Сравнивая уравнение состояния идеального газа и основное уравнение кинетической теории газов, записанные для одного моля (для этого число молекул N возьмём равным числу Авогадро NА), найдём среднюю кинетическую энергию одной молекулы:
и .
Откуда
. (31)
Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы не зависит от её природы и пропорциональна абсолютной температуре газа T. Отсюда следует, что абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии молекул.
Величина R/NА = k в уравнении (31) получила название постоянной Больцмана и представляет собой газовую постоянную, отнесенную к одной молекуле: k = 1,38·10-23 Дж/К-23.
Так как =kТ, то средняя квадратичная скорость равна
. (32)
Подставляя значение средней кинетической энергии поступательного движения молекул (31) в основное уравнение молекулярно–кинетической теории газов, получим другую форму уравнения состояния идеального газа:
P = n0kT. (33)
Давление газа пропорционально произведению числа молекул в единице объема на его термодинамическую температуру.
На рис. приведена схема опыта Штерна для определения скорости молекул газа. В нагревателе с поверхности проволоки, раскаленной электрическим током, испаряются атомы серебра. Попадая из нагревателя через отверстие в вакуумную камеру, молекулы пара с системы щелей формируются в узкий пучок, направленный в сторону двух дисков, вращающихся с угловой скоростью w .Диски используются для сортировки молекул по скоростям. Угол между прорезями в дисках q. Расстояние между дисками X в процессе эксперимента не изменяется. Для того, чтобы молекула пара попала на приемник детектора частиц, она должна пройти через прорези в дисках. Для этого время прохождения молекулы, движущейся со скоростью V между дисками, должно быть равно времени поворота прорези второго диска на угол q. Поэтому V=w· X/ q
Для определения и точного отсчета времени на судах применяют следующие приборы: хронометры, палубные часы, судовые часы, секундомеры.
Хронометр является самым точным прибором, отсчитывающим точное время на судне. По нему определяются с достаточной точностью моменты среднего гринвичского времени Тгр. Хронометр представляет собой пружинные часы, очень тщательно выполненные и снабженные особым при которое обеспечивает постоянство его хода. Хронометр состоит из следующих основных узлов: двигателя, регулятора хода или спуска и счетчика (циферблата). Постоянство хода хронометра обеспечивается главным образом особенностями устройства первых двух узлов. Большой циферблат, хронометра разбит на двенадцать часовых делений, и поэтому каждое деление имеет два значения, например 315ч, 618ч и т. д. На большом циферблате имеются часовая и минутная стрелки, а два малых циферблата снабжены - один секундной стрелкой, а другой стрелкой, показывающей, сколько времени после полного завода идет хронометр. Секундная стрелка хронометра двигается скачками через 0,5 с, что облегчает снятие отсчета момента времени. При этом каждый скачок секундной стрелки сопровождается характерным звуком удара, что дает возможность фиксировать показания на слух. Заводят хронометр ежесуточно в одно и то же время. На судах хронометры, устанавливают по гринвичскому времени. Однако в силу различных причин показания хронометра отличаются от действительного всемирного времени на величину, называемую поправкой хронометра. На судне хронометр хранится в штурманской рубке в специальном ящике штурманского стола, стенки и дно которого обиты войлоком. В связи с тем что хронометр нельзя выносить из штурманской рубки, при астрономических наблюдениях пользуются секундомером.
Секундомер предназначен для измерения коротких промежутков времени при навигационных, астрономических и гидрометеорологических наблюдениях. С пусковой кнопки секундная стрелка может освобождаться, стопориться и возвращаться в нулевое положение. Секундомер запускают в момент наблюдения, а затем замечают показания хронометра и одновременно стопорят секундомер. После этого из показания хронометра, которое должно быть записано, вычитают показания секундомера и получают время по хронометру в момент наблюдения.
Палубные часы - часы довольно большого размера с механизмом повышенной точности, однако меньшей, чем у хронометра. Они имеют один циферблат, разбитый, как и у хронометра, на 12 делений, а секундная стрелка, имеющая общий центр с часовой и минутной, движется толчками через 0,2 с. Время на палубных часах'устанавливается гринвичское, и они используются при астрономических наблюдениях, а также для сличения хронометров и часов. В отличие от хронометров их можно выносить на открытый мостик. Палубные часы значительно дешевле хронометров, поэтому на небольших судах часто обходятся только палубными часами.
Судовые, или морские, часы устанавливают в служебных и жилых помещениях и используют для организации службы и повседневной жизни на судне. Это обычные, хорошо изготовленные стенные часы с анкерным ходом. Судовые часы, находящиеся в радиорубке, показывают гринвичское время или московское (при плавании в водах СССР). Обычно судовые часы заводят один раз в неделю. В последнее время некоторые суда стали снабжаться электрическими судовыми часами, центральный прибор которых передает показания на счетчики, устанавливаемые в судовых помещениях.
Следует упомянуть и о кварцевых часах, представляющих собой электронное и электромеханическое устройство. Регулятором равномерного хода стрелок в кварцевых часах служат периодические колебания пластинки кварца под воздействием электрического тока. Ошибка хода у таких часов составляет 0,01 с в сутки.
Сравнивая уравнение состояния идеального газа и основное уравнение кинетической теории газов, записанные для одного моля (для этого число молекул N возьмём равным числу Авогадро NА), найдём среднюю кинетическую энергию одной молекулы:
и .
Откуда
. (31)
Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы не зависит от её природы и пропорциональна абсолютной температуре газа T. Отсюда следует, что абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии молекул.
Величина R/NА = k в уравнении (31) получила название постоянной Больцмана и представляет собой газовую постоянную, отнесенную к одной молекуле:
k = 1,38·10-23 Дж/К-23.
Так как =kТ, то средняя квадратичная скорость равна
. (32)
Подставляя значение средней кинетической энергии поступательного движения молекул (31) в основное уравнение молекулярно–кинетической теории газов, получим другую форму уравнения состояния идеального газа:
P = n0kT. (33)
Давление газа пропорционально произведению числа молекул в единице объема на его термодинамическую температуру.
На рис. приведена схема опыта Штерна для определения скорости молекул газа.
В нагревателе с поверхности проволоки, раскаленной электрическим током, испаряются атомы серебра. Попадая из нагревателя через отверстие в вакуумную камеру, молекулы пара с системы щелей формируются в узкий пучок, направленный в сторону двух дисков, вращающихся с угловой скоростью w .Диски используются для сортировки молекул по скоростям. Угол между прорезями в дисках q. Расстояние между дисками X в процессе эксперимента не изменяется. Для того, чтобы молекула пара попала на приемник детектора частиц, она должна пройти через прорези в дисках. Для этого время прохождения молекулы, движущейся со скоростью V между дисками, должно быть равно времени поворота прорези второго диска на угол q. Поэтому
V=w· X/ q
Для определения и точного отсчета времени на судах применяют следующие приборы: хронометры, палубные часы, судовые часы, секундомеры.
Хронометр является самым точным прибором, отсчитывающим точное время на судне. По нему определяются с достаточной точностью моменты среднего гринвичского времени Тгр. Хронометр представляет собой пружинные часы, очень тщательно выполненные и снабженные особым при которое обеспечивает постоянство его хода. Хронометр состоит из следующих основных узлов: двигателя, регулятора хода или спуска и счетчика (циферблата). Постоянство хода хронометра обеспечивается главным образом особенностями устройства первых двух узлов. Большой циферблат, хронометра разбит на двенадцать часовых делений, и поэтому каждое деление имеет два значения, например 315ч, 618ч и т. д. На большом циферблате имеются часовая и минутная стрелки, а два малых циферблата снабжены - один секундной стрелкой, а другой стрелкой, показывающей, сколько времени после полного завода идет хронометр. Секундная стрелка хронометра двигается скачками через 0,5 с, что облегчает снятие отсчета момента времени. При этом каждый скачок секундной стрелки сопровождается характерным звуком удара, что дает возможность фиксировать показания на слух. Заводят хронометр ежесуточно в одно и то же время. На судах хронометры, устанавливают по гринвичскому времени. Однако в силу различных причин показания хронометра отличаются от действительного всемирного времени на величину, называемую поправкой хронометра. На судне хронометр хранится в штурманской рубке в специальном ящике штурманского стола, стенки и дно которого обиты войлоком. В связи с тем что хронометр нельзя выносить из штурманской рубки, при астрономических наблюдениях пользуются секундомером.
Секундомер предназначен для измерения коротких промежутков времени при навигационных, астрономических и гидрометеорологических наблюдениях. С пусковой кнопки секундная стрелка может освобождаться, стопориться и возвращаться в нулевое положение. Секундомер запускают в момент наблюдения, а затем замечают показания хронометра и одновременно стопорят секундомер. После этого из показания хронометра, которое должно быть записано, вычитают показания секундомера и получают время по хронометру в момент наблюдения.
Палубные часы - часы довольно большого размера с механизмом повышенной точности, однако меньшей, чем у хронометра. Они имеют один циферблат, разбитый, как и у хронометра, на 12 делений, а секундная стрелка, имеющая общий центр с часовой и минутной, движется толчками через 0,2 с. Время на палубных часах'устанавливается гринвичское, и они используются при астрономических наблюдениях, а также для сличения хронометров и часов. В отличие от хронометров их можно выносить на открытый мостик. Палубные часы значительно дешевле хронометров, поэтому на небольших судах часто обходятся только палубными часами.
Судовые, или морские, часы устанавливают в служебных и жилых помещениях и используют для организации службы и повседневной жизни на судне. Это обычные, хорошо изготовленные стенные часы с анкерным ходом. Судовые часы, находящиеся в радиорубке, показывают гринвичское время или московское (при плавании в водах СССР). Обычно судовые часы заводят один раз в неделю. В последнее время некоторые суда стали снабжаться электрическими судовыми часами, центральный прибор которых передает показания на счетчики, устанавливаемые в судовых помещениях.
Следует упомянуть и о кварцевых часах, представляющих собой электронное и электромеханическое устройство. Регулятором равномерного хода стрелок в кварцевых часах служат периодические колебания пластинки кварца под воздействием электрического тока. Ошибка хода у таких часов составляет 0,01 с в сутки.