Molekulová fyzika 2. přednáška „Teplota“.

Prezentace na téma: "Molekulová fyzika 2. přednáška „Teplota“."— Transkript prezentace:

1 Molekulová fyzika 2. přednáška „Teplota“

2 Plynový teploměr Gay-Lussac: °C-1 (ideální plyn)

3 Součinitelé rozpínavosti a roztažnosti pro reálné plyny při tlaku 130 kPa
vodík dusík vzduch helium neon p (103 K-1) 3,659 3,673 3,658 3,660 V (103 K-1) 3,662 3,674 3,661 p – součinitel roztažnosti V – součinitel rozpínavosti

4 Teplota z mikroskopického hlediska
M m – molární hmotnost R – univerzální plynová konstanta v – rychlost molekuly Teplota je pro daný druh plynu jednoznačně určena střední hodnotou kvadrátu rychlosti molekul. Nemá smysl mluvit o teplotě jedné izolované molekuly, ale teplota je veličina, která charakterizuje intenzitu chaotického pohybu souboru molekul. Počet molekul v souboru musí být dostatečně velký, abychom mohli aplikovat statistický přístup.

5 Kinetická energie částic v jednom molu ideálního plynu
1 molekula 1 stupeň volnosti Na každý stupeň volnosti neuspořádaného postupného pohybu molekul plynu, který je ve stavu termodynamické rovnováhy, připadá stejně velká, na druhu plynu nezávislá, střední kinetická energie rovná kBT/ → EKVIPARTIČNÍ TEORÉM PRO JEDNOATOMOVÝ PLYN

6 Obecná formulace ekvipartičního principu
Na každý z kvadratických členů, z nichž se skládá energie molekuly přísluší střední energie rovná kBT/2. i – počet kvadratických členů zdroj problémů (i zajímavých jevů)

7 Energie na jednu částici
Různé typy plynu plyn Vnitřní energie Energie na jednu částici jednoatomový dvouatomový tří (a více) atomový -není započtena energie vibrací u víceatomových molekul.

8 Co na to experiment? jednoatomový plyn → bez problémů
dvouatomové molekuly → přidat Ep je problematické; vyžadovalo by to speciální charakter meziatomových sil Teplota a energie na sobě závisí, ale pro každou látku je tato závislost jiná. Ekvipartiční teorém funguje jen při vysokých teplotách ( 2000 K) ?

9 Co na to experiment? nízké teploty (PL): Ek  T4 (mříž) Ek  T2 (elektronový plyn) Není pravda, že teplota je mírou intenzity pohybu! (Teplota je mírou neuspořádanosti, která připadá na jednotkovou změnu energie.) → do detailů ale nepůjdeme...