фізика температури
З курсу молекулярної фізики відомо, що температура тіла, незважаючи на те що вона є макроскопічної величиною, пов`язана, в першу чергу, з внутрішньою будовою тіла. Як відомо, частки будь-якої речовини знаходяться в постійному русі. Вид даного руху залежить від агрегатного стану речовини.
Якщо це тверде тіло, то частинки коливаються в вузлах кристалічної решітки, а якщо це газ, то частинки вільно переміщаються в обсязі речовини, вдаряючись один з одним. Температура речовини пропорційна інтенсивності руху. З точки зору фізики, це означає, що температура прямо пропорційна кінетичної енергії частинок речовини, яка, в свою чергу, визначається величиною швидкості руху частинок і їх масою.
Чим більше температура тіла, тим більше середня кінетична енергія частинок. Цей факт відбивається у формулі для кінетичної енергії ідеального газу, що дорівнює добутку концентрації частинок, постійної Больцмана і температури.
Вплив обсягу на температуру
Уявіть собі внутрішню будову газу. Газ можна вважати ідеальним, що означає абсолютну пружність зіткнень молекул один з одним. Газ має певну температуру, тобто певну величину кінетичної енергії частинок. Кожна частка вдаряється не тільки з іншого часткою, а й зі стінкою судини, що обмежує обсяг речовини.
Якщо обсяг газу збільшується, тобто газ розширюється, то кількість зіткнень частинок зі стінками посудини і один з одним зменшується через збільшення вільного пробігу кожної молекули. Зменшення кількості зіткнень веде до спаду тиску газу, проте загальна середня кінетична енергія речовини не змінюється, бо процес зіткнення часток ніяк не впливає її величину. Таким чином, при розширенні ідеального газу температура не змінюється. Даний процес називається ізотермічним, тобто процесом з постійною температурою.
Зверніть увагу, що даний ефект сталості температури при розширенні газу заснований на припущенні його ідеальності, а також на те, що при зіткненні частинок зі стінками посудини частинки не втрачають енергію. Якщо ж газ не ідеальний, то при його розширенні зменшується кількість зіткнень, що призводять до втрати енергії, спад температури стає менш різким. Практично дана ситуації відповідає Термостатування речовини газу, при якому знижуються енергетичні втрати, що викликають зменшення температури.
