Температура как мера кинетической энергии - Молекулярная физика - МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА

Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории, записанного в форме (2.9)

и определения абсолютной температуры согласно (2.11)

получим:

Средняя кинетическая энергия хаотического поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре.

Из полученного результата однозначно следует, что абсолютная температура есть мера средней кинетической энергии движения молекул.

Соотношение между температурой и кинетической энергией справедливо не только для разреженных газов (идеальных газов), но также для любых тел, подчиняющихся законам механики Ньютона. Оно справедливо и для жидкостей, и для твердых тел, атомы которых колеблются около положения равновесия.

Из формулы (2.7) может быть получена зависимость давления газа от абсолютной температуры Т и концентрации его молекул, если воспользоваться выражением для средней кинетической энергии:

где к — постоянная Больцмана.

Из формулы (2.12) очевидно, что при одинаковых давлениях и температурах концентрация молекул у всех газов одинакова.

Отсюда следует известный закон Авогадро: в равных объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул.

Средняя скорость теплового движения молекул может быть также выражена через абсолютную температуру, если в формуле

заменить

Квадратный корень из этой величины называется средней квадратичной скоростью: