![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •2. Справочник по основным разделам физики для подготовки студентов к экзамену.
- •2.I. Механика.
- •Тело, брошенное под углом к горизонту со скоростью о.
- •Движение по окружности.
- •Динамика
- •4. Моменты инерции некоторых тел простейшей формы
- •Движение планет и комет
- •Законы Кеплера:
- •Релятивистская механика.
- •2.2. Колебания и волны.
- •2.2.1. Механические колебания
- •С ложение колебаний.
- •2.2.2. Электрические колебания
- •2.2.3. Волны
- •2.3. Молекулярная (статистическая ) физика и термодинамика
- •2.3.1. Идеальные газы
- •Смеси идеальных газов.
- •Явления переноса в идеальных газах
- •2.3.2. Фазовые переходы и капиллярные явления.
- •9. Капиллярные явления.
Явления переноса в идеальных газах
1. Среднее число
столкновений молекул за время
=1сек
Z=
и средняя длина свободного пробега
молекул
=
,
где d –
диаметр молекул, n
– их число в единице объема,
=
-
среднеарифметическая скорость
молекулы:
2. Явление
диффузии
– перенос количества молекул:
In
= - D
;
где D=
/3
– коэффициент
диффузии, In
- поток
молекул
3. Явление
теплопроводности
– перенос энергии:
=-
;
где
=
/3-
коэффициент теплопроводности,
- плотность газа.
4. Явление
вязкого трения
– перенос импульса:
= -
;
где
=
/3
- коэффициент
динамической вязкости.
2.3.2. Фазовые переходы и капиллярные явления.
1. Уравнение
Ван-дер-Ваальса: (p
+ a
/ V2)
(V
- b)
= RT.
Параметр
a
– характеризует силы притяжения
между молекулами, b
- силы отталкивания и размеры молекул.
На изотерме при Т1
на рис. 3.2:
DD′
– жидкое состояние вещества;
AA′
- газообразное состояние вещества;
DFA
– двухфазное состояние вещества (на
данном участке осуществляется фазовый
переход жидкость – газ); DC
и
BA-
метастабильные состояния, DC
– перегретая жидкость; BA-
пересыщенный пар.
2. При критической температуре Ткр. исчезает различие между жидкостью и газом, а область фазового перехода вырождается в точку перегиба. При T> Ткр. – только газообразное состояние вещества.
3
Рис. 3.2. Изотермы Ван-дер-Ваальса.
4. Приведенное уравнение Ван-дер-Ваальса: ( + 3 / 2) (3 - 1) = 8, где = p/ pкр ; = V / Vкр ; = T / Tкр .
5. Равновесие фаз достигается при равенстве потенциалов Гиббса G=U+PV-TS этих фаз (dG = Vdp – SdT).
6.
Фазовые переходы I
рода
сопровождаются скачком первых производных
от G:
;
.
Поэтому
такие переходы сопровождаются скачком
удельного объема (плотности) и выделением
(или поглощением) тепла.
7.
Фазовые переходы II
рода
сопровождаются скачком вторых производных
от G:
;
;
.
Поэтому
они сопровождаются скачком теплоемкости,
а также коэффициентов изотермической
сжимаемости
и
объемного расширения
,
при этом плотность изменяется монотонно
и непрерывно, выделения или
поглощения тепла не происходит.
Примеры
фазовых переходов II
рода:
парамагнетик – ферромагнетик и диэлектрик
- сегнетоэлектрик, сопровождаемые
появлением макроскопического
магнитного
момента и спонтанной поляризации у
вещества; переход металлов и сплавов
из нормального в сверхпроводящее
состояние; переход жидкого гелия в
сверхтекучее состояние и т.д.
7.
Фазовые
переходы I
рода между
тремя фазами вещества: газообразным
(1), жидким (2) и твердым (3) (испарение и
конденсация, плавление и кристаллизация,
сублимация и возгонка) описываются
уравнением Клапейрона- Клаузиуса:
>0;
>0;
,
где q
- удельная
теплота фазового перехода,
- удельный объем вещества.
Для фазовых
переходов газжидкость
(12)
и газтвердое
тело (13)
производные dp/dT
положительны
для всех
веществ. Для большинства веществ dp/dT>0
и при фазовых переходов жидкостьтвердое
тело - такие вещества называются
нормальными. Однако имеются и аномальные
вещества (например, вода и лед), для
которых dp/dT<0,
т.к для
них
.
Рис. 3.3. Фазовые диаграммы.
ОК – кривая испарения или конденсации, заканчивается при Tкр..
ОВ – кривая плавления или кристаллизации для нормальных веществ, ОВ′- для аномальных. Для нормальных веществ при увеличении давления температура плавления повышается, а для аномальных, наоборот, понижается.
АО – кривая возгонки или сублимации. О– тройная точка – равновесие трех фаз.