Д.В. Сивухин - Общий курс физики, Т2. Термодинамика и молекулярная физика (1106322), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Международная практическая температурная шкала Экспериментальные трудности измерения телшературы по абсолютной термодинамической шкале привели к необходимости введения Мео<сдугьародгьо<1 п1хьктической температур<<ой шкивы (МПТ1П). При этом преследовалась <гель создания такой температурной шка<гы, которую легко и быстро можно было бы использовать для калиброкки научных и технических приборов и которая в то же <гремя воспроизводила бы термодинамическую шкалу с наибольшей возможной точностью, допускаемой соврелгснной техникой измерений. Единицами температуры к этой шкале являются кельвин и градус 1[евьсия в зависимости от выбора начала отсчета температуры.
1Пквла несколько раз уточнялась. Последний раз это было сделано в 1968 г. Международная практическая температурная шкала 1968 г. (МПТП1-68) основана на двенадцати хорошо воспроизводимых телшературных точках, которым приписаны определенные значения телгггерагуры (перопчпые реперные. точки). Температуры перкичных репсрных точек приведены в табл. 1.
Между псрвичнылги реперными точками температурная шкала устанавливается с помощью интерпол ционпых формул, даю<<[их соотношение между температурой и показаниями стандартных термометров (платинокый термометр, платинородиевая термопара., оптический пирометр), градуированных по этим точкам. Вся область температур, охватываемая МПТП!-68, делится на ряд интервалов, в каждом из которых рекомендуются свои методы воспроизведения температур и свои интерполяционные формулы.
В интервале от 13.,81 К (тройная точка водорода) до 630.,74'С (точка затвердевания сурьлгы) стандартным прибором является платиновый термометр сопротивления. Весь этот интервал разбивается на пять более лгелких интервалов, в каждом из которых для платинового термометра применяются свои интерполяционные формулы. (Мы не приводили их, так как они занимают довольно много места.) Выше температуры 630.,74'С до 1064'С (температура затвердевания золота) Международная практическая температурная шкшга устанавливается с помощью платинородиевой термоггарьг Рс 10 Рлй<<Р1, Если один свай тврмопары находится при температуре 0'С, то температуры ! друтого сная связана с электродвижупгей силой 1С термопары )Гл.
1 Темперитури Таблица Темпе ат >а Реперные точки 54ПТП1-68 К Тройная точка НгО Опорная 273,16 0,01 Тройная точка кипения Нг с) Точка кипения Нг ) при 25276 атм Точка кипения Н ) Тройная точка Ог Тройная точка Аг Точка кипения О. Точка кипения Н О Точки эатвердевания 8п Хп А8 Ап -259 34 — 256 Л 08 — о52 87 -218,789 — 189„'552 — 182,962 100 13,81 17,042 20,28 54,361 83,798 90,188 373,15 Первичныо 505,1181 692.73 1235,08 1337.58 231,9681 419,58 961,93 1064,43 — 210,002 -195.802 -78.,476 — 38,862 0 26.87 4,215 63,148 77,348 194,674 234,288 273 15 300,02 156,634 271,442 321,108 327,502 429,78с! 544,592 594,258 600„652 Вторичныо Примечание.
За исключением томпсратур тройных точек и Т =17,042 К приведенные в этой таблице значения относятся к давлению в одну стан- а т~ую атмос е Точка кипения Не Тройная точка Хг Точка кипения Ч Точка сублимации СО Точка затвердевания Н8 Точка замерзания НгО Тройная точка фсноксибензина Точки затвердевапия !и В! Сс1 РЬ Точки кипения Н8 8 Точки затвердевания эвтектики Сп-А1 8Ь А! Сц 58 Со Рс1 Р! НЬ 1г Ис ) Равновесная смесь орто- и параводорода 629,81 717,824 821,38 903,89 933,52 1357,6 1728 1767 1827 2045 2236 2720 3600 ,'556,66 444,074 548,23 630,74 660,37 1084,5 145о 1494 1554 1772 1963 2447 3387 Законы .идсилььыт.
газов соотношением 8 =о+ус+сг, где постоянные а, 6, с вычисляются из измерений ЭДС в точках затвердевания сурьмы., серебра и золота. В реперных точках Международная практическая температурная шкала согласуется очень трудно с тормодинамической шкалой. В промежутках между ними расхождения с термодинамической шкалой настолько малы, что имн в большинстве практических измерений можно пренебречь. Выше температуры затвердевания золота применяется оптический пирометр, проградуированный с помощью законов теплового излучения тел. Для установления температурной шкалы в диапазоне 0,8 — 5 К,как правило, используют измерения давления насьпценных паров гелия.
Ниже 0,8 К температура обычно определяется путем измерений либо данления паров редкого изотопа гНе (до 0,4 К), либо магнитной восприимчивости некоторых парамагннтных солей (до 10 г К). 8 7. Законы идеальных газов 1. Идгольнььми гюэывоэотся газы, строго подчнняющигся законам Бойля-Мариотта и Бей-Люссака Эти законы выражаются уравнениями (4.1) и (4Л) прн дополнительном условии, что постоянная а одинакова для всех идеальных газов. Все прочие газы называются ргильпымн. Уравнение (4.1), связываюп1ее температуру, давление и объем идеального газа в состоянии теплового равновесия, называется его уриа1ченоам состоянвя. Входящая в это уравнение постоянная С пропорциональна массе и зависит от химической природы газа.
Введем для измерения количества вещества новую единицу — моль, масса. которой различна для различных веществ. Молом какого-либо вещества называется количество этого вещества. содержащее столько молекул, сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода 'гС. Тысяча молей называется киломолем. Таким образом, по определению, в одном моле различных веществ содержится одно и то же число молекул. В кинетической теории газов будет показано, что для идеальных газов справедлив закон Авогадро. Согласно этому закону о одгпгикооых объемах идсапигых гогов ори одиникооых температурах и давлении содгрэюптся одно н то аюс число молекул.
Отсюда следует, что при одинаковых температурах произведение Р'г' для одного моля различных идеальных газов имеет одно и то же значение. На этом основано измерение моля в граммах. а также молекулярных масс газов. Найдено, что моль кислорода содержит приблизительно 32 г, моль азота 28 г, моль водорода 2,016 г и т. д.
Эти числа в то жс время дают значения молекулярных мосс соответствующих веществ. 2 д. В. Сивухиы. 'Г. а )Гл. 1 Тгмл ври тура 34 До 1961 г. определанно моля и молекулярных масс основывалось на кислородной, шкале. Суи(сствовгло лве кислородных шкалы: физическая и :гимичгскал. В физиче< кой шкале основному иэотопу кислорода шО приписывалась атомная масса точно 16. В химической шкале принима.лось, что средняя атомная масса естественной смеси изотопов кислорода равна точно 16. Однако при масс-спектрометрических измерениях более удобна углероднал шкала, так как углерод дает гораздо болыпе различных соединений, чем кислород. Углеродная шкала и была принята в 1961 г. Межд народным союзом по чистой и прикладной химии. В этой шкале изотопу углерода С приписывается атомная масса точно ! 2. Углеродвая шкала очень мапо отличается от физической кислородной шкалы.
Для одного моля или одного киломоля идеального газа уравнение состояния запишется в виде р)г = йТ, (7.1) где постоянная й, вниду закона Авогадро, имеет одно и то же зна гение для всех газов. На это было указано Д. И. Менделеевым (1834 — 1907). Уравнение (7.1) обычно называют уриоиением Клаггейрона ~1799 — 1864) или Клапейро~ш-Л4енделееаа, а постоянную й -- упиосрсильной гизоаой постоянной, Ее числовое значение можно найти, измерив объем Г моля идеального газа при нормальном давлении (Р = 1,0132о Па = = 1,01325 10ь дин,(смг) и при температуре 0'С (Т = 273,15 К). По современным данным К = (22413.6х0,9) см', моль.
Используя это значение, нетрудно получить й = (8,31434х0,00035).10 эргДмоль К) = — (8,31434 х 0„00035) ДжДмоль. К) = 0,0821 л атмДмоль К). Если газ содоржит и молей, то уравнение Клапейрона — Менделеева примет вид (7.2) 2, Найдем теперь уравнение состояния для смеси идеальных газов. Для этого воспользуемся эмпирически установленным законом Дальтона (1766 — 1844).
Пусть в раъчичных сосудах одинакового объема Г заключены различные идеальные газы, поддерживаемые при одной и той же температуре Т. Обозначим давления этих газов через Р„Рз. Р„... Какое давление Р установится., если все газы смешать в том жс объеме и поддерживать прежнюю томпературу смеси Т7 Закон Дальтона утверждает, что (7.3) Давления Р,, Р, Рз,... называются парциалыгыми давлениями газов, входящих в сыесь. Таким образом. по закону 1[альтона давление смеси идеальных газов раино сумме парйиааьных даиашпш, этих газов. Пусть и( число ьюлей 1-го газа. Тогда Р,(' = и,йТ. Поэтому, умножая обе части соотношения (7.3) на Г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
