Teplota a pohyb častíc v učebných pomôckach študenta - pomocníkov pri učení

Všetky látky pozostávajú z častíc (atómov, molekúl), ktoré sa pohybujú rôznymi rýchlosťami. Intenzita pohybu častíc závisí od stavu agregácie a teploty. Platí nasledujúce:
Čím vyššia je teplota tela, tým prudšie sa pohybujú častice látky tvoriace telo. Kvantitatívne vzťahy sa získajú spojením základnej rovnice teórie kinetického plynu so stavovou rovnicou ideálneho plynu. Medzi teplotou ideálneho plynu a jeho kinetickou energiou alebo rýchlosťou existujú nasledujúce vzťahy:

E ¯ k i n = 3 2 k ⋅ T alebo 1 2 m ⋅ v 2 ¯ = 3 2 k ⋅ T

Teplotné stupnice

# Teplota # Teplo # Kelvinova stupnica # Teplomer # Celzia # Celzia

Model častíc

#Časticový model #atómy # skupenstvo hmoty # interakcie

Keď je teplota znížená, častice sa pri veľmi nízkych teplotách pohybujú menej prudko a takmer vôbec. Najnižšia možná teplota je teplota, pri ktorej sa už častice nepohybujú. Táto teplota sa nazýva absolútna nula. Je to 0 K alebo -273,15 ° C. Tento absolútny nulový bod je tiež východiskovým bodom pre Kelvinovu stupnicu, ktorú vyvinul anglický prírodovedec LORD KELVIN (1834-1907). KELVIN zistil absolútnu nulu prostredníctvom teoretických úvah o vzťahu medzi teplotou a pohybom častíc. Pokusom sa medzitým podarilo v laboratóriu dosiahnuť teploty blízke absolútnej nule.

Teplota a kinetická energia častíc

Pre ideálny plyn možno vzťahy medzi teplotou a pohybom častíc zaznamenať aj vo forme rovnice.
Pre ideálny plyn platí základná rovnica teórie kinetického plynu vo forme:
p ⋅ V = 2 3 N ⋅ E ¯ kin (1)
Zároveň platí stavová rovnica ideálneho plynu vo forme:
p ⋅ V = N ⋅ k ⋅ T (2)
Ak sa rovná strana rovníc (1) a (2) rovná, jedna získa:

2 3 N ⋅ E ¯ kin = N ⋅ k ⋅ T a skrátením a preusporiadaním: E ¯ kin = 3 2 k ⋅ T (3) E ¯ kin stredná kinetická energia častice k BOLTZMANN konštantná T absolútna teplota

To znamená:
Absolútna teplota tela je mierou strednej kinetickej energie jeho častíc. Platí to T ∼ E ¯ kin .

Keď klesá absolútna teplota, znižuje sa aj pohyblivosť atómov alebo molekúl. Pri absolútnej nule (T = 0) je kinetická energia častíc nulová.
Uvedené vzťahy platia aj pre dvojatómový plyn, pretože pre taký plyn v rovnici (3) musí byť iba faktor 3/2 nahradený faktorom 5/2.

Teplota a rýchlosť častíc

Pre ideálny plyn platí vzťah medzi kinetickou energiou a rýchlosťou častíc:
E ¯ kin = 1 2 m ⋅ v 2 ¯
Ak stotožníte pravú stranu tejto rovnice s pravou stranou vyššie uvedenej rovnice (3), získate:
1 2 m ⋅ v 2 ¯ = 3 2 k ⋅ T alebo m ⋅ v 2 ¯ = 3 k ⋅ T

To znamená:
Absolútna teplota telesa je mierou stredného štvorca rýchlosti jeho častíc. Platí nasledujúce: T ∼ v 2 ¯
Čím rýchlejšie sa častice v priemere pohybujú, tým vyššia je absolútna teplota.

---