Лекция 15

Основные выводы.

1. Количество независимых величин, с помощью которых задается положение системы называется числом степеней свободы. Положение материальной точки полностью задается тремя координатами, т.е. число степеней свободы равно 3. Для твердого тела необходимо дополнительно задать его ориентацию относительно центра масс, определяемую тремя углами, т.е. число степеней свободы равно 6. В случае двухатомных молекул (H₂, O₂ и др.) вращение вокруг оси, соединяющей атомы не учитывается, т.е. число степеней свободы равно 5.

2. Закон равномерного распределения энергии:

На каждую степень свободы молекулы в среднем приходится одинаковая кинетическая энергия, равная kT.

Поэтому средняя кинетическая энергия одноатомных газов равна <E_k> =  kT, а газов, имеющих двухатомные молекулы она равна <E_k> = kT.

3. Распределение скоростей молекул газа описывается формулой, полученной Д. Максвеллом:

.

Распределение Максвелла для данного газа зависит только от абсолютной температуры, при этом с повышением температуры появляется больше молекул с более высокими скоростями.

Среднее значение скорости молекул: .

Средне квадратичное значение скорости молекул: .

Наиболее вероятное значение скорости молекул: .

В процессе испарения жидкости часть молекул переходит в газовую фазу. Некоторая часть их из газовой фазы переходит в жидкость (конденсация). При равенстве этих чисел наступает динамическое равновесие или насыщение. Давление пара в этом случае называется давлением насыщенного пара. При росте температуры давление насыщенного пара растет.

Когда температура достигает величины, при которой давление насыщенного пара равно внешнему давлению, начинается процесс кипения жидкости.

8. Для оценки содержания паров воды в воздухе используется величина, которая называется относительной влажностью. Парциальное давление паров воды при данной температуре зависит от количества молекул воды в газовой фазе и может меняется от нуля до давления насыщенного пара. Относительная влажность определяется следующим образом:

Относительная влажность =	Парциальное давление Н2О	100%.
	Давление нас. пара Н2О

Если парциальное давление превосходит давление насыщенного пара происходит конденсация, в результате чего может образоваться роса, туман, облака.

Лекция 16

Основные выводы.

1. Давление газа, находящегося в поле сил тяготения, в (зависимости от высоты h дается барометрической формулой:

,

где m — масса одного моля газа.

Таким образом, измеряя давление, можно определять высоту над уровнем моря барометром, проградуированным соответствующим образом. Такие приборы называются альтиметрами.

2. Поскольку плотность или концентрация числа молекул n = N/V в зависимости от h также выражается аналогичной формулой:

,

где N_A — число Авогадро, и  — масса молекулы, то число Авогадро можно выразить следующим образом:

.

3. Так как непосредственное наблюдение концентрации молекул невозможно, Ж. Перрен привел определение числа Авогадро, используя явление броуновского движения. Мельчайшие (размером в доли мкм) частицы в жидкости ведут себя как молекулы тяжелого идеального газа. Фотографируя под микроскопом слои эмульсии, содержащие такие частицы он нашел их распределение по высоте, т.е. концентрацию на различных высотах. Масса частиц, имевших шарообразную форму, с учетом закона Архимеда равна , где а — радиус частицы,  — ее плотность и ₁ — плотность жидкости. Окончательно:

.

4. Уравнение состояния реальных газов описывается уравнением Вандер- Ваальса. При выводе уравнения учитываются следующие обстоятельства:

а) молекулы имеют конечные размеры;

б) радиус действия межмолекулярных сил может превышать размеры самих молекул.

Для одного моля газа уравнение имеет следующий вид:

.

Величины а и b различны для разных газов, V_m — объем одного моля.