Строение вещества:

1) Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

m l

П усть имеется кубический сосуд с ребром длиной l и одна частица массой m в нём.Обозначим скорость движения v_x, тогда перед столкновением со стенкой сосуда импульс частицы равен mv_x, а после — − mv_x, поэтому стенке передается импульс p = 2mv_x. Время, через которое частица сталкивается с одной и той же стенкой, равно.

Отсюда следует:

Так как давление , следовательно сила F = p * S

П одставив, получим:

Т ак как рассматривается кубический сосуд, то V = Sl

Соответственно, и . Таким образом, для большого числа частиц верно следующее: , аналогично для осей y и z.

П оскольку , то . то

Пусть  — среднее значение кинетической энергии всех молекул, тогда:

, откуда Основное уравнение молекулярно-кинетической теории

Величина, пропорциональная сред­ней кинетической энергии поступательного движения частиц, называется температурой тела, которую для одноатомного га­за можно найти по формуле T = (2/3k)*Eкин , где k = 1,38 * 10 ^-23Дж/К — постоянная Больцмана.

Определенную таким образом температуру называют абсолютной. За единицу абсолютной тем­пературы принимают Кельвин (К), размер кото­рого равен градусу Цельсия: 1 К = 1°С.

Термодинамическая температура не может быть отрица­тельной, ее минимальное значение Т = О называется абсолют­ным нулем. При абсолютном нуле движение частиц прекраща­ется.

Часто на практике бывает удобно за нулевую принять тем­пературу тающего льда, а за 100° С — температуру кипящей при нормальном давлении воды (температурная шкала Цельсия — «t»). С термодинамической температурой температура по Цель­сию связана соотношением Т = t+ 273°.

У равнение состояния идеального газа— формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

 — давление,  — молярный объём,  — универсальная газовая постоянная  — абсолютная температура,К.

Т ак как , где  — количество вещества, а , где m — масса,  — молярная масса, уравнение состояния можно записать:

В случае постоянной массы газа уравнение можно записать в виде:

Последнее уравнение называют объединённым газовым законом. Из него получаются законы :

 — закон Бойля — Мариотта.(изотермический процесс)

 — Закон Гей-Люссака.(изобарный процесс)

 — закон Шарля (изохорный процесс.)

Закон Авогадро: В равных объемах газов (V) при одинаковых условиях (температуре Т и давлении Р) содержится одинаковое число молекул где N1 и N2 — числа молекул первого и второго газов, следовательно r1/r2=m1/m2, и N1=N2.

Если имеется смесь газов, то   - закон Дальтона (Давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений)

2) Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче. Количество теплоты является функцией процесса, а не функцией состояния, то есть количество теплоты, полученное системой, зависит от способа, которым она была приведена в текущее состояние.

Единицы измерения: Q=1 [Дж]

Первое начало термодинамики —закон сохранения энергии для термодинамических систем. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии.

dQ = dA + dU, где dU есть полный дифференциал внутренней энергии системы, а dQ и dA есть элементарное количество теплоты, переданное системе, и элементарная работа, совершенная системой соответственно.

Т еплоёмкость тела— физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты dQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры dT:

Единица измерения теплоёмкости в системе СИ — Дж/К.

Удельной теплоёмкостью называется теплоёмкость, отнесённая к единичному количеству вещества.

Д ля любого идеального газа справедливо соотношение Майера вытекает из первого начала термодинамики, примененного к изобарному процессу в идеальном газе.

Где R — универсальная газовая постоянная,  — молярная теплоёмкость при постоянном давлении,  — молярная теплоёмкость при постоянном объёме.

Е сли в результате теплообмена телу передается некоторое количество теплоты, то внутренняя энергия тела и его температура изменяются. Количество теплоты Q, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 К называют удельной теплоемкостью вещества : c = Q / (mΔT).

В процессе при постоянном объеме газ работы не совершает: A = 0. Из первого закона термодинамики для 1 моля газа следует C_v = (m/μ)(i/2)R Для процесса при постоянном давлении первый закон термодинамики дает: C_p= C_v + mR/ μ

Внутренняя энергия идеального газа - суммарная кинетическая энергия теплового движения его молекул.

В идеальном газе потенциальная энергия взаимодействия молекул пренебрежимо мала и внутренняя энергия равна сумме энергий отдельных молекул

где E_i — энергия отдельной молекулы. До сих пор мы пользовались представлением о молекулах как о материальных точках. Кинетическая энергия молекул считалась совпадающей с энергией их поступательного движения, а средняя кинетическая энергия молекулы полагалась равной

П оэтому на каждую степень свободы поступательного движения приходится в среднем энергия