формула для розподілу рухомих частинок за швидкостями:
=1/3nm cр,
де р - тиск газу, n - кількість молекул в 1 см3 (концентрація газу), m - маса молекули, - Середнє арифметичне квадратів швидкостей молекул.
Формула дозволяла обчислити постійні, що характеризують властивості тіл, - такі, як теплопровідність і в'язкість газу і встановити їх залежність від температури. Подібно Ньютону, що створив небесну механіку, Максвелл поклав початок статистичній фізиці або, як її називали в минулому столітті, кінетичної теорії газів. Після деяких перетворень формулу можна привести до вигляду:
(v2) ср / 2=3/2kT
Постійна k носить назву постійної Больцмана (вона була введена Планком в 1899 році). Остання формула показує, що температура служить мірою кінетичної енергії молекул. Якщо газ одноатомний, то вся його енергія є енергія поступального руху (для газу, молекули якого складаються з декількох атомів, формули виявляються трохи складніше).
В сучасній фізиці розрізняють фізику мікрочастинок (електро-нів, протонів, атомів, молекул, фотонів) і фізику макроскопічних тіл, що складаються з величезного числа, яка називається макрофізика. Можна описати багато властивостей макротел, відволікаючись від їх молекулярної будови та враховуючи лише поведінка системи в цілому. Цим шляхом слід термодинаміка, яка розглядає властивості макротел, обумовлені рухами і взаємодіями окремих молекул. Практично вся термодинаміка будується на двох постулатах, які називають началами. Вони були сформульовані Клаузиусом і Томсоном.
Перший початок термодинаміки - це закон збереження енергії. Він включає в себе принцип еквівалентності теплоти і механічної роботи, і його можна сформулювати так: зміна внутрішньої енергії системи дорівнює сумі підведеного до неї тепла і що здійснюється над нею механічної роботи.
Другий початок термодинаміки говорить про те, що неможливо здійснити процес, в результаті якого тепло було б перенесено від холодного тіла до гарячого без здійснення роботи.
Термодинамічна температура
Класична термодинаміка увазі приховане рух частинок, яке виражається температурою. Це положення є в термодинаміки настільки важливим, що його іноді називають нульовим початком термодинаміки, щоб підкреслити його принципове значення як вихідної передумови, і формулюють у вигляді аксіоми: всі тіла при тепловій рівновазі володіють температурою.
Температура визначається інтенсивністю теплового руху молекул і атомів. Чим швидше вони рухаються в речовині, тим вище його температура. Коли речовина охолоджується, тепловий рух його частинок загасає. Якщо ж тепловий рух зовсім припиниться, подальше зниження температури стане неможливим. Таку наинизший температуру називають абсолютним нулем і приймають її за початок відліку в абсолютній температурній шкалі, що носить ім'я англійського фізика Кельвіна. Кельвін (К) - одиниця термодинамічної температури - одна з основних одиниць Міжнародної системи одиниць (СІ). Кельвін дорівнює 1/273, 16 частини термодинамічної температури потрійної точки води. Для зручності практики взята близька до неї точка танення льоду 273,15 К, відповідна 0 ° С шкали Цельсія. Тому температура в кельвінах (Т) пов'язана з температурою в гра...
