Семестр 01 / Шпоры по физике / 5_-_Молекулярная_физика

Молекулярная физика

Основные идеи МКТ:

1. Все тела состоят из атомов и молекул.

2. Эти молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

Na – число Авогадро. Число молекул в одном моле вещества. Na=6,02*10^23 моль.

R – универсальная газовая постоянная. R = 8300 Дж/КмольК

K – постоянная Больцмана. K = 1,38* 10^-23 Дж/К

Число молекул в любой массе вещества: N=(m/m)Na

Стационарное состояние системы – независящее от времени.

Равновесное и неравновесное состояние системы.

Равновесным называется такое состояние системы, при котором все ее параметры остаются постоянными и имеющими определенное значение при неизменных внешних условиях.

T,P,V - параметры состояния (для газовых систем)

Мы будем рассматривать равновесные системы, т.к. для неравновесных систем возникают гораздо более сложные уравнения (термодинамика).

Температура – это мера кинетической энергии молекул

Давление газа на стенки обусловлено непрерывными хаотическими ударами о стенки сосуда, в котором находится газ.

Всякий газ – это отдельные хаотически движущиеся молекулы.

Реальные молекулы обладают реальными размерами и взаимодействуют между собой, однако уравнения для газов реальных с учетом размеров молекулы громоздки:

Идеальный газ – это упрощенная модель газа, в которой пренебрегают:

1. Размерами молекул

2. Взаимодействием молекул между собой.

У равнение состояния идеального газа (уравнения Клайперона – Менделеева)

m – масса газа; R – универсальная постоянная R=8300; μ – молярная масса;

Моль – это количество в-ва в граммах, равное весу молекулы в относительных (атомных) единицах массы.

ИЗО – постоянный.

Н2=1х2=2г.

О2=16х2=32г.

ИЗОпроцессы

1) Изотермический. m=const; T=const; PV=m/mRT=const; PV=const.

2)Изобарический. m=const; P=const; PV=m/mRT => V/T=m/m*R/P = const= tg

3)Изохорический m=const;V=const; PV=m/mRT => P/T=m/m*R/V = const= tg

Работа, совершаемая газом при изменении обьема.

A=FSCosα

A=FxS=FΔV

ΔV=Sx

P=F/S

1) P=const; A=PV;

2) V=const; A=0; V=0;

3 ) T=const; A=m/mRTln(V2/V1); P=m/mRT(1/V);

Общий вывод: геометрический смысл работы в координатах P(V) работа равна площади фигуры.

Первое начало термодинамики

Q= A+ΔU Закон сохранения энергии для тепловых процессов.

Q – количество тепла, подводимое к системе.

ΔU – изменение внутренней энергии системы.

Тепло, подводимое к системе, идет на совершение системой работы над другими телами и увеличение внутренней энергии системы.

Уравнение теплового баланса.

Q=cmT – количество теплоты, полученное или отданное веществом.

Равнораспределение энергии по степеням свободы:

Э нергия, подводимая к молекулам, равномерно распределяется по степеням свободы молекулы и на каждую степень свободы молекулы приходится энергия, равная ½kT

k-постоянная Больцмана.

Е – энергия, приходящаяся на 1 степень свободы молекулы

R=8300=kNa Na=6,02*10^23

Число степеней свободы i – это наименьшее число независимых параметров, однозначно определяющих положение механической системы в пространстве

Степени свободы:

На колебательную степень свободы молекулы приходится при расчете энергии в 2 раза по ½kT, т.к. при колебаниях изменяется как Еп, так и Ек.

Средняя кинетическая энергия поступательного движения и ее связь с температурой.

i=3 E=3/2kT

Средняя энергия многоатомной молекулы.

Е= i/2kT

Внутренняя энергия Изменение внутренней энергии