Лекция 13

Основные выводы.

1. Импульс и энергия при переходе от системы К к системе К' преобразуются так же как и координаты, и, следовательно, являются компонентами 4-импульса р = (iE/c, p_x, p_y, p_z) = (iЕ/с, ). Квадрат 4-импульса равен квадрату массы m² = (Е/с)² — . Откуда .

2. В основе учения о строении вещества лежат молекулярно-кинетические представления. Согласно этим представлениям вещество построено из огромного числа атомов или молекул, взаимодействующих друг с другом путем электромагнитного взаимодействия, подчиняющихся законам механики и находящихся в беспрерывном движении.

3. Агрегатные состояния (фазы) вещества:

Твердое тело сохраняет постоянным объем и форму.

Жидкости не противостоят напряжениям сдвига и не сохраняют определенной формы — они принимают форму сосуда в котором находятся. Они практически не поддаются сжатию.

Газы не обладают ни определенной формой, ни определенным объемом: они полностью (заполняют сосуды, в которых находятся.

4. Давление — это сила, действующая на единицу площади поверхности в перпендикулярном к поверхности направлении: Р = F/S. Единица измерения давления — паскаль (Па): 1Па = 1Н/м². (Внесистемная единица давления — физическая атмосфера (атм) 1 атм = 1, 01.10⁵ Па.)

Плотность вещества  — это масса единицы объема:  = m/V. Давление внутри жидкости на глубине погружения h равно Р = gh.

5. Закон постоянства состава: если два или более химических элементов образуют соединение, то они всегда входят в это соединение в одинаковых весовых пропорциях.

Закон постоянства состава свидетельствует об атомном строении вещества.

Этот закон позволяет определить относительные массы элементов. Единица массы установлена так, что атому углерода приписана масса 12 а.е.м. (атомных единиц массы).

6. Молекулярно-кинетические представления подтверждаются явлением броуновского движения мелких частиц в покоящейся жидкости.

7. Свойства неподвижной жидкости (гидростатика).

Давление внутри жидкости в каждой точке одинаково по всем направлениям. Сила давления всегда перпендикулярна поверхности соприкосновения жидкости и стенки сосуда.

Закон Паскаля: давление приложенное к жидкости (газу), находящимся в ограниченном объеме передается во все точки внутри объема без изменений.

Закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость (газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости (газа).

Лекция 14

Основные выводы.

1. Температура определяет степень нагретости тела. Для измерения температуры используются приборы, называемые термометрами, основанные на изменении физических свойств вещества с изменением температуры.

Шкалы для измерения температуры:

Шкала Цельсия — фиксированные точки: точка кипения воды соответствует 100°С, точка замерзания воды соответствует 0°С, шкала делится на 100 делений (градусов). Шкала Фаренгейта — фиксированные точки — те же, но точка кипения воды соответствует 212°F, а точка замерзания соответствует 32°F. Шкала делится на 180 делений (градусов). Абсолютная шкала или шкала Кельвина — за абсолютный нуль Т = 0 К принята температура –273,15°С. Интервал на этой шкале такой же как и на шкале Цельсия. Переход от градусов Цельсия к Кельвинам: Т(К) = t(C) + 273,15.

2. Газовые законы:

Закон Бойля-Мариотта — при постоянной температуре объем газа обратно пропорционален приложенному к нему давлению или V = С₁/Р.

Закон Гей-Люссака — при постоянном давлении объем газа прямо пропорционален абсолютной температуре или V = С₂Т.

Закон Шарля — при постоянном объеме давление газа прямо пропорционально абсолютной температуре или Р = С₃Т.

3. Закон кратных отношений: в химической реакции между двумя газами объемы реагирующих газов относятся как целые числа.

4. Закон Авогадро: равные объемы газа при одинаковых давлении и температуре содержат одинаковое количество молекул. Единицей количества вещества является моль: 1 моль — это количество вещества, которое содержит число молекул, равное числу атомов в 0,012 кг изотопа углерода С¹². Моли всех газов при одинаковых температурах и давлениях занимают одинаковые объемы. (При t = 0°С и Р = 1 атм объем моля любого газа равен 22,4 л). Число молекул, содержащееся в 1 моле вещества называется числом Авогадро. Оно равно: N_A = 6,0210²³ моль^–1.

5. Соотношение между давлением, объемом, температурой (или средней кинетической энергией молекул), массой газа называется уравнением состояния газа.

Закон Менделеева-Клапейрона для идеального газа (уравнение состояния идеального газа):

,

где М — масса газа, m — масса одного моля газа и R — универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль.К).

Введем величину k = R/N_А и  — число молей газа. Тогда PV = N_АkT = NkT Величина k называется постоянной Больцмана k = 1, 3810^–23 Дж/К.

6. Уравнение состояния газа, полученное на основании молекулярно-кинетических представлений и законов Ньютона: , откуда , где N — число молекул, — средняя кинетическая энергия молекул.

7. Закон Дальтона: давление смеси газов, заключенных в одном объеме, равно сумме парциальных давлений Р = р₁ + р₂ + ... + р_n. Парциальное давление p_i равно давлению i-того газа, если бы он содержался в объеме один.