Номер 3, страница 200 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 7. Методы изучения тепловых явлений. Температура. Параграф 35. Термодинамический метод. Температура. Термодинамическая шкала температур. Вопросы - номер 3, страница 200.

Условие.

3. В чём состоит преимущество идеальной газовой шкалы перед другими температурными шкалами?

Решение.

Решение

Температурные шкалы, основанные на физических свойствах конкретных веществ, например, на тепловом расширении жидкостей (ртути, спирта) или твердых тел, обладают существенным недостатком. Их показания зависят от выбора термометрического вещества. Тепловое расширение большинства веществ не является строго линейной функцией температуры, и у разных веществ эта зависимость разная. Поэтому два термометра, использующие разные вещества (например, ртутный и спиртовой), даже если они точно откалиброваны по двум реперным точкам (скажем, по точкам таяния льда и кипения воды), будут показывать немного отличающиеся значения при промежуточных температурах.

Основное преимущество идеальной газовой шкалы состоит в ее универсальности и независимости от химической природы газа, используемого в термометре. Эта шкала основана на том, что давление идеального газа при постоянном объеме прямо пропорционально его абсолютной температуре ($P \propto T$).

Хотя идеальный газ — это физическая модель, реальные газы (такие как водород, гелий, азот) при достаточно низких давлениях (в разреженном состоянии) ведут себя очень близко к идеальному. Самое важное заключается в том, что при стремлении давления газа к нулю показания газовых термометров, заполненных любыми различными газами, сходятся к одному и тому же значению. Таким образом, температурная шкала, построенная на этом принципе, не зависит от выбора конкретного рабочего вещества.

Это делает идеальную газовую шкалу фундаментальной. Более того, доказано, что идеальная газовая шкала тождественно совпадает с абсолютной термодинамической шкалой температуры (шкалой Кельвина), которая определяется на основе второго закона термодинамики и по своему определению не зависит от свойств какого-либо вещества.

Ответ: Главное преимущество идеальной газовой шкалы перед другими температурными шкалами заключается в том, что она не зависит от свойств конкретного вещества, используемого в качестве рабочего тела в термометре. В пределе низких давлений все газы показывают одинаковую температуру, что делает эту шкалу универсальной и фундаментальной, поскольку она совпадает с абсолютной термодинамической шкалой Кельвина.