Теплота. Молекулярная физика

§ 225. Изменение температуры газа при изменении его объема. Адиабатические и изотермические процессы

Мы установили, как зависит давление газа от температуры, если объем остается неизменным. Теперь посмотрим, как меняется давление некоторой массы газа в зависимости от занимаемого ею объема, если температура остается неизменной. Однако прежде чем перейти к...

§ 226. Закон Бойля — Мариотта

Перейдем теперь к изучению вопроса, как меняется давление некоторой массы газа, если температура его остается неизменной и меняется только объем газа. Мы уже выяснили (§ 225), что такой изотермический процесс осуществляется при условии постоянства темпера...

§ 227. Формула, выражающая закон Бойля — Мариотта

Обозначим начальный и конечный объемы буквами  и  и начальное и конечное давления буквами  и . На основании результатов опытов, изложенных в предыдущем параграфе, можем написать , (227.1) откуда . (227.2) Формула (227.2) представляет собой другое выражени...

§ 228. График, выражающий закон Бойля — Мариотта

В физике и в технике часто пользуются графиками, показывающими зависимость давления газа от его объема. Начертим такой график для изотермического процесса. Будем по оси абсцисс откладывать объем газа, по оси ординат — его давление. Пусть давление данной м...

§ 229. Зависимость между плотностью газа и его давлением

Вспомним, что плотностью вещества называется масса, заключенная в единице объема. Если мы изменим объем данной массы газа, то изменится и плотность газа. Если, например, мы уменьшим объем газа в пять раз, то плотность газа увеличится в пять раз. При этом ...

§ 230. Молекулярное толкование закона Бойля — Мариотта

В предыдущем параграфе мы выяснили на основании закона Бойля — Мариотта, что при неизменной температуре давление газа пропорционально его плотности. Этот результат прекрасно согласуется с молекулярной картиной давления газа, обрисованной в § 221. Если пло...

§ 231. Изменение объема газа при изменении температуры

Мы изучали, как зависит давление некоторой массы газа от температуры, если объем остается неизменным, и от объема, занимаемого газом, если температура остается неизменной. Теперь установим, как ведет себя газ, если меняются его температура и объем, а давл...

§ 232. Закон Гей-Люссака

Количественное исследование зависимости объема газа от температуры при неизменном давлении было произведено в 1802 г. французским физиком и химиком Жозефом Луи Гей-Люссаком (1778—1850). Опыты показали, что приращение объема газа пропорционально приращению...

§ 233. Графики, выражающие законы Шарля и Гей-Люссака

Будем по оси абсцисс откладывать температуру газа, находящегося в постоянном объеме, а по оси ординат — его давление. Пусть при  давление газа равно 1 атм. Пользуясь законом Шарля, мы можем вычислить его давление при  и т. д. и получить следующую таблицу:...

§ 234. Термодинамическая температура

Давление газа, заключенного в постоянный объем, не является пропорциональным температуре, отсчитанной по шкале Цельсия. Это ясно, например, из таблицы, приведенной в предыдущем параграфе… Если при  давление газа равно 1, 37 атм, то при  оно равно 1,73 атм...

§ 235. Газовый термометр

При обсуждении устройства термометра (§ 196) было указано, что наиболее совершенным является газовый термометр. Мы знаем, что температурный коэффициент давления газа, измеренный по ртутному термометру, почти постоянен (закон Шарля). Из этого свойства газо...

§ 236. Объем газа и термодинамическая температура

Из формулы (232.3), сделав такие же преобразования, что и в § 234, можно получить формулу — объем данной массы газа при постоянном давлении пропорционален термодинамической температуре. Это — другое выражение закона Гей-Люссака. 236.1. В вентиляционную тр...

§ 237. Зависимость плотности газа от температуры

Что происходит с плотностью некоторой массы газа, если температура повышается, а давление остается неизменным? Вспомним, что плотность равна массе тела, деленной на объем. Так как масса газа постоянна, то при нагревании плотность газа уменьшается во столь...

§ 238. Уравнение состояния газа

Мы рассматривали случаи, когда одна из трех величин, характеризующих состояние газа (давление, температура и объем), не изменяется. Мы выяснили, что: если постоянна температура, то давление и объем связаны законом Бойля — Мариотта; если постоянен объем, т...

§ 239. Закон Дальтона

До сих пор мы говорили о давлении какого-нибудь одного газа — кислорода, водорода и т. п. Но в природе и в технике мы очень часто имеем дело со смесью нескольких газов. Самый важный пример этого — воздух, являющийся смесью азота, кислорода, аргона, углеки...

§ 240. Плотность газов

Плотность газа является одной из его важнейших характеристик. Говоря о плотности газа, обычно имеют в виду его плотность при нормальных условиях (т. е. при температуре  и давлении ). Кроме того, часто пользуются относительной плотностью газа, под которой ...

§ 241. Закон Авогадро

Сравнивая числа предпоследнего столбца табл. 7 с молекулярными массами газов, легко заметить, что плотности газов при одинаковых. условиях пропорциональны их молекулярным массам. Из этого факта следует весьма существенный вывод. Так как относительные моле...

§ 242. Моль. Постоянная Авогадро

Относительная молекулярная, масса указывает в то же время и отношение масса двух порций вещества, содержащих одинаковое число молекул. Поэтому  водорода (молекулярная масса ),  кислорода (молекулярная масса ) и  железа (его молекулярная масса  совпадает с...

§ 243. Скорости молекул газа

Каковы скорости, с которыми движутся молекулы, в частности молекулы газов? Этот вопрос естественно возник тотчас же, как были развиты представления о молекулах. Долгое время скорости молекул удавалось оценить только косвенными расчетами, и лишь затем были...

§ 244. Об одном из способов измерения скоростей движения молекул газа (опыт Штерна)

Существуют разнообразные способы определения скоростей движения молекул. Одним из наиболее простых является способ, осуществленный в 1920г. в опыте Штерна. Для понимания его рассмотрим следующую аналогию. Когда стреляют по движущейся мишени, то, чтобы поп...

§ 245. Удельные теплоемкости газов

Предположим, что мы имеем 1 кг газа. Какое количество теплоты надо сообщить газу для того, чтобы температура его увеличилась на , другими словами, какова удельная теплоемкость газа? На этот вопрос, как показывает опыт и рассуждения, приведенные в § 207, н...

§ 246. Молярные теплоемкости

Теплоемкость одного моля вещества называется его молярной теплоемкостью (обозначается ). Молярная теплоемкость  связана с удельной теплоемкостью с того же вещества соотношением, (246.1)где  — молярная масса.В табл. 9 приведены определенные экспериментальн...

§ 247. Закон Дюлонга и Пти

Равенство молярных теплоемкостей имеет место и в случае одноатомных твердых тел, к числу которых относятся металлы. У твердых тел не различают  и , а говорят просто об удельной теплоемкости . Как было в 1819 г. установлено П.Л. Дюлонгом и А.Т. Пти, молярн...

§ 248. Строение жидкостей

Мы имеем довольно ясное представление о строении газов и твердых кристаллических тел. Газ является собранием молекул, беспорядочно движущихся по всем направлениям независимо друг от друга. В твердом теле все (точнее, почти все) молекулы длительно (иногда ...

§ 249. Поверхностная энергия.

Мы уже говорили о том, что наиболее характерным свойством жидкого состояния является наличие резкой границы, разделяющей жидкость и ее пар (который может быть смешан и с другими газами). Поверхностный слой жидкости, представляющий переход от жидкости к па...

§ 250. Поверхностное натяжение.

В предыдущем параграфе мы выяснили, что поверхностный слой жидкости обладает дополнительной энергией. Эта энергия, приходящаяся на единицу поверхности жидкости, называется поверхностным натяжением и обычно обозначается буквой . Сказанное означает, что для...

§ 251. Жидкостные пленки.

Все знают, как легко получить пену из мыльной воды или из яичного белка. Из чистой же воды пена получается очень неустойчивой. Пена — это множество пузырьков воздуха, ограниченных тончайшей пленкой жидкости. Из жидкости, образующей пену, легко можно получ...

§ 252. Зависимость поверхностного натяжения от температуры.

В табл. 11 указана, температура, при которой производилось измерение поверхностного натяжения. Это сделано потому, что поверхностное натяжение зависит от температуры. В этом можно убедиться при помощи опыта, подобного описанному в § 250. Насыпав, как и ра...

§ 253. Смачивание и несмачивание.

В § 249 отмечалось, что небольшие капельки ртути, помещенные на стеклянную пластинку, принимают шарообразную форму. Это является результатом действия молекулярных сил, стремящихся уменьшить поверхность жидкости. Ртуть, помещенная на поверхности твердого т...

§ 254. Расположение молекул у поверхности тел.

Произведем такой опыт. На поверхность чистой горячей воды поместим небольшой кусок парафина (воска, нафталина). Парафин расплавится и растечется тонкой пленкой по поверхности воды. Дадим воде остыть. Парафин затвердеет в виде тонкой пластинки. Осторожно в...

Sponsor

Sponsor