия теплового движения одноатомного идеального газа при повышении его температуры в 2 раза?

• 1) увеличится в 4 раза     3) уменьшится в 2 раза  2) увеличится в 2 раза     4) уменьшится в 4 раза
• А4.  В закрытом сосуде абсолютная температура идеального газа уменьшилась в 3 раза. При этом давление газа на стенки сосуда
• 1) увеличилось в 9 раз     3) уменьшилось в √3 раза  2) уменьшилось в 3 раза     4) не изменилось