Температурная шкала идеального газа

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ШКАЛА ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА [c.73]

Температурная шкала идеального газа [c.73]

Итак, мы доказали, что температурные шкалы идеального газа и газа, подчиняющегося уравнению Ван-дер-Ваальса, тождественны с абсолютной шкалой температур. Сравнивая уравнения (14,3) и (14,4), получаем [c.81]

ВВЕДЕНИЕ, ПОНЯТИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, ТЕРМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ, ТЕМПЕРАТУРНАЯ ШКАЛА ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА [c.5]

Итак, объем такого идеального газа при постоянном давлении полагают пропорциональным температу ре и называют температурную шкалу, получаемую при делении интервала между точкой плавления льда и точкой кипения воды на 100 равных частей, температурной шкалой идеального газа. С 1927 г. она принята как международная. Точные измерения показывают, что объем идеального газа при нагреве при постоянном давлении от точки плавления льда до точки кипения воды изменяется на 100/273,15 от объема при 0°С. Изменение в 1/273,15 [c.6]

МЫ определяли температурную шкалу идеального газа. Далее, на основании опытов Гей-Люссака и Джоуля мы заключили, что внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры и не зависит от его объема, так что можно записать согласно уравнению (46) [c.58]

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ШКАЛА ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА КАК ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ШКАЛА ТЕМПЕРАТУР [c.66]

Сначала мы вводим абсолютную температурную шкалу с помощью идеального газа. При получении к. п. д. цикла Карно мы также вначале использовали свойства этого газа, применяя законы Бойля — Мариотта и Гей-Люссака — Джоуля. Затем с помощью второго закона было показано, что вычисленное значение к. п. д. пригодно для всех рабочих веществ и что абсолютная температурная шкала идеального газа может быть выведена также из рассмотрения цикла Карно с любыми телами. Этот путь соответствует историческому развитию и для введения является самым удобным, так как он связан с простым и наглядным поведением идеального газа. С точки зрения аксиоматики выводы не являются вполне корректными, так как они предполагают существование такого газа, который в действительности является лишь предельным случаем. [c.74]

Абсолютная температурная шкала Кельвина совпадает со шкалой идеальных газов и, следовательно, со шкалой разреженных газов. С другой стороны, как видно из данных, приведенных в табл. 2-32, значение р для Н2 очень близко к значению у, так что водородная шкала, полученная при постоянном объеме, может быть с полным основанием принята как.очень близкая к термодинамической шкале. [c.64]

Современная температурная шкала построена на термодинамической основе и тождественна шкале идеального газа. В настоящее время применяется Международная практическая температурная шкала 1968 Основной единицей температуры является кельвин, обозначаемый символом К. 1 [c.210]

Международная температурная шкала, введенная в СССР с I октября 1934 г., базируется на основных законах термодинамики и тождественна со шкалой идеального газа. Международная температурная шкала является практическим осуществлением термодинамической стоградусной шкалы, у которой температура плавления льда и температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении обозначены соответственно через 0 и 100°. Градусы по международной температурной шкале обозначаются С. [c.445]

Однако термодинамическая температурная шкала, являющаяся чисто теоретической, не открывала еще в первое время путей ее практического использования. Для этой цели необходимо было установить связь термодинамической шкалы с реальными приборами для измерения температур. Из числа измерителей температуры наибольшее внимание заслуживают газовые термометры, показания которых могут быть связаны с термодинамической температурной шкалой посредством введения понятия шкалы идеального газа. Термодинамическая шкала, как известно, совпадает со шкалой идеального газа, если принять при нормальном атмосферном давлении точку таяния льда за О, а точку кипения воды за 100. Этой шкале было присвоено название стоградусной термодинамической температурной шкалы. [c.58]

Если же применить в качестве термометрического вещества газ, то температурные шкалы различных газов оказываются с достаточной точностью одинаковыми. Кроме того, относительные приращения объема при одинаковом начальном объеме также оказываются одинаковыми. Это означает, что все газы, независимо от их химического состава, имеют одинаковую зависимость объема от температуры. Правда, прн очень точных измерениях некоторые различия обнаруживаются, но они тем меньше, чем ниже давление и в пределе при давлении, равном нулю, т. е. при бесконечном разрежении, исчезают вовсе. Поведение всех газов при этом стремится к таковому для идеального газа, о свойствах которого ниже будет сказано подробнее. [c.6]

В связи с тем, что температурная шкала связывается с идеальным газом, она все еще содержит -некоторый произвол. Однако далее мы покажем, что можно получить температурную шкалу, в точности совпадающую со шкалой идеального газа, непосредственно из общих законов превращения тепла в работу, не используя понятия идеального газа и независимо от свойств какого-либо вещества. [c.7]

Международная температурная шкала к моменту ее установления в 1927 г. в соответствии с существовавшим уровнем измерительной техники совпадала со шкалой идеального газа. По мере совершенствования методов измерений были установлены различия обеих шкал, которые должны были вызвать уточнения реперных точек и интерполяционных формул международной шкалы для того, чтобы вновь привести ее в соответствие со шкалой идеального газа. Точка сублимации углекислоты, которая по международной шкале в табл. 1 указана как —78,5°, по термодинамической шкале в соответствии с новейшими измерениями, выполненными с гелиевым термометром, составляет —78,49°. Для точки кипения серы гелиевый термометр дает величину, на 0,06° превышающую величину международной шкалы. Однако было решено оставить международную шкалу без изменения, и столь малые отклонения, которые играют роль только цри особо точных работах, учитывать отдельно. [c.9]

С учетом точности измерений отклонения международной температурной шкалы от шкалы идеального газа составляют максимум [c.10]

Исходя из любых свойств, зависящих от температуры, например давления, или изменения объема вещества, или из термо- э. д. с. пары металлов, установим эмпирическую температурную шкалу t, которую мы используем для наших температурных измерений и которая не совпадает со шкалой идеального газа. [c.74]

Историю термометрии с начала 18 столетия можно проследить по двум направлениям, родоначальниками которых были Фаренгейт и Амонтон. С одной стороны, разрабатываются все более точные практические шкалы, основанные на произвольных фиксированных точках, такие, как шкалы Фаренгейта, Цельсия и Реомюра, при одновременном создании все более совершенных практических термометров. С другой стороны, наблюдается параллельное развитие газовой термометрии и термодинамики. Первый путь привел (через ртутные термометры) к появлению платиновых термометров сопротивления, к работам Каллендара и наконец в конце 19 в. к платино-платинородиевой термопаре Шателье. В гл. 2 будет показано, что кульминационной точкой в практической термометрии явилось принятие Международной температурной шкалы 1927 г. (МТШ-27). Следуя по пути развития газовой термометрии, мы придем к работам Шарля, Дальтона, Гей-Люссака ш Реньо о свойствах газов, из которых следуют заключения о том, что все газы имеют почти одинаковый коэффициент объемного расширения. Это послужило ключом к последующему пониманию того, что газ может служить приближением к идеальному рабочему веществу для термометра и что можно создать [c.32]

В 1927 г. была принята Международная температурная шкала (МТШ-27), основанная на шести постоянных и воспроизводимых реперных точках. Значения температур в реперных точках определены с помош,ью газовых термометров с учетом поправок на отклонение газа от идеального состояния. Международная температурная шкала была пересмотрена в 1948 г. (МТШ-48) и в 1968 г. (МТШ-68) с целью внесения в нее некоторых уточнений, полученных в результате экспериментальных исследований, и расширения области измерения низких температур вплоть до температуры, соответствующей тройной точке водорода. [c.22]

Напротив, закон (3.2) для идеального газа теоретически может быть установлен на основании молекулярно-кинетической теории идеального газа до практического установления шкалы температур и благодаря этому может быть использован для создания температурной шкалы. [c.71]

Объем, занимаемый таким разреженным газом, и его давление прямо пропорциональны его абсолютной температуре, так что идеально газовая температурная шкала является шкалой абсолютной температуры. [c.2]

В прошлом температурные шкалы устанавливались по различным термометрическим веществам, но затем было определено, что одним из наиболее удобных термометрических веществ является идеальный газ. В самом деле, уравнение Клапейрона (1-23) позволяет определить температуру с помощью соотношения [c.65]

Поскольку уравнение Клапейрона использовано для определения идеально-газовой температурной шкалы, то, для того чтобы определить, является ли данный газ близким к идеальному, следует воспользоваться иным, не связанным с уравнением Клапейрона признаком идеального газа. Таким признаком является, например, установленная в гл. 2 независимость внутренней энергии идеального газа от объема (закон Джоуля). [c.65]

Температурные шкалы, полученные таким образом, не отличаются друг от друга, так как термический коэффициент расширения идеального газа а и термический коэффициент давления р не зависят от температуры и одинаковы для идеального газа [c.75]

В начале XIX в. в поисках абсолютного метрологического прибора вернулись к идее газового термометра. Открытые к тому времени законы Гей-Люссака и Шарля позволяли предполагать, что в газовых термометрах показание не будет зависеть от вида газового заполнения. Однако при дальнейшем уточнении методов измерения в газах были обнаружены существенные индивидуальные отклонения. Тщательные исследования французского физика Реньо показали, что коэффициенты расширения газов зависят от плотности и степени удаления по температуре от состояния сжижения. Повышение температуры и снижение давления приближают газы к идеальным. Так, при 320 °С и нормальном давлении Реньо не удалось обнаружить разницы в показаниях газовых термометров, заполненных водородом, воздухом и углекислым газом. В подобных условиях сернистый газ отличался от водорода не только значением коэффициента, но и непостоянством этой величины. Реньо установил, что с понижением давления это различие становится менее заметным. Таким образом, деление температурной шкалы не получило желательной обоснованности вплоть до конца XIX в. [c.12]

Принципиальная возможность такого построения абсолютной шкалы температур не означает действительную необходимость создания ряда взаимосвязанных машин Карно. Можно показать, что абсолютная шкала температур будет совпадать с эмпирической температурной шкалой, для построения которой используется термометр с идеальным газом в качестве рабочего веш,ества. [c.77]

На практике непосредственные измерения в термодинамической шкале оказываются слишком сложными, вследствие чего желательно иметь возможность сравнивать различные приборы, служащие для измерения температур в относительно узких температурных интервалах, сохраняя при этом достаточно высокую точность. Для этой цели можно было бы применить газовый термометр, предпочтительно водородный или гелиевый, поскольку эти газы по сравнению с другими в наибольшей степени подчиняются законам идеальных газов. [c.156]

Так как свойства газов при большом разрежении близки к свойствам идеального газа, термодинамическая температурная шкала в пределах значительного температурного интервала совпадает со шкалой, установленной с помощью газового термометра при весьма большом разрежении газа, заполняющего газовый термометр. [c.60]

Для осуществления термодинамической шкалы от 4° К до точки затвердевания золота в принципе также может быть использован не только газовый термометр. Кроме законов идеальных газов, законов излучения и закона Кюри имеется еще ряд.физических законов, позволяющих установить зависимость между термодинамической температурой и некоторыми физическими величинами, которые могут быть использованы в качестве термометрических параметров. Такими термометрическими параметрами могут быть, например, скорость распространения звука в идеальном газе, интенсивность электрических флуктуаций и некоторые др. В последнее время термометры, основанные на измерении этих величин, изучаются в СССР и во многих других странах и, по-видимому, найдут практическое применение при осуществлении термодинамической температурной шкалы, по крайней мере в некоторых температурных областях. Однако в настоящее время газовый термометр является незаменимым инструментом в практической термометрии, и установление термодинамической температурной шкалы во всей температурной области, где газовый термометр может быть применен, производится посредством газового термометра. [c.36]

Однако расхождения между шкалами обоих газовых термометров становятся более заметивши по мере расширения температурных пределов их применения и повышения давления газа. Поэтому приходится использовать понятие идеального газа — абстрактного вещества, при всех давлениях и температурах строго удовлетворяющего закону Бойля-Мариотта. Можно показать, что шкала газового термометра с идеальным газом будет полностью совпадать с такой термодинамической шкалой, у которой точка нуля находится при температуре таяния льда и которая получила название стоградусной термодинамической . Обозначив температуру, выраженную в этой шкале, через 0, можно написать соотношение между нею и Г в виде [c.31]

Между тем это доказательство иллюзорно. На самом деле независимость ц от у — это, как мы отмечали в гл. 2, самостоятельное, особое свойство идеального газа, никак не связанное с другим его свойством — тем, что идеальный газ подчиняется уравнению Клапейрона. В гл. 3 независимость внутренней энергии идеального газа от объема была использована для доказательства идентичности температурной шкалы идеального газа и абсолютной термодинамической шкалы Кельвина. Именно доказанность этой идентичности позволяет нам использовать уравнение Клапейрона в любых термодинамических расчетах. Таким образом, то обстоятельство, что (duldv) i =0, уже заложено в уравнение Клапейрона при произведенной в этом Уравнении замене идеально-газовой температуры абсолютной термодинамической температурой (см. 3-5), и, следовательно, приведенное выше доказательство лишь еще раз фиксирует этот заранее известный факт. [c.114]

В последние два десятилетия 19 в. было выполнено много измерений с газовым термометром, в том числе при температурах выше 600 °С. Были найдены значения ряда точек кипения и затвердевания в основном по показаниям азотного газового термометра постоянного давления. Подробный обзор этих достижений дал в 1899 г. Каллендар на сессии БАРН, где он выступил с предложениями о практической температурной шкале [12]. Каллендар предложил принять платиновый термометр сопротивления, калиброванный в точке замерзания воды и точках кипения воды и серы в качестве основы шкалы. Он предложил также отобрать конкретную партию платиновой проволоки для изготовления термометров, несущих шкалу. Он предложил приблизить эту шкалу к шкале идеального газа, приняв для точки кипения серы результаты измерений с газовым термометром, и назвать ее температурной шкалой Британской ассоциации. Свои предложения Каллендар обосновал проверкой квадратичной формулы разностей между так называемой платиновой температурой и температурами, определяемыми по газовому термометру, которые были ранее найдены в МБМВ Шаппюи и Харкером [15, 35]. Каллендар представил также перечень значений вторичных реперных точек, основанный на его анализе измерений с газовым термометром. Эти числа приведены в табл. 2.1 вместе с принятыми в МПТШ-68. [c.41]

Измерение высоких температур газовым термометром и внесение поправок по фиксированным точкам на шкале идеального газа становятся очень затруднительными. Выше 1063° Международная температурная шкала определена по формуле излучения Планка (глава 8) постоянная Сг в формуле имеет значение 1,438 см-град. Метод, с помощью которого получена температурная шкала в этой области, будет описан ниже, после рассмотрения законов излучения и их применения в оптической пирометрии. Однако ib большинстве опубликованных рабог дается температура по Международной шкале 1927 г. В ней температуры выше 1063° определены по формуле излучения Вина (удовлетворительное приближение к формуле Пл1анка установлено экспериментально в широком интервале температур) однако в этом случае постоянная Сг имеет значение 1,432 см- град. Значение Сг было выбрано для воспроизведения газовой шкалы с возможно большей точностью последние работы показали значительную ошибку ее определения, и в 1941 г. Бирж [49] установил наиболее вероятное значение 1,43848 см-град. Бирден и Вате [50] указали наиболее вероятное значение 1,43870 см-град. Таким образом, все международные температурные шкалы выше 1063°, применявшиеся до 1949 г., несколько отличаются от истинной газовой температурной шкалы. Фиксированные точки для температур от 1063° и выше приведены в таб1л. 6. [c.94]

Докажем, что термодинамическая температура Т совпадает с абсолютной температурой (отсчитываемой по идеальногазовой температурной шкале). Для этого воспользуемся соотношением (2.21). Если термометрическим веществом является идеальный газ, то [c.90]

Прибором, при помощи которого создана Международная практическая температурная шкала (МПТШ-68), является газовый термометр постоянного объема. Теоретической предпосылкой, позволяющей использовать газовый термометр для измерения температур, является наличие функциональной зависимости между давлением идеального газа, находящегося в сосуде с постоянным объемом, и абсолютной температурой [c.71]

Если, например, измерить давление газа , близкого по свойствам к идеальному, заключенного в сосуде постоянного объема (i = onst), то таким образом можно установить температурную шкалу (так называемая идеально-газовая шкала). Преимущество этой шкалы состоит в том, что давление идеального газа при г = onst линейно изменяется с температурой . Поскольку, как было отмечено в 1-3, реальный газ даже при невысоких давлениях по своим свойствам несколько отличается от идеального газа, то реализация идеально-газовой шкалы тоже оказывается связанной с рядом трудностей. [c.65]

Теперь остается лишь установить значение константы кв-Из соотношения (4.4.8) видно, что она должна обладать размерностью знтроиии (т. е. энергия на градус). Нужно найти такое ее значение, чтобы все термодинамические соотношения согласовывались друг с другом. Как известно, определение температурной шкалы в классической термодинамике связано (посредством понятия о газовом термометре) с законами идеального газа. В гл. 5 (разд. 5.2) показано, что уравнение состояния классического идеального газа, получаемое из канонического ансамбля, имеет вид [c.147]

Одно из возможных доказательств того, что множитель Лагранжа / соответствует термодинамической температуре Т = можно дать, исходя из основного принципа термодинамики, утверждающего, что две системы, находящиеся в тепловом контакте, имеют в равновесии одинаковую температуру. Рассмотрим статистический ансамбль, описывающий две подсистемы, находящиеся в контакте с одним и тем же термостатом. Вследствие аддитивности полной энергии функция распределения (1.3.47) факторизуется и мы получаем два независимых распределения для подсистем с одним и тем же множителем Лагранжа /3. Следовательно, /3 = (3 Т), а выбор соотношения / = 1/Т определяется лишь из соображений удобства — чтобы температурная шкала совпадала со шкалой, полученной из уравнения состояния идеального газа. [c.57]

XI Генеральная конференции по мерам и весам (1960 г.) приняла (см. приложение в работе [1]) в качестве основной Международную термодинамическую температурную шкалу (Кельвина) с обозначением температуры Т и единицы измерения °К (градус Кельвина). Эта шкала базируется на законах термодинамики идеального газа и использует в качестве основной температуру тройной точки воды, которой присвоено значение 273,16°К. Термин основнаи шкала означает. [c.91]

Шкалы газовых термометров меньше различаются между собой, поскольку зависимость как объема, так и давления от температуры для всех газов близка к линейной. Однако эта зависимость строго линейна лишь для газов, находящихся в нереализуемом на практике идеальном состоянии. Что же касается реальных газовых термометров, то все они обнаруживают некоторое расхождение температурных шкал, если их шкалы иосгроены на основе принятой линейной зависимости между объемом (или давлением) и температурой. [c.26]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...