- •1. Задачи «Молекулярной физики». Основные положения мкт, их анализ. Модель идеального газа.
- •4. Понятие о степенях свободы молекулы. Теорема о равномерном распределении энергии по степеням свободы.
- •5. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Законы идеального газа.
- •6. Броуновское движение. Теория Эйнштейна-Смолуховского. Опыты Перрена.
- •7. Барометрическая формула. Распределение Больцмана
- •8. Распределение молекул газа по компонентам скорости.
- •9. Распределение молекул газа по скоростям (распределение Максвелла)
- •11. Среднее число столкновений молекулы газа в единицу времени и средняя длина свободного пробега. Газокинетический диаметр молекулы газа
- •12. Задачи термодинамики. Внутренняя энергия. Ее свойства. Квазистатические процессы.
- •13. Теплота. Теплоёмкость. Теплоёмкость идеального газа в изопроцессах.
- •14. Первое начало термодинамики. Применение первого начала к изопроцессам в идеальном газе.
- •15. Адиабатный процесс. Уравнение адиабаты. Вычисление работы в адиабатном процессе.
- •18. Второе начало термодинамики. Его различные формулировки.
- •19. Тепловые машины. Цикл Карно. Первая теорема Карно. Кпд цикла Карно.
- •20. Вторая теорема Карно. Неравенство Клаузиуса. Энтропия термодинамический системы. Закон возрастания энтропии.
- •21. Статистический смысл энтропии. Понятие о статистическом весе макросостояния термодинамической системы.
- •22. Метод термодинамических функций (внутренняя энергия и энтальпия).
- •23. Метод термодинамический функций (свободная энергия и термодинамический потенциал Гиббса).
- •24.Критерии устойчивости термодинамических систем. Принцип Ле-Шателье—Брауна. Общие критерии термодинамической устойчивости
- •Принцип Ле-Шателье – Брауна
- •25. Первое, второе и третье начала термодинамики.
- •26. Реальные газы. Уравнение ВдВ. Изотермы газа ВдВ.
- •27. Критическое состояние. Параметры критического состояния. Критическая опалесценция.
- •28. Приведенное уравнение Ван-дер-Ваальса
- •29. Внутренняя энергия и теплоёмкость газа Ван-дер-Ваальса.
- •30. Эффект Джоуля—Томсона (Вступление для 30-32).
- •3. Эффект Джоуля—Томсона (а≠0, в≠0). (Вопрос 32)
- •33. Жидкости и их свойства. Поверхностное натяжение. Коэффициент поверхностного натяжения.
- •34. Условия равновесия на границе жидкость—твёрдое тело.
- •35. Условия равновесия на границе жидкость—жидкость.
- •36. Силы поверхностного натяжения. Давление под искривлённой поверхностью.
- •37. Капиллярные явления.
- •40. Фазы и фазовые превращения. Скрытая теплота фазового перехода. Уравнение теплового баланса.
- •41. Условие равновесия двухфазных систем. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.
- •42. Метастабильные состояния: перенасыщенный пар, перегретая жидкость.
- •43. Зависимость давления насыщенного пара от температуры.
- •44. Условия равновесия трёх фаз химически однородного вещества. Тройная точка.
- •45. Растворы. Их характеристики. Законы Рауля и Генри. Диаметры растворимости.
5. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Законы идеального газа.
Уравнение состояния идеального газа:
Диаграммы состояния. Если переход между состояниями системы с разными значениями p, V, T (для определенности можно все время иметь в виду состояние идеального газа) происходит так медленно, что в каждый данный момент времени систему можно считать находящейся в равновесии с окружающей средой, то такой переход называется квазистатическим. Удобно изображать квазистатические процессы на pV-диаграмме. Каждой точке этой диаграммы отвечает определенное состояние системы с данными значениями p, V, T. Квазистатический процесс перехода из одного состояния в другое изображается непрерывной линией на pV-диаграмме.
6. Броуновское движение. Теория Эйнштейна-Смолуховского. Опыты Перрена.
Броуновское движение, беспорядочное движение малых частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды. Исследовано в 1827 английским учёным Р. Броуном, который наблюдал в микроскоп движение цветочной пыльцы, взвешенной в воде. Наблюдаемые частицы размером ≈10-6 м и менее совершают неупорядоченные независимые движения, описывая сложные зигзагообразные траектории. Интенсивность Броуновское движение не зависит от времени, но возрастает с ростом температуры среды, с уменьшением её вязкости и размеров частиц. Полная теория Броуновское движение была дана в 1905—06 А. Эйнштейном и польским физиком М. Смолуховским.
Причина Броуновского движения — тепловое движение молекул среды и отсутствие точной компенсации ударов, испытываемых частицей со стороны окружающих её молекул, т. е. Броуновское движение обусловлено флуктуациями давления. Удары молекул среды приводят частицу в беспорядочное движение: скорость её быстро меняется по величине и направлению. Если фиксировать положение частицы через небольшие равные промежутки времени, то построенная таким методом траектория оказывается чрезвычайно сложной и запутанной.
Броуновское движение — наиболее наглядное экспериментальное подтверждение представлений молекулярно-кинетической теории о хаотическом тепловом движении атомов и молекул. Если промежуток наблюдения τ достаточно велик, чтобы силы, действующие на частицу со стороны молекул среды, много раз меняли своё направление, то средний квадрат проекции её смещения Δx2 на какую-либо ось пропорционален времени τ (закон Эйнштейна):
где D — коэффициент диффузии. Для сферических частиц радиусом а он равен: D = kT/6πηa, η — динамическая вязкость среды. При выводе закона Эйнштейна предполагается, что смещения частицы в любом направлении равновероятны и что для больших τ можно пренебречь инерцией броуновской частицы по сравнению с влиянием сил трения. Соотношения для Δx2 и D были экспериментально подтверждены измерениями французского физика Ж. Перрена и шведского физика Т. Сведберга. Из этих измерений были экспериментально определены постоянная Больцмана и Авогадро.
Кроме поступательного Броуновского движения, существует также вращательное Броуновское движение — беспорядочное вращение броуновской частицы под влиянием ударов молекул среды. Для вращательного Броуновского движения среднее квадратичное угловое смещение частицы φ2 пропорционально времени наблюдения τ: , где коэффициент диффузии вращательного Броуновского движения для сферической частицы Dвр=kT/8πηa3. Соотношение (2) было также подтверждено опытами Перрена.
Теория Броуновского движения находит приложение в физикохимии дисперсных систем, на ней основана кинетическая теория коагуляции растворов, теория седиментационного равновесия (равновесия дисперсных систем в поле тяготения или в поле центробежной силы).