Как зависит температура от давления
- Взаимосвязь температуры и давления
- Взаимосвязь температуры и давления в жидкостях
- Взаимосвязь температуры и давления в твердых телах
- Уравнение Клапейрона-Менделеева
- Стандартная температура и давление
Взаимосвязь температуры и давления
Температура (t) и давление (P) являются двумя важными физическими величинами, которые тесно связаны между собой. Эта взаимосвязь проявляется во всех состояниях вещества и играет значительную роль во многих природных явлениях.
Взаимосвязь температуры и давления в жидкостях
Особенно тесную взаимосвязь можно обнаружить между температурой жидкости и атмосферным давлением. Внутри любой жидкости существует множество маленьких пузырьков воздуха, которые имеют свое внутреннее давление. При нагревании жидкости насыщенный пар начинает испаряться из этих пузырьков. Этот процесс продолжается до тех пор, пока внутреннее давление не сравняется с внешним атмосферным давлением. Когда это происходит, пузырьки лопаются, а процесс называется кипением.
Взаимосвязь температуры и давления в твердых телах
Аналогичный процесс также происходит в твердых телах при плавлении или кристаллизации. Твердое тело состоит из кристаллических решеток, которые могут быть разрушены при отдалении атомов друг от друга. Однако давление, увеличиваясь, действует в обратном направлении и прижимает атомы друг к другу. Поэтому для расплавления твердого тела требуется больше энергии, и температура повышается.
Уравнение Клапейрона-Менделеева
Уравнение Клапейрона-Менделеева описывает зависимость температуры от давления в газе. Формула выглядит так: PV = nRT, где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества, R - газовая постоянная, а T - температура. Постоянные n и R делают понятным, что давление пропорционально температуре (при постоянном объеме). То есть, чем выше давление, тем выше температура. Это обусловлено тем, что при нагревании межмолекулярное пространство увеличивается, и молекулы начинают двигаться быстрее и чаще сталкиваются со стенками сосуда.
Стандартная температура и давление
Существует понятие стандартной температуры и давления, которые равны -273° по Кельвину (или 0 °C) и 760 мм ртутного столба соответственно. Интересно отметить, что лед обладает высокой удельной теплоемкостью, равной 335 кДж/кг. Поэтому для его растопления требуется значительное количество тепловой энергии. Например, с помощью той же энергии можно нагреть воду до 80 °C.