Temperatura, w termodynamice tzw. temperatura bezwględna T - wielkość charakteryzująca stan równowagi termodynamicznej, definiowana jako odwrotność pochodnej entropii S względem energii E: 1/T = ∂S/∂E. W klasycznej fizyce statystycznej T jest miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek (można wykazać tożsamość obu definicji). Jednostką temperatury w układzie SI jest kelwin (temperaturę bezwzględną w krajach anglosaskich wyraża się czasem w stopniach Rankine'a). Używane na co dzień pojęcie temperatury oznacza temperaturę względną, o zerze zdefiniowanym w sposób arbitralny - w różnych krajach stosuje się różne jednostki, jak stopień Celsjusza ( deg), Fahrenheita (Fahrenheita skala), Réamura.
Podstawowe jednostki pomiaru temperatury
Kelwin, K, jednostka temperatury w układzie SI, stopień w skali bezwzględnej (Kelvina skala temperatury), T[K]=T[C]+273,15C.
Celsjusza stopień, C, jednostka temperatury termometrycznej w skali Celsjusza (A. Celsjusz), w której temperaturę wrzenia czystej wody pod ciśnieniem normalnym określa się jako 100C, a 0C to temperatura zamarzania czystej wody pod tym samym ciśnieniem. Stopień Celsjusza równy jest stopniowi w skali Kelvina (1C= 1K ), a zero w skali Celsjusza to 273,15 K. Deg, degre, oznaczenie różnicy jednego stopnia temperatury w skalach Celsjusza i Kelvina. 1 deg = 1C = 1 K.
Fahrenheita skala, skala temperatur zaproponowana w 1725 (G.D. Fahrenheit), w której punktem zerowym jest temperatura zamarzania mieszaniny salmiaku z lodem. Temperaturę w skali Celsjusza TC uzyskuje się z temperatury w skali Fahrenheita TF korzystając ze wzoru: TC = 5/9(TF-32). Woda zamarza w temperaturze +32F, wrze w +212F. Skala Fahrenheita jest obecnie używana w krajach anglosaskich.
Ciepło molowe, ilość ciepła wymieniana z otoczeniem przez 1 mol danej substancji, powodująca jednostkową zmianę temperatury. W przypadku gazów ciepło molowe przyjmuje odmienne wartości - podczas wymiany ciepła w warunkach stałego ciśnienia lub stałej objętości. Dla gazu doskonałego różnica ta równa jest stałej gazowej R, natomiast dla substancji skondensowanych można ją zaniedbać.
Boltzmanna stała, k, uniwersalna stała fizyczna, k = R/NA = (1,380622 0,000059)10-23 J/deg., gdzie R stała gazowa, NA liczba Avogadra. Pojawia się we wszystkich równaniach określających rozkłady energii molekuł.
Maxwella-Boltzmanna rozkład (funkcja rozkładu), funkcja określająca liczbę dN cząstek, dla klasycznego (niekwantowego) układu cząstek (np. gazu jednoatomowego lub gazu cząsteczkowego) będącego w równowadze termodynamicznej.
Jeśli prędkości cząstek zawarte są w przedziale (v,v+dv), a położenia w przedziale (r, r+dr), wtedy:
(…)
… cząstek, dla klasycznego (niekwantowego) układu cząstek (np. gazu jednoatomowego lub gazu cząsteczkowego) będącego w równowadze termodynamicznej.
Jeśli prędkości cząstek zawarte są w przedziale (v,v+dv), a położenia w przedziale (r, r+dr), wtedy:
gdzie: k - stała Boltzmanna, T - temperatura bezwzględna, potencjał chemiczny, (v,r) - energia mechaniczna cząstki.
Po uśrednieniu prędkości z rozkładu…
… są w przedziale (v,v+dv), liczba ta wyraża się wzorem:
gdzie: k - stała Boltzmanna, T - temperatura bezwzględna, N - liczba cząstek w układzie, m - masa cząstki. Maxwella prawo rozkładu uzyskuje się z rozkładu Maxwella-Boltzmanna przez wycałkowanie współrzędnych przestrzennych.
…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)