Формулы по физике 10 класс: температура и тепловое равновесие

Температура характеризует степень нагретости тела и связана со средней кинетической энергией хаотического движения его частиц. Тепловое равновесие устанавливается между телами, имеющими одинаковую температуру; в таблице приведены основные соотношения для температуры и её измерения в школьном курсе физики 10 класса.

Формулы: температура и тепловое равновесие

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Связь температуры по шкале Цельсия и абсолютной температуры	T = t + 273,15 t = T − 273,15	T — абсолютная температура, К t — температура по шкале Цельсия, °C
Связь средней кинетической энергии поступательного движения молекулы с абсолютной температурой	⟨E_к⟩ = 3·k·T/2	⟨E_к⟩ — средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеального газа, Дж k — постоянная Больцмана (1,38·10^{-23}), Дж/К T — абсолютная температура газа, К
Связь средней кинетической энергии поступательного движения молекул с температурой через постоянную Больцмана	T = 2·⟨E_к⟩/(3·k)	T — абсолютная температура газа, К ⟨E_к⟩ — средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы, Дж k — постоянная Больцмана, Дж/К
Средняя квадратичная скорость молекул идеального газа	v_кв = √(3·k·T/m₀)	v_кв — средняя квадратичная скорость молекул газа, м/с k — постоянная Больцмана, Дж/К T — абсолютная температура газа, К m₀ — масса одной молекулы газа, кг

Когда какую формулу применять

Для перевода температуры из градусов Цельсия в кельвины прибавляйте 273,15. Для обратного перевода вычитайте 273,15.
В формулах молекулярно-кинетической теории используйте только абсолютную температуру в кельвинах, а не градусы Цельсия.
Для определения средней кинетической энергии поступательного движения одной молекулы применяйте формулу с постоянной Больцмана.
Для вычисления средней квадратичной скорости молекул используйте массу одной молекулы в килограммах, а не массу всего газа.
При рассмотрении теплового равновесия помните: если система находится в равновесии, температуры всех её частей одинаковы. Само условие теплового равновесия не требует отдельной расчётной формулы.

Пример решения задачи

Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеального газа равна 6,21·10^-21 Дж. Определите абсолютную температуру газа. Постоянная Больцмана k = 1,38·10^-23 Дж/К.

Дано:

⟨E_к⟩ = 6,21·10^-21 Дж

k = 1,38·10^-23 Дж/К

Найти: T

Решение:

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы связана с абсолютной температурой формулой:

⟨E_к⟩ = 3·k·T/2

Выразим температуру:

T = 2·⟨E_к⟩/(3·k)

Подставим значения:

T = 2·6,21·10^-21/(3·1,38·10^-23) = 300 К

Ответ: 300 К.