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# Thermal properties of matter

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• 1. Thermal Properties of Matter Physics 2
• 2. Topic Outline • Temperature  • Thermal expansion • Boyle’s Law • Charles’s Law • Atoms and Molecules • Kinetic Theory of Gases
• 3. Temperature A temperature of a body of matter is a  measure of the average kinetic energy of  random translational motion of its constituent  particles. It measures the hotness or coldness of a   body.
• 4. Thermometer Thermometer is a device  used to measure  temperature. In Celsius scale the freezing  point of water is 0oC and its  boiling point is 100oC, and in  the Fahrenheit scale, these  points are assigned the  values of 32oF and 212oF,  respectively.
• 5. Thermal Expansion Thermal expansion is the change in length in  a solid because of the change in temperature.
• 6. Coefficients of Linear Expansions
• 7. Example:
• 8. Volume Expansion
• 9. Water Above 4oC water expands  when heated. From 0oC to  4oC, however, the volume of a  water sample decreases with  ice increasing temperature. Thus  water has its maximum  density at 4oC.
• 10. Boyle’s Law  Discovered by Robert Boyle (1627‐1691), states that at  constant temperature, the volume of a gas is inversely  proportional to its absolute pressure.
• 11. Example:
• 12. Absolute Temperature Scale The absolute temperature scale has its zero point at ‐273oC;  temperature un this scale are measured in Kelvin (K). The  Rankine absolute temperature scale has its zero point at ‐ 460oF; temperature in this scale are designated oR. Absolute  zero is 0K = 0oR = ‐273oC = ‐460oF.
• 13. Charles’s Law  Discovered by Jacques Chares, states that at  constant pressure, the volume of a gas is  directly proportional to its absolute  temperature.
• 14. Example:
• 15. Ideal Gas Law
• 16. Atoms and Molecules Elements are the simplest substances of which matter in  bulk is composed. The ultimate particles of an elements are  its atoms. Two or more elements may combine chemically to form a  compound, a substance whose properties are different  from those of the elements that compose it. The ultimate particles of a compound in gaseous form are  molecules, which consist of the atoms of its constituent  elements joined together in a definite way. 1 atomic mass unit = 1 u = 1.66 x 10‐27 kg
• 17. Example:
• 18. Kinetic Theory of Gases According to the kinetic theory of gases, a gas consists of  a great many tiny individual molecules that do not  interact with one another except in collisions.  The molecules are supposed to be far apart compared  with their dimensions and to be in constant motion.
• 19. Kinetic Energy and Absolute  Temperature of gases The significance of absolute zero in the kinetic theory of gases is  straight forward: It is the temperature at which all molecular  translational movement stops.
• 20. Molecular Speeds Finding the average speed of gas molecules  whose mass is m.
• 21. REFERENCE: Modern Technical Physics 6th Edition by  Arthur Beiser Copyright © 1992 by Addison‐Wesley  Publishing Company, Inc.