§ 1  Температура

В термодинамике часто используется понятие «система».

Термодинамическая система– это совокупность макроскопических параметров, которые могут взаимодействовать между собой, а также обмениваться с внешней средой энергией и веществом.

Нас будут интересовать процессы, связанные с передачей энергии.

Систему называют замкнутой, если она не обменивается веществом с окружающей средой.

А изолированная система – термодинамическая система, не обменивающаяся энергией с внешней средой.

При контакте с телами человек испытывает тепловые ощущения. Сравнивая степень нагретости тел, мы сравниваем температуру этих тел. Но ощущения субъективны, и мы не можем точно судить о степени нагретости контактирующих тел, так как при тепловом равновесии тел замкнутой системы металлические тела могут нам казаться холодными, а деревянные – тёплыми. Это объясняется разной теплопроводностью тел. Металлы обладают хорошей теплопроводностью, а дерево - плохой теплопроводностью.

Что же представляет собой температура?

Приведём в соприкосновение два тела разной температуры. Между телами будет происходить теплообмен. Теплообменом называется процесс передачи энергии от более нагретого тела к менее нагретому телу, который сопровождается изменениями макроскопических параметров. Величины, которые могут быть использованы для описания состояния системы, называются параметрами состояния.

Термодинамический процесс – это изменение состояния системы.

К макроскопическим параметрам мы будем относить давление, объём и термодинамическую температуру. В конце 19 века установили, что

температура характеризует состояние теплового равновесия макроскопической системы и интенсивность теплового движения частиц.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории:

1) при контакте тел с разной температурой энергия передаётся от тел более нагретых к телам менее нагретым;

2) тела, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую термодинамическую температуру.

Тепловым равновесием называют состояние системы, при котором все макроскопические параметры сколь угодно долго остаются неизменными.

При более высокой температуре средняя скорость движения молекул больше, а значит, и больше средняя кинетическая энергия движения частиц.

При контакте тел с разной температурой молекулы с большей скоростью сталкиваются с молекулами, скорость которых гораздо меньше. В процессе соударений скорость молекул начинает постепенно сравниваться, это значит, что средняя кинетическая энергия тел станет одинаковой, наступит тепловое равновесие в состоянии с одинаковой температурой.

Можно рассматривать различные состояния теплового равновесия, в которых объём и давление могут быть различны, но постоянны, а термодинамическая температура должна иметь строго определённое значение. Если при контакте тел не происходят изменения объёма и давления, то теплообмен между этими телами в системе не происходит. Значит, температура может быть мерой средней кинетической энергии молекул.

Запишем основное уравнение молекулярно-кинетической теории

Многочисленные опыты показывают, что при изменении температуры

Коэффициент k называют постоянной Больцмана k=1,38·10-23 Дж/К, а

Т – это абсолютная температура.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории имеет вид: