Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Смородинский Я.А. -> "Температура" -> 19

Температура - Смородинский Я.А.

Смородинский Я.А. Температура — Температура, 1981. — 160 c.
Скачать (прямая ссылка): temperatura1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 13 14 15 16 17 18 < 19 > 20 21 22 23 24 25 .. 58 >> Следующая

приписано определенное значение температуры. Такая шкала, конечно, не
вполне совпадает с термодинамической, так как температура опорных точек
на самом деле не абсолютно точна. Расхождение между МПТШ68 и
термодинамической шкалой в районе кипения воды составляет 0,004- 0,005 К.
Таким образом, при измерении температуры в обычных лабораториях допускают
ошибку в несколько десятых процента. Температура, по-видимому, есть самая
неточная величина из тех, с которыми мы встречаемся почти на каждом шагу.
Даже самые точные измерения дают ошибку 5-10~8 %, Такую же точность имеет
известное сейчас значение универсальной газовой постоянной: R = 8,340 dh
0,0022. К этому же типу величин относится и современное значение
механического эквивалента тепла, у которого известно лишь четыре знака: 1
калория = 4,184 ± 0,0026 джоуля.
Прецизионные тепловые измерения остаются и сейчас одними из самых трудных
измерений в физической лаборатории.
кинетическая теория газов
Пытаться описывать движение каждого атома в отдельности - дело
безнадежное, да и не нужное: никакой прибор не может уследить за всеми
атомами. Еще в середине XIX века поняли, что к системам, состоящим из
очень большого числа частиц, надо подходить с точки зрения теории
вероятностей, рассматривая не свойства отдельных атомов, а усредняя эти
свойства по большой их совокупности.
53
Во второй половине XIX века возникла новая наука- статистическая физика,
достигшая своего расцвета в работах Больцмана и Гиббса.
Однако первые идеи зародились раньше. В этой связи стоит рассказать о
замечательной истории англичанина Ватерстона.
В 1845 г. в английскую академию наук (ее называют Королевским обществом)
была представлена работа Ватерстона. В ней было показано, что давление
газа на стенки сосуда можно объяснить ударами атомов.
Хотя сама идея о том, что газ состоит из атомов, была не нова, мало кто
принимал всергез утверждения, что атомы могут свободно двигаться в сосуде
от стенки к стенке, а упругие свойства газа мож1 о свести просто к
классической механике атомов. Работа Ватерстона не понравилась членам
ученого общества и была ими отклонена. Лишь много лет спустя ее нашел в
архиве Рэлей *) и опубликовал в 1892 г. в журнале "Философские сообщения
Королевского общества", который выходит и в наши дни.
Рэлей, между прочим, заметил, что Ватерстон поступил непредусмотрительно,
не рассказав в начале статьи о своих предшественниках. Между тем еще Д.
Бернулли в 1727 г. писал о связи давления газа с квадратом скорости
движения его частиц. Если бы Ватерстон упомянул своего великого
предшественника, то, как писал Рэлей, у рецензента Королевского общества
не хватило бы смелости объявить работу "бессмысленной, непригодной даже
для чтения перед обществом".
Это был печальный эпизод для физики. То, что было сделано одним человеком
и осталось незамеченным, было открыто впоследствии лишь в результате
работы нескольких человек, а окончательная формула была написана
Максвеллом только в 1859 г.
История эта поучительна. Сколько труда было потрачено на то, чтобы
получить очень простую, на наш взгляд, формулу:
p = ~nm(v2)c р.
Здесь р - давление газа, п - количество молекул в 1 см3 (плотность газа),
т - масса молекулы, <и2)ср-среднее арифметическое квадратов скоростей
молекул.
*) Рэлей - английский физик, одни из создателей теории колебаний и, в
частности, теории звука,
54
СТОЛКНОВЕНИЯ В ИДЕАЛЬНОМ ГАЗЕ
Приведенная формула показывает, что давление газа прямо пропорционально
числу молекул в единице объема, а значит, обратно пропорционально
объему газа: р~у. Это закон Бойля-Мариотта.
Но он описывает поведение идеального газа. Значит, и формула, которую мы
написали, справедлива для идеального газа.
Что же такое идеальный газ с точки зрения атомной теории? Иногда говорят,
что это газ, состоящий из атомов, размерами которых можно пренебречь, т.
е. считают, что идеальный газ состоит из материальных точек. Но точки не
имеют размеров и, следовательно, не сталкиваются друг с другом. А если
это так, то их скорость не будет меняться со временем (разве только при
столкновении со стенками). Предположим, что какой-то сосуд, имеющий форму
куба, наполнили газом. Пусть газ был "запущен" туда в виде струи так, что
все молекулы летели бы, например, перпендикулярно какой-либо стенке и
отражались в противоположную сторону, как от зеркала. Тогда молекулы газа
летали бы между двумя стенками, совсем не действуя друг на друга.
Ясно, что в действительности происходит иначе. Молекул в сосуде очень
много, они часто сталкиваются друг с другом, каждый раз меняя свою
скорость. Поэтому очень быстро (и чем больше молекул, тем быстрее)
скорости у разных молекул станут самыми различными и в сосуде установится
тепловое равновесие: давление и температура во всех местах внутри сосуда
будут одинаковыми *). В состоянии теплового равновесия во всех частях
сосуда установится одно и то же "распределение скоростей".
Молекулы в таком сосуде будут летать в полном беспорядке, так что во всех
Предыдущая << 1 .. 13 14 15 16 17 18 < 19 > 20 21 22 23 24 25 .. 58 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed