Физические методы исследования. Семинарские занятия. Часть 2. Стариковская С.М. - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

Глава 1
Методы измерения температуры.
Цель данного цикла семинаров – обсудить различные методы измерения тем-
ператур. Говоря о температуре, мы говорим о термодинамической величине,
являющейся характеристикой некоторой системы, подчиняющейся законам ста-
тистики, и являющейся мерой внутренней энергии системы. Носителями внут-
ренней энергии являются атомы и молекулы тела, энергия которых и определя-
ет температуру системы. В частности, для газообразных тел средняя энергия
поступательного движения <E>связана с температурой газа выражением
<E>=
1
2
m<v>
2
=
3
2
kT, (1.1)
где k – постоянная Больцмана. В наиболее общем случае температура опре-
деляется как
1
kT
=
∂ ln Ω
∂E
=
∂S
k∂E
, (1.2)
где Ω(E) – число доступных состояний системы в малом интервале энергий
от E до E + dE, S = k ln Ω – энтропия системы.
В реальных физических системах температура часто является одним из клю-
чевых параметров в законах, описывающих эти системы.
Действительно, температура входит как параметр
1. в закон распределения молекул по скоростям. Доля молекул, имеющих
энергии в интервале от EE+ dE, равна (распределение Максвелла):
dN
N
=
E
(2πkT)
3
e
−E/kT
dE,
2. в распределение Больцмана (закон, описывающий поведение молекул во
внешнем поле, например – в поле тяжести):
n(E)=n
0
e
−EkT
dE,
3. в уравнение состояния идеального газа:
PV =
m
µ
RT,
6
Глава 1

Методы измерения температуры.

Цель данного цикла семинаров – обсудить различные методы измерения тем-
ператур. Говоря о температуре, мы говорим о термодинамической величине,
являющейся характеристикой некоторой системы, подчиняющейся законам ста-
тистики, и являющейся мерой внутренней энергии системы. Носителями внут-
ренней энергии являются атомы и молекулы тела, энергия которых и определя-
ет температуру системы. В частности, для газообразных тел средняя энергия
поступательного движения < E > связана с температурой газа выражением
                                1            3
                        < E >= m < v >2 = kT,                        (1.1)
                                2            2
  где k – постоянная Больцмана. В наиболее общем случае температура опре-
деляется как
                              1    ∂ ln Ω    ∂S
                                 =        =     ,                     (1.2)
                             kT     ∂E      k∂E
   где Ω(E) – число доступных состояний системы в малом интервале энергий
от E до E + dE, S = k ln Ω – энтропия системы.
   В реальных физических системах температура часто является одним из клю-
чевых параметров в законах, описывающих эти системы.
   Действительно, температура входит как параметр
 1. в закон распределения молекул по скоростям. Доля молекул, имеющих
    энергии в интервале от E E + dE, равна (распределение Максвелла):
                                  
                           dN            E
                              =              3
                                               e−E/kT dE,
                           N          (2πkT )

 2. в распределение Больцмана (закон, описывающий поведение молекул во
    внешнем поле, например – в поле тяжести):

                              n(E) = n0 e−EkT dE,
 3. в уравнение состояния идеального газа:
                                           m
                                  PV =       RT,
                                           µ

                                       6

Страницы