Energia cinetică medie

Energia cinetică reprezintă energia determinată de viteza de mișcare a diferitelor puncte care aparțin acestui sistem. În acest caz, este necesar să se facă distincția între energia care caracterizează mișcarea de translație și mișcarea de rotație. În acest caz, energia cinetică medie este diferența medie dintre energia totală a întregului sistem și energia de odihnă, adică, de fapt, magnitudinea lui este valoarea medie energie potențială.

Cantitatea sa fizică calculată cu formula 3/2 kT unde marcate: T - temperatura, k - constanta Boltzmann. Această valoare poate servi drept criteriu de comparație (referință) pentru energia conținută în diferite tipuri de mișcare termică. De exemplu, energia cinetică medie a moleculelor de gaz în studiul mișcării de translație, este 17 (- 10) nJ la o temperatură a gazului de 500 ° C, de regulă, la cele mai mari electroni de energie au o mișcare de translație, dar energia ionilor și atomilor neutri și semnificativ mai puțin.

Această valoare, dacă luăm în considerare orice soluție, gaz sau lichid, care este la o anumită temperatură, are o valoare constantă. Această afirmație este valabilă și pentru soluțiile coloidale.

Oarecum diferit este cazul cu solide. În aceste substanțe, energia cinetică medie a tuturor particulelor sunt prea mici pentru a depăși forțele de atracție moleculară, ci pentru că se poate face doar mișcarea în jurul unui anumit punct, care este în mod convențional surprinde anumită poziție de echilibru a unei particule pe o perioadă lungă de timp. Această proprietate permite solidelor să fie suficient de stabile în formă și volum.

Dacă luăm în considerare condițiile: mișcarea translațională și gazul ideal, atunci energia cinetică medie nu este o cantitate dependentă de greutate moleculară, și prin urmare este definită ca o valoare direct proporțională cu valoarea temperatura absolută.

Toate aceste hotărâri le-am dat cu intenția de a arăta că acestea sunt valabile pentru toate tipurile de stări de agregare ale materiei - în oricare dintre aceste temperatură servește ca principalele caracteristici, care reflectă dinamica și intensitatea mișcării termice a elementelor. Și aceasta este esența teoriei și conținutul conceptului de echilibru termic molecular-cinetice.

După cum se știe, dacă două corpuri fizice intră în interacțiune între ele, atunci un proces de schimb de căldură apare între ele. Dacă corpul este un sistem închis, adică nu interacționează cu alte corpuri, atunci procesul său de schimb de căldură va dura atâta timp cât este nevoie pentru a egaliza temperaturile acestui corp și a mediului. O astfel de stare este numită echilibru termodinamic. Această concluzie a fost confirmată în repetate rânduri de rezultatele experimentelor. Pentru a determina energia cinetică medie, trebuie să se facă referire la caracteristicile temperaturii unui corp dat și ale proprietăților sale de schimb termic.

De asemenea, este important să se considere că microprocesele din corpuri nu se termină chiar și atunci când corpul intră în echilibru termodinamic. În această stare, moleculele se mișcă, își schimbă viteza, impactul și coliziunea în corpuri. Prin urmare, numai una din câteva dintre afirmațiile noastre este satisfăcută: volumul corpului, presiunea (dacă este un gaz) pot fi diferite, dar temperatura va rămâne constantă. Aceasta confirmă din nou afirmația că energia cinetică medie a mișcării termice în sistemele izolate este determinată exclusiv de indicele de temperatură.

Acest model a fost stabilit în experimentele lui Charles din 1787. În timpul efectuării experimentelor, el a observat că atunci când corpurile (gazele) sunt încălzite de aceeași cantitate, presiunea lor se modifică în conformitate cu o lege direct proporțională. Această observație a făcut posibilă crearea a numeroase dispozitive și lucruri utile, în special un termometru cu gaz.