Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка):
34
ТЕМПЕРАТУРА
[ГЛ. [
Таблица I
Реперные точки МПТШ-68 Температура
К °С
Опорная Тройная точка Н20 273,16 0,01
Тройная точка Н2 *) 13,8! —259,34
Точка кипения Н2 *) при 25 '70 а гк 1 7.042 —256,108
Точка кипения Н2 *) 20,28 —252,87
<L> 3 Тройная точка ()., 54,361 —218,789
к tr Точка кипения О» 90,188 —182,962
К т Точка кипения Н20 373,15 100
Си Точки затвердевания
с Sn 505,1181 231,9681
Zn 692.73 419,58
Ag 1235,08 961,93
Au 1337,58 1064,43
Точка кипения 4Не 4,215 —268,935
Тройная точка N2 63,148 —210,002
Точка кипения N2 77,348 — 195,802
Точка сублимации С02 194,674 -78,476
Точка затвердевания Hg 234,288 -38,862
Точка замерзания НгО 273,15 0
Тройная точка феноксибензкна 300,02 26,87
Точки затвердевания
In 429,784 156,634
Bi 544,592 271,442
си Cd 594,258 321,108
3 а: Pb 600,652 327,502
3* 3* Точки кипения
О* Hg 629,81 356,66
(2 га S 717,824 444,674
Точки затвердевания эвтектики Си—А1 821,38 548,23
Sb 903,89 630,74
AI 933,52 660,37
Си 1357,6 1084,5
Ni 1728 1455
Со 1767 1494
Pd 1827 1554
Pt 2045 1772
Rh 2236 1963
Ir 2720 2447
W 3660 3387
*) Равновесная смесь орто- и параиодорода.
Примечание. За исключением температур тройных точек и температуры 17,042 К приведенные в этой таблице значения относятся к давлению в одну стандартную атмосферу.
ЗАКОНЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ
35
pt 10 Rh/Pt. Если один спай термопары находится при температуре
0 °С, то температура t другого спая связана с электродвижущей силой Ш термопары соотношением
<& = a -f Ы + сР,
где постоянные а, Ь, с вычисляются из измерений э. д. с. в точках затвердевания сурьмы, серебра и золота.
В реперных точках Международная практическая температурная шкала согласуется очень точно с термодинамической шкалой. В промежутках между ними расхождения с термодинамической шкалой настолько малы, что ими в большинстве практических измерений можно пренебречь.
Выше температуры затвердевания золота применяется оптический пирометр, проградуированный с помощью законов теплового излучения тел.
Для установления температурной шкалы в диапазоне 0,8 — 5 К, как правило, используют измерения давления насыщенных паров гелия. Ниже 0,8 К температура обычно определяется путем измерений либо давления паров редкого изотопа 3Не (до 0,4 К), либо магнитной восприимчивости некоторых парамагнитных солей (—до 10~3 К).
§ 7. Законы идеальных газов
1. Идеальными называются газы, строго подчиняющиеся законам Бойля—Мариотта и Гей-Люссака. Эти законы выражаются уравнениями (4.1) и (4.3) при дополнительном условии, что постоянная а одинакова для всех идеальных газов. Все прочие газы называются реальными.
Уравнение (4.1), связывающее температуру, давление и объем идеального газа в состоянии теплового равновесия, называется его уравнением состояния. Входящая в это уравнение постоянная С пропорциональна массе и зависит от химической природы газа. Введем для измерения количества вещества новую единицу — моль, масса которой различна для различных веществ. Молем какого-либо вещества называется количество этого вещества, содержащее столько молекул, сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода С12. Тысяча молей называется киломолем. Таким образом, но определению, в одном моле различных веществ содержится одно и то же число молекул. В кинетической теории газов будет показано, что для идеальных газов справедлив закон Авогадро. Согласно этому закону в одинаковых объемах идеальных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одно и то же число молекул. Отсюда следует, что при одинаковых температурах произведение PV для одного моля различных идеальных газов имеет одно и то же значение. На этом основано измерение абсолютной величины
36
ТЕМПЕРАТУРА
[ГЛ. I
моля в граммах, а также молекулярных масс газов. Найдено, что моль кислорода содержит приблизительно 32 г, моль азота — 28 г, моль водорода — 2,016 г и т. д. Эти числа в то же время дают значения молекулярных масс соответствующих веществ.
До 1961 г. определение моля и молекулярных масс основывалось на кислородной шкале. Существовало две кислородных шкалы: физическая и химическая. В физической шкале основному изотопу кислорода О1® приписывалась атомная масса точно 16. В химической шкале принималось, что средняя атомная масса естественной смеси изотопов кислорода равна точно 16. Однако при масс-спектрометрических измерениях более удобна углеродная шкала, так как углерод дает гораздо больше различных соединений, чем кислород. Углеродная шкала и была принята в 1961 г. Международным союзом по чистой и прикладной химии. В этой шкале изотопу углерода С12 приписывается атомная масса точно 12. Углеродная шкала очень мало отличается от физической кислородной шкалы.
Для одного моля или одного киломоля идеального газа уравнение состояния запишется в виде
pV = RT, (7.1)
где постоянная R, ввиду закона Авогадро, имеет одно и то же значение для всех газов. Но это было указано Д. И. Менделеевым (1834—1907). Уравнение (7.1) обычно называют уравнением Клапейрона (1799—1864) или Менделеева — Клапейрона, а постоянную R — универсальной газовой постоянной. Ее численное значение можно найти, измерив объем V моля идеального газа при нормальном давлении (Р = 1,01325-10® дин/см2) и при температуре 0 °С (Т = 273,15 К). По современным данным V = (22413,6 ± ± 0,9) см3/моль. Используя это значение, нетрудно получить R = (8,31434 ± 0,00035) • 107 эрг/(К-моль) =(8,31434 ± ±0,00035) Дж/(К-моль) = 0,0821 л-атм/(К-моль).
