12. Среднеквадратичная скорость молекул. Молекулярно-кинетическое толкование абсолютной температуры.

(Определение среднеквадратичной скорости не нашёл.)

Среднеквадратичную скорость можно вычислить по следующей формуле: , где k - постоянная Больцмана, N_A - число Авогадро, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа, M - молярная масса газа.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории, температура - это мера кинетической энергии движения молекул. Абсолютная температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии движения молекул: , где T - абсолютная температура, выраженная в кельвинах - абсолютная температурная шкала, отсчёт в которой начинается с абсолютного нуля температуры, который означает прекращение движения молекул.

13. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (вывод). Число степеней свободы молекулы. Закон распределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа.

Основное уравнение МКТ: , где p - давление газа, n - концентрация газа (число молекул в 1 м³: ), - средняя кинетическая энергия движения молекул, m₀ - масса одной молекулы, v_кв - средняя квадратичная скорость движения молекул.

(Вывод дофига долгий, лучше загуглить википедию на экзамене.)

Число степеней свободы - это наименьшее число независимых координат, определяющих положение и конфигурацию молекулы в пространстве. Число степеней свободы для одноатомной молекулы равно 3 (поступательное движение в направлении трех координатных осей), для двухатомной - 5 (три поступательных и две вращательных, т.к. вращение вокруг оси Х возможно только при очень высоких температурах), для трехатомной - 6 (три поступательных и три вращательных).

Закон распределения энергии по степеням свободы связывает температуру системы с её средней энергией в классической статистической механике: .

Внутренняя энергия идеального газа - это сумма кинетических энергий его частиц. Внутренняя энергия идеального газа не зависит от давления и объёма.

14. Работа газа при расширении. Количество теплоты. Первое начало термодинамики.

Расширяясь, газ совершает работу. При этом его внутренняя энергия превращается в механическую энергию.

Работа газа равна: , где p - давление газа, ∆V - изменение объёма.

Количество теплоты - это энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Первое начало термодинамики утверждает, что количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы над внешними телами: .

15. Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости. Удельная и молярная теплоемкости. Формула Майера. Границы применимости теории

Молекулярно-кинетическая теория - раздел молекулярной физики, изучающий свойства вещества на основе представлений об их молекулярном строении и определенных законах взаимодействия между атомами или молекулами, из которых состоит вещество. Считается, что частицы вещества находятся в непрерывном, беспорядочном движении, которое воспринимается как тепло.

Основное уравнение МКТ: , где p - давление газа, n - концентрация газа (число молекул в 1 м³: ), - средняя кинетическая энергия движения молекул, m₀ - масса одной молекулы, v_кв - средняя квадратичная скорость движения молекул.

Удельная теплоёмкость - физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1 Кельвин.

Удельная теплоемкость измеряется в .

Молярная теплоёмкость - это теплоёмкость одного моля вещества.

Молярная теплоёмкость измеряется в .

Между удельной и молярной теплоёмкостями существует связь: .

Формула Майера (соотношение Майера): , где C_p - молярная теплоёмкость при постоянном давлении, C_V - молярная теплоёмкость при постоянном объёме, R - универсальная газовая постоянная.

Границы применимости МКТ: рассматриваются только системы, состоящие из большого числа частиц (N>10²⁰); Температурный интервал, в котором молекулы и атомы можно считать бесструктурными неделимыми частицами: для молекул - 1000-3000К, для атомов – 10000К.