10.5.03. Температура (и почему она есть)

Что такое температура? Каким образом можно прийти к выводу, что температура -- это средняя кинетическая энергия молекул газа?
И как из этого автоматически получается уравнение состояния идеального газа.
#молекулярнаяфизика #температура #мкт

[dezcvhb]

Очень интересное видео, развивающее способности к творческому и аналитическому мышлению. Спасибо.

[bdudqld]

Спасибо. Напомнили мне мой " спор " с преподавателем универа по этому поводу. Это было ох как давно!

[micmac]

Помню сильное свое замешательство и возбуждение, когда школьником понял, что бытовое понятие температуры ничего простого из себя точно не представляет. Устрою себе ренессанс погружения в термодинамику!

[finemechanic]

Число молей вещества, неважно как полученного, вычисляется из массы вещества и молярной массы его молекулы, которая в свою очередь складывается из атомных масс, которые померяны и пропечатаны в таблице Менделеева.

[dezcvhb]

Ян Янович, не знаю даже как это правильно объяснить и сформулировать.
Мною был найден геологический образец, который можно охарактеризовать так: разноцветная зональность высокотемпературного флюида, скорее всего средне и высокобарного состояния характеризуется разной зональной окраской (разной дисперсией цвета и света).
Это можно объяснить так, что состояние изостатического равновесия (кристаллизации) указанного флюида формировалось в разных условиях по физических параметрах: температура, давление, концентрация химических компонентов, что обусловило плавное изменение показателей светопреломления и светоотражения ранее сформированной среды флюида в сложных геологических условиях глубинного разлома земной коры, преположительно позднего протерозоя - раннего архея.

[dezcvhb]

На 13 минуте 44 секунде, получается (?) промежуточный итог (?), что всё, в среднем, равно нулю...
Но, остаётся вопрос: чем является ноль, - какой точкой отсчёта (для твёрдого тела, газа или жидкого вещества)?
Если ноль, это газ водород в твёрдом состоянии, тогда понятие температура без понятия давления (или понятия гравитация) не существует в принципе.
Я не ошибаюсь?

[dezcvhb]

Почему температура - кинетическая энергия молекул?
Например, - поток рентгеновского излучения в вакууме, у него собственной температуры практически нет, вакуум не способен саморазогреваться, но при взаимодействии с материальными телами их температура появиться и начнёт увеличиваться за счёт ионизации.
Ян Янович, я не ошибся?
Получается, что температура - определённое состояния установившегося термодинамического равновесия тела (состояние изостатического равновесия микросотояний отдельных тел и частиц, образующих макротело).
На 9 минуте 30 секунд, согласно полученной формуле, если в знаменатель, условно, представить молекулу воды Н2О, то при воздействии на неё рентгеновского или гама излучения в числителе (не)получится даже вероятность различных ионов, которые могут образоваться из молекулы воды при ионизации (их более 100), тем более это выражение не будет описывать их энергетическое состояние на макроуровне (в составе жидкости, твёрдого тела, газа). Откуда взять значение t - не понятно, принципиально.

[yurathomas]

Мое видение ситуации:
1) Мы применяем макропараметры, тк работа с теми же микропараметрами(импульс каждой молекулы и тд) весьма затруднена хотя бы математически(10^23 уравнений в системе)
2)Квантовая механика как бы официально обосновала наш применяемый вероятностный аппарат, который мы применяем для вероятостного анализа больших систем, и применив оценку независимости состояний частиц друг от друга, получим относительную погрешность от самой вероятной 1/(N)^0.5, порядка 10^(-11) для систем с молем частиц.
3)Вводим энтропию, как логарифм статистического веса состояния(вероятности и всякие матрицы плотности дал нам квантмех, который дал нам господь бог(эксперимент)

4)Говорим, что будем рассматривать процессы, гле энтропия максимальна(логично, что будет скорее всего самое вероятное состояние, а отклонения от него мы оценили в пункте выше)
5)Вводим температуру(в джоулях), как производную энергии по энтропии, как бы производная энергия по логарифму статвеса состояния
6)Получим, что она зависти от статвеса *производную энергии по статвесу,
Температура равная 0 говорит, что у нас для каждого состояния нет приращений энергии, температура как параметр говорит о то, что с изменением энергии насколько изменился статвес(большая температура говорит о том, что когда мы вкачиваем энергию в систему, то статвес каждого состояния слабо меняется
Понятно, что это все мои танцы с бубном вокруг формулы, но также можно задать вопрос, что есть энергия, сила, масса и тд, поэтому обычно постулируют как неопределяемый параметр энтропию, энергию, а температуру получают как производную энергии по энтропии(какой-то штуки на какую-то штуку)
7)Выводим 2 распределения Гиббса (класическое большое и малое квантовое) из принципа максимума энтропии
8)Доказываем, что если в системе вероятности того, что 2 частицы будут в 1 состоянии мала(относительно некоего параметра, получающегося в результате интегрирования), то газ распределен по Больцману (квантовый и тем более классический)
9)Из распределения вероятности по больцману получаем формулу для средней энергии 3/2*КТ и условие того, что газ идеальный
10) Для более концентрированных газов получаем уравнения Ферми и Бозе газов, предполагая распределения Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака (фотоны и электроны)

Понимаю, что представление может.быть частично некорректно/наивно, было интересно послушать ваш взгляд на такую тему, как температура

[alexandrekassiantchouk]

Nice. Check chapter 3 in "Classical Physics Beyond Einstein’s".

[uswxerg]

День добрый, может я не по теме. Просто я создал чертеж установки бесплатной энергии, создана но основе гидравлической машины Паскаля, расчеты основаны на известных законах физики. Если посмотреть мой первый ролик до конца, да видел так себе, то будет понятно што там нет никакого обмана.

[dsdjzvi]

ПОНЯТИЕ ТЕПЛОТЫ НАДО МЕНЯТЬ.ТЕРМОДИНАМИКА ОШИБЛАСЬ

[vadoovadimeich]

Это все модели удобные для практического использования. Хотя все относительно. Например - температура плазмы 1 млн градусов. Это как? В плазме нет атомов которые могут куда-то там лететь сталкиваться ... Т.е. температура разных веществ в разном агрегатном состоянии - разные понятия. Температура льда и температура водяного пара?

[wvwjsze]

А с чего вы решили что молекулы имют упругое столкновения.

[dezcvhb]

"Идеальный газ" - не имеет потенциальной энергии, только кинетическую?
Если "газ", например, состоит только из одних ядер атома водорода, то он имеет огромную потенциальную энергию, которую можно назвать энергией ионизации, которая будет зависеть (почти прямо пропорциональна) от кинетической энергии, ускоряющей этот "газ". То есть сама по себе потенциальная энергия совокупности протонов не может сама себя ускорить, но любое изменение напряжённости внешнего магнитного поля и/или гравитационного, по причинам, которые не зависят от потенциальной энергии протонов, протоны будут обладать свойствами не хаотического движения, а направленного движения заряженных частиц.
Для самих заряженных частиц протонов понятие температуры, за счёт электромагнитных сил взаимного отталкивания будет абсурдным (например, - нулём), но для их направленного движения, например, от Солнца к Земле, понятие температуры будет вполне различимым, типа, - "среднего температурного фона".
Но, вот, - проблема, для электронов понятие температуры будет очень заметно (принципиально) отличаться от такового, в сравнении с протонами...
Если в каком-то, условно замкнутом объёме, произвести смешивание направленно движущихся протонов с направленно движущимися электронами, тогда понятие температура будет тоже, чем-то другим, чем произведение средней кинетической энергии протонов и произведение средней кинетической энергии электронов (умноженное на их массу), делённую пополам?
Если я ошибаюсь в своих рассуждениях, - опровергните это.

[Cassiopeia]

Ян, в своих расчётах вы не учли обмен квантами энергий тепла при их столкновении, а только кинетическую энергию. На мой взгляд, Температура, это не только количество столкновений N атомов за время t, но и обмен квантами энергий тепла в момент столкновения. Как пример, в кастрюлю положили кусочки мяса и маринад, закрыли крышку и перемешали – маринад равномерно распределился по кусочкам.

[vrzkwnm]

температура это производная энергии что тут сложного?) вот так работает вся физика выдумали законы которые не работают) взяли за константу производную и на основе производной построили приборы которые чушь показывают)

[GogaSarach-qney]

Температура это энергия эфира содержащаяся в веществе. Например, в атмосфере.

[xyzdwxe]

Нету ни какой температуры. Есть только внутренняя энергия термометра.