MCT መሰረታዊ እኩልታ እና የሙቀት መለኪያ

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-15 17:20

በእስታቲስቲካዊ ስርዓቶች ውስጥ የሚከሰቱ ሂደቶችን ማጥናት በትንንሽ ቅንጣቶች መጠን እና በትልቅ ቁጥራቸው የተወሳሰበ ነው። እያንዳንዱን ክፍል በተናጠል ለመገመት በተግባር የማይቻል ነው, ስለዚህ, ስታቲስቲካዊ መጠኖች አስተዋውቀዋል: የአማካይ ፍጥነት ቅንጣቶች, ትኩረታቸው, የንጥል ብዛት. ጥቃቅን መለኪያዎችን ከግምት ውስጥ በማስገባት የስርዓቱን ሁኔታ የሚያመለክት ቀመር, የሞለኪውላር-ኪነቲክ ጋዞች ንድፈ ሃሳብ (MKT) መሰረታዊ እኩልነት ይባላል.

ጥቂት ስለ አማካኝ ቅንጣት ፍጥነት

የቅንጣዎችን ፍጥነት መወሰን በመጀመሪያ የተካሄደው በሙከራ ነው። በኦቶ ስተርን የተካሄደው ከት / ቤቱ ሥርዓተ-ትምህርት የታወቀ የታወቀ ሙከራ ስለ ቅንጣት ፍጥነቶች ሀሳብ ለመፍጠር አስችሏል። በሙከራው ወቅት፣ በሚሽከረከሩ ሲሊንደሮች ውስጥ የብር አተሞች እንቅስቃሴ ተጠንቷል፡ በመጀመሪያ፣ በተከላው ቋሚ ሁኔታ፣ ከዚያም በተወሰነ የማዕዘን ፍጥነት ሲሽከረከር።

በዚህም ምክንያት የብር ሞለኪውሎች ፍጥነት ከድምጽ ፍጥነት በላይ እና 500 ሜትር በሰከንድ እንደሆነ ለማወቅ ተችሏል። እውነታው በጣም አስደሳች ነው ፣ ምክንያቱም አንድ ሰው በንጥረ ነገሮች ውስጥ ያሉ ቅንጣቶች የመንቀሳቀስ ፍጥነት እንዲሰማው ከባድ ነው።

ጥሩ ጋዝ

ምርምርን ቀጥል።የሚቻለው የሚመስለው መለኪያው አካላዊ መሳሪያዎችን በመጠቀም ቀጥተኛ መለኪያዎች ሊወሰን በሚችልበት ሥርዓት ውስጥ ብቻ ነው። ፍጥነት የሚለካው በፍጥነት መለኪያ ነው፣ ነገር ግን የፍጥነት መለኪያን ከአንድ ቅንጣት ጋር የማያያዝ ሀሳብ ከንቱ ነው። ከቅንጣት እንቅስቃሴ ጋር የተያያዘ ማክሮስኮፒክ መለኪያ ብቻ ነው በቀጥታ የሚለካው።

የጋዝ ግፊትን ግምት ውስጥ ያስገቡ። በመርከቧ ግድግዳዎች ላይ ያለው ግፊት የሚፈጠረው በመርከቧ ውስጥ ባለው የጋዝ ሞለኪውሎች ተጽእኖዎች ነው. የቁስ ጋዝ ሁኔታ ልዩነት በንጣፎች እና በትንሽ መስተጋብር መካከል በበቂ ሁኔታ ትልቅ ርቀት ላይ ነው. ይህ ግፊቱን በቀጥታ እንዲለኩ ያስችልዎታል።

ማንኛውም የአካላት መስተጋብር ስርዓት በጉልበት ጉልበት እና የእንቅስቃሴ ጉልበት ተለይቶ ይታወቃል። እውነተኛ ጋዝ ውስብስብ ሥርዓት ነው. የኃይሉ ተለዋዋጭነት ለሥርዓት አይሰጥም. የጋዙን ባህሪ የሚሸከም ሞዴል በማስተዋወቅ የግንኙነቱን ውስብስብነት ወደ ጎን በመጥረግ ችግሩን መፍታት ይቻላል።

ተስማሚ ጋዝ የንጥረ ነገሮች መስተጋብር የማይታይበት፣ የመስተጋብር እምቅ ሃይል ወደ ዜሮ የሚሄድበት የቁስ ሁኔታ ነው። እንደ ቅንጣቶች ፍጥነት የሚወሰን የእንቅስቃሴ ሃይል ብቻ እንደ ትልቅ ሊቆጠር ይችላል።

ጥሩ የጋዝ ግፊት

በጋዝ ግፊት እና በቅንጦቹ ፍጥነት መካከል ያለውን ግንኙነት ለመግለጥ የMKT የሃሳባዊ ጋዝ እኩልታ እንዲኖር ያስችላል። በመርከቡ ውስጥ የሚንቀሳቀሰው ቅንጣት ከግድግዳው ጋር ሲነካው ወደ እሱ ተነሳሽነት ያስተላልፋል, ዋጋው በሁለተኛው ህግ መሰረት ሊወሰን ይችላል.ኒውተን፡

F∆t=2m₀v_x

የአንድ ቅንጣት የመለጠጥ ሂደት ለውጥ ከፍጥነቱ አግድም አካል ለውጥ ጋር የተያያዘ ነው። F በግድግዳው ላይ ካለው ቅንጣቢው ጎን ለአጭር ጊዜ የሚሠራው ኃይል ነው t; m₀- የቅንጣት ብዛት።

በጊዜ ∆t ሁሉም የጋዝ ቅንጣቶች ከአካባቢው ገጽ S ጋር ይጋጫሉ፣ ወደ ላይኛው አቅጣጫ በፍጥነት v_x እና በሲሊንደር መጠን Sυ ይገኛሉ። _{x Δt። በቅንጥብ ትኩረት n፣ ልክ ግማሾቹ ሞለኪውሎች ወደ ግድግዳው ይንቀሳቀሳሉ፣ ግማሹ ደግሞ ወደ ተቃራኒው አቅጣጫ ይንቀሳቀሳሉ።}

የሁሉም ቅንጣቶች ግጭት ግምት ውስጥ በማስገባት በአካባቢው ለሚሰራው ሃይል የኒውተን ህግን መጻፍ እንችላለን፡

F∆t=nm₀v_x²S∆t

የጋዝ ግፊት የሚገለፀው በገጹ ላይ ቀጥ ብሎ የሚሠራው የኃይል ጥምርታ እና የኋለኛው አካባቢ ስፋት ነው፣

p=F: S=nm₀v_x²

የመነጨው ግንኙነት እንደ MKT መሰረታዊ እኩልታ አጠቃላይ ስርዓቱን ሊገልጽ አይችልም፣ምክንያቱም አንድ የእንቅስቃሴ አቅጣጫ ብቻ ስለሚታሰብ።

ማክስዌል ስርጭት

ከግድግዳው ጋር እና እርስ በርስ የሚደጋገሙ የጋዝ ቅንጣቶች የማያቋርጥ ግጭት በተወሰነ ፍጥነት (ኢነርጂዎች) ላይ የተወሰነ ስታቲስቲካዊ የንጥሎች ስርጭት መመስረትን ያስከትላል። የሁሉም የፍጥነት ቬክተሮች አቅጣጫዎች እኩል ሊሆኑ የሚችሉ ይሆናሉ። ይህ ስርጭት የማክስዌል ስርጭት ይባላል። በ 1860 ይህ ንድፍ ነበርበMKT መሠረት በጄ. ማክስዌል የተገኘ። የስርጭት ህጉ ዋና መለኪያዎች ፍጥነቶች ይባላሉ፡ ሊፈጠር የሚችል፣ ከከፍተኛው የከርቭ እሴት ጋር የሚዛመድ እና ስር-አማካኝ-ስኩዌር v_kv=√‹v² › - የቅንጣት ፍጥነት አማካኝ ካሬ።

የጋዝ ሙቀት መጨመር ከፍጥነት መጨመር ጋር ይዛመዳል።

ሁሉም ፍጥነቶች እኩል በመሆናቸው እና ሞጁሎቻቸው ተመሳሳይ ዋጋ ያላቸው በመሆናቸው እኛ መገመት እንችላለን፡

‹v²›=‹v_x²› + ‹v _y²› + ‹v_z²›፣ ከ፡ ‹ v_x²›=‹v²›: 3

የMKT መሰረታዊ እኩልታ፣ የጋዝ ግፊቱን አማካኝ ዋጋ ከግምት ውስጥ በማስገባት ይህ ነው፡

p=nm₀‹v²›: 3.

ይህ ግንኙነት በአጉሊ መነጽር በሚታዩ መለኪያዎች መካከል ያለውን ግንኙነት የሚወስን በመሆኑ ልዩ ነው፡ ፍጥነት፣ ቅንጣት ጅምላ፣ የንጥል ክምችት እና የጋዝ ግፊት በአጠቃላይ።

የቅንጣቶችን የኪነቲክ ኢነርጂ ፅንሰ-ሀሳብ በመጠቀም የMKT መሰረታዊ እኩልታ በተለየ መልኩ እንደገና ሊፃፍ ይችላል፡

p=2nm₀‹v²›: 6=2n‹ኢ_k›: 3

የጋዝ ግፊት ከቅንጦቹ የኪነቲክ ኢነርጂ አማካይ ዋጋ ጋር ተመጣጣኝ ነው።

ሙቀት

የሚገርመው፣ በተዘጋ ዕቃ ውስጥ ለሚገኝ ቋሚ የጋዝ መጠን አንድ ሰው የጋዝ ግፊቱን እና የንጥረቱን እንቅስቃሴ ኃይል አማካኝ ዋጋ ማዛመድ ይችላል። በዚህ ሁኔታ, ኃይልን በመለካት ግፊትን መለካት ይቻላልቅንጣቶች።

ምን ይደረግ? ከኪነቲክ ኢነርጂ ጋር ምን ዋጋ ሊወዳደር ይችላል? የሙቀት መጠኑ እንደዚህ አይነት እሴት ሆኖ ተገኝቷል።

የሙቀት መጠን የንጥረ ነገሮች የሙቀት ሁኔታ መለኪያ ነው። ለመለካት ቴርሞሜትር ጥቅም ላይ ይውላል, መሠረቱም በሚሞቅበት ጊዜ የሚሠራው ፈሳሽ (አልኮሆል, ሜርኩሪ) የሙቀት መስፋፋት ነው. የቴርሞሜትር መለኪያው በሙከራ የተፈጠረ ነው። ብዙውን ጊዜ በቋሚ የሙቀት ሁኔታ (የፈላ ውሃ ፣ በረዶ መቅለጥ) አንዳንድ የአካል ሂደት በሚከሰትበት ጊዜ ከሚሠራው ፈሳሽ ቦታ ጋር የሚዛመዱ ምልክቶች በላዩ ላይ ይቀመጣሉ። የተለያዩ ቴርሞሜትሮች የተለያየ ሚዛን አላቸው. ለምሳሌ ሴልሺየስ፣ ፋራናይት።

የአለም አቀፍ የሙቀት መለኪያ

የጋዝ ቴርሞሜትሮች ከሚሰራው ፈሳሽ ባህሪያት ነጻነታቸውን በተመለከተ የበለጠ አስደሳች ሊባሉ ይችላሉ። የእነሱ መጠን ጥቅም ላይ በሚውለው የጋዝ ዓይነት ላይ የተመካ አይደለም. በእንደዚህ አይነት መሳሪያ ውስጥ አንድ ሰው የጋዝ ግፊቱ ወደ ዜሮ የሚሄድበትን የሙቀት መጠን በመገመት መለየት ይችላል. ስሌቶች እንደሚያሳዩት ይህ ዋጋ ከ -273.15 ^oC ጋር ይዛመዳል። የሙቀት መለኪያው (ፍፁም የሙቀት መለኪያ ወይም የኬልቪን ሚዛን) በ1848 ተጀመረ። የዜሮ ጋዝ ግፊት ሊኖር የሚችል የሙቀት መጠን የዚህ ሚዛን ዋና ነጥብ ተደርጎ ይወሰዳል። የመለኪያው አንድ ክፍል ከሴልሺየስ መለኪያ አሃድ እሴት ጋር እኩል ነው። የጋዝ ሂደቶችን በሚያጠኑበት ጊዜ የሙቀት መጠንን በመጠቀም መሰረታዊ የ MKT እኩልታ ለመጻፍ የበለጠ አመቺ ይመስላል።