- •8 Вопрос:
- •12 Вопрос: Изопроцессы
- •13 Вопрос:
- •Вывод основного уравнения мкт
- •Уравнение среднеквадратичной скорости молекулы
- •15 Вопрос: Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения
- •16 Вопрос: Число степеней свободы молекулы и закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул
- •17 Вопрос: Внутренняя энергия
- •Идеальные газы
- •19 Вопрос:
- •Раздел 2. Электричество. Постоянный ток. Магнетизм.
- •24 Вопрос: Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Потенциал
- •26 Вопрос:
- •28 Вопрос: 1.8. Электрический ток. Закон Ома
- •30 Вопрос: Закон Ома для неоднородного участка цепи
- •32 Вопрос: Закон Био - Савара - Лапласа и его применение к расчету магнитного поля
- •34 Вопрос:
- •35 Вопрос: Сила Лоренца
- •36 Вопрос: Закон полного тока
- •Ток смещения
- •37 Вопрос: Основные формулы
- •38 Вопрос: Явление электромагнитной индукции.
- •Закон Фарадея
- •40 Вопрос: Уравнения Максвелла для электромагнитного поля
- •Раздел 3. Оптика и атомная физика
- •45 Вопрос: Дифракция Света
- •47 Вопрос: фракция Фраунгофера на одной щели
- •48 Вопрос: Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке. Условия минимумов и максимумов.
- •Энергетическая светимость тела
- •52 Вопрос: 1.2. Законы Кирхгофа
- •53 Вопрос: Формулы Рэлея - Джинса и Планка
- •54 Вопрос: Модели атома Томсона и Резерфорда
- •55 Вопрос: Формула Бальмера
- •История создания формулы Бальмера и ее значение
- •57 Вопрос: Квантовые числа и их физический смысл
- •58 Вопрос: Состав атомного ядра
- •1919 Г. Э. Резерфорд. Ядерная реакция. 14n(α,p)17o
- •1919 Г. Э. Резерфорд. Ядерная реакция. 14n(α,p)17o
- •1932 Г. Дж. Чедвик. Открытие нейтрона
- •Нейтроны
- •Размер ядра
- •Размер ядра и закон сил
- •Характеристики свободных нейтрона и протона
- •59 Вопрос: Закон радиоактивного распада
12 Вопрос: Изопроцессы
Изопроцессы - это процессы, протекающие при неизменном значении одного из макроскопических параметров (р, V, Т).
Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянной температуре называют изотермическим.
Изотермический процесс описывает закон Бойля- Мариотта, открытый в 1861 г. английским ученым Р. Бой-лем (1627-1691) и в 1876 г. французским ученым Э. Мари-оттом (1620-1684). При постоянной массе газа pV = const.
Для газа данной массы произведение давления на его объем постоянно, если температура не меняется.
Графики изотермического процесса в координатах р-V; р-Т; V-Т имеют следующий вид (рис. 27):
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называется изобарным. Из уравнения Менделеева-Клапейрона следует, что при
постоянной массе газа
Для данной массы газа отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется.
Этот закон был установлен экспериментально в 1802 г. французским ученым Ж. Гей-Люссаком (1778-1850).
Графики изобарического процесса в координатах р-V; V-Т; р-Т имеют следующий вид (рис. 28):
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме называется изохорным. Из уравнения Менделеева-Клапейрона можно записать:
Для данной массы газа отношение давления к температуре постоянно, если его объем не меняется. Графики изохорного процесса в координатах р-V; V-Т; р-Т имеют следующий вид (см. рис. 29). Этот закон был установлен экспериментально в 1787 г. Ж. Шарлем (1746-1823).
13 Вопрос:
Уравнение Менделеева-Клайперона |
Физическое состояние массы газа определяется тремя термодинамическими параметрами: давлением р, объемом V и температурой Т. Между этими параметрами существует определенная связь, называемая уравнением состояния, задаваемая в общем виде дается выражением где каждая из переменных является функцией двух других. Французский инженер и физик Б. Клапейрон (1799—1864) получил уравнение состояния идеального газа, объединив законы Бойля—Мариотта и Гей-Люссака. Пусть данная масса газа занимает объем V1, образует давление р1 и находится при температуре T1. В другом произвольном состоянии масса газа описывается параметрами р2, V2, T2 (рис. 1). Переход из состояния 1 в состояние 2 осуществляется в виде двух процессов: 1) изотермического (изотерма 1–1'), 2) изохорного (изохора 1'–2).
Рис.1 В соответствии с законами Бойля — Мариотта и Гей-Люссака запишем: (1) (2) Исключив из уравнений (1) и (2) получим Так как состояния 1 и 2 были выбраны произвольно, то для данной массы газа величина pV/T остается постоянной, т. е. (3) Выражение (3) является уравнением Клапейрона, в котором В — газовая постоянная, которая различна для разных газов. Русский ученый Д. И. Менделеев (1834—1907) сопоставил уравнение Клапейрона с законом Авогадро, отнеся уравнение (3) к одному молю, использовав молярный объем Vm. По закону Авогадро, при одинаковых р и Т моли всех газов занимают одинаковый молярный объем Vm, поэтому постоянная В будет равной для всех газов. Эта общая для всех газов постоянная обозначается R и называется молярной газовой постоянной. Уравнению (4) удовлетворяет только идеальный газ, и оно является уравнением состояния идеального газа, которая называется также уравнением Менделеева-Клайперона. Числовое значение молярной газовой постоянной найдем из формулы (4), считая, что моль газа находится при нормальных условиях (р0= 1,013•105 Па, T0=273,15 К, Vm=22,41•10-3 м3/моль): R=8,31 Дж/(моль•К). От уравнения (4) для моля газа можно перейти к уравнению Менделеева-Клапейрона для произвольной массы газа. Если при данных давлении и температуре один моль газа занимает молярный объем Vm, то при тех же условиях масса m газа займет объем V= (m/М)Vm, где М — молярная масса (масса одного моля газа). Единица молярной массы — килограмм на моль (кг/моль). Уравнение Клапейрона — Менделеева для массы m газа (5) где ν = m/M — количество вещества. Часто пользуются несколько иной формой уравнения состояния идеального газа, вводя постоянную Больцмана: k=R/NA=1,38•10-23 Дж/К Исходя из этого уравнение состояния (4) запишем в виде где NA/Vm = n — концентрация молекул (число молекул в единице объема). Таким образом, из уравнения (6) мы видим, что давление идеального газа при данной температуре прямо пропорционально концентрации его молекул (или плотности газа). При одинаковых давлении и температуре любой газ содержат в единице объема одинаковое число молекул. Число молекул, которые содержатся в 1 м3 газа при нормальных условиях, называется числом Лошмидта: NL = p0/(kT0) = 2,68•1025 м-3 |
14 вопрос: , где k является постоянной Больцмана (отношение универсальной газовой постоянной R к числу Авогадро NA), i — число степеней свободы молекул ( в большинстве задач про идеальные газы, где молекулы предполагаются сферами малого радиуса, физическим аналогом которых могут служить инертные газы), а T - абсолютная температура.
Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) газовой системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).