TEORIA KINETYCZNA

1. Ciśnienie i hydrostatyka

• Barometr

• Prawo Archymedesa

Prawo Gazów doskonałych

Temperatura

• Zerowa zasada termodynamiki

• Ekwipartycja energii

• Kinetyczna teoria ciepła

• Ilość ciepła

• Mechaniczny równoważnik ciepła

Ciśnienie i hydrostatyka




Prawo Paskala:

Jeżeli ciśnienie P₀ jest wywierane na część powierzchni płynu, to rozchodzi się ono jednakowo na wszystkie części powierzchni ograniczającej płyn.




W obecności siły ciężkości prawo Paskala przybiera postać:




(2)




.

Słup rtęci o wysokości h. Od góry przyłożono ciśnienie zewnętrzne P₀ .




Barometr

Prawo Archimedesa






Prawo Archimedesa:

Ciało zanurzone w płynie jest unoszone w górę siłą równą ciężarowi wypartego płynu

Prawo gazów doskonałych

Średnia siła, którą cząsteczka wywiera na ściankę, wynosi:

Dla wszystkich N cząstek całkowita siła i zarazem ciśnienie wynoszą:




Dla ciśnienia mamy również:

Prawo Boyle'a : iloczyn PV dla danej próbki gazu jest stały tak długo, jak długo stała jest energia kinetyczna cząstek.

Prawo Boyle'a można rozszerzyć :

A więc:

Temperatura - wielkość wprost proporcjonalna do średniej energii kinetycznej cząstek:

gdzie jest stałą Boltzmanna

- PRAWO GAZÓW DOSKONAŁYCH

Termometry (gazowe)

mogą służyć do kalibracji rtętnych.

Przykład (nr 6, strona 204):




Średnia prędkość cząsteczek zostaje taką samą, więc energia kinetyczna na cząsteczkę i temperatura też.

Swobodne rozszerzanie gazu doskonałego nie powoduje żadnej zmiany temperatury.




Zerowa zasada termodynamiki :

Izolowane ciała w kontakcie ze sobą osiągają równowagę termiczną.

Ekwipartycja energii




Liczba stopni swobody danego ciała równa się liczbie niezależnych współrzędnych potrzebnych do określenia jego położenia w przestrzeni.




Średnia energia na stopień swobody wynosi na cząsteczkę

Kinetyczna energia ciepła

Przykład:

Pudełko z gazem z N cząsteczek:

Cząsteczki wolne od rotacji całkowita energia wewnętrzna:

Cząsteczki złożone (np., H₂O), mogą obracać się w każdym kierunku:

Cząsteczki dwuatomowe (gładkie hantle):

Ilość ciepła: (jednostki oprócz jula):

1 cal = ilość ciepła potrzebna aby ponieść temperaturę 1 kg wody o 1 ^oC [lub 1 K] (właściwie : od 14,5 do 15,5 ^oC).

Mechaniczny równoważnik ciepła:

1 cal =4,185 J

Fizyka Semestr 1 Teoria kinetyczna

8

Politechnika Koszalińska Wydział Elektroniki Prof. dr hab. Aleksy Patrin

---