Термодинамические параметры

При определении свойств тела обычно используют величины, которые можно найти из опыта. Эти величины, характеризующие состояние тела, называют параметрами состояния. К ним относят температуру, давление, плотность (или для данной массы - объ­ем). Температура - величина, характеризующая степень нагретости тела. Она является физической величиной, характеризую­щей состояние термодинамического равновесия системы тел. Тем­пература всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии, одинакова. Более высокой температурой обладают тела, у которых средняя кинетическая энергия атомов и моле­кул выше. Эту величину и полагают пропорциональной темпера­туре, считая частиц мерой температуры . В действитель­ности принято определять как 2/3 -от этой энергии:

(7.1)

При атом измеряется в джоулях (Дж).

На практике пользуются условной единицей - градусом, который, определяется как 0,01 часть разности между темпера­турами кипения и замерзания воды при атмосферном давлении.

Переводной коэффициент, указывающий сколько Дж в одном градусе, называется постоянной Больцмана и равен Дж/град. Тогда соотношение между (град.) и (Дж) будет:

(7.2)

Определенная так температура всегда постоянная, ее на­зывают абсолютной температурой или температурой по термоди­намической шкале. За единицу абсолютной температуры в СИ принят кельвин (К). В этой шкале температура замерзания воды равна 273,15 К. Наряду с абсолютной шкалой на практике поль­зуются шкалой Цельсия (,С), в которой за нулевую точку принята температура замерзания воды. Таким образом, темпера­тура по обеим шкалам связана соотношением , ( C = I К).

Давление, производимое молекулами газа или жидкости на стенки сосуда, обусловлено столкновениями их со стенками со­суда. Сталкиваясь со стенками, они передают им некоторый импульс, его изменение за 1 с определяет силу, действующую на стенку. Сила, отнесенная к единице поверхности, есть давле­ние, производимое на стенку.

Плотность, как известно, - отношение массы к объему, обратная ей величина выражает объем единицы массы или удельный объем.

Из перечисленных величин лишь две могут быть заданы про­извольно, а третья определяется как функция первых двух.

Функциональная зависимость, связывающая друг с другом давле­ние, объем и температуру (для данной массы), называется уравнением состояния тела и является одним из важнейших соотно­шений я. молекулярной физике.

Идеальный газ

Наиболее простыми свойствами, которые можно описать уравнением состояния, обладает газ, находящийся в таких ус­ловиях, что взаимодействие между эго молекулами можно не учитывать. Такой газ, у которого молекулы можно принять за материальные точки и можно пренебречь их размерами и силами взаимодействия между ними, называют идеальным. Столкновения между молекулами такого газа происходят как столкновения упругих шаров.