- •Часть 2. Основы термодинамики и
- •© Ннгасу, 2003
- •1. Основы термодинамического и молекулярно-кинетического методов исследования
- •1.1. Исходные положения термодинамики и молекулярной физики
- •1.2. Масса и размеры молекул
- •1.3. Основные понятия термодинамики
- •1.4. Разреженный газ как термодинамическая система
- •1.4.1. Экспериментальные газовые законы
- •Вопрос 1.
- •Вопрос 2.
- •Вопрос 3.
- •1.4.2. Уравнение состояния идеального газа
- •Ответы на вопросы тренировочного задания, сформулированные на стр. 11
- •Из формулы (1.6) следует, что
- •От уравнения (1.7), записанного для одного моля газа
- •1.4.3. Примеры решения задач на уравнение состояния газа
- •Задача 1
- •Задача 2
- •1.5. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории
- •Давление молекул на стенку сосуда. Давление согласно определению равно силе, с которой газ воздействует на площадку единичной площади, перпендикулярно площадке:
- •1.6. Замечание о средней квадратичной скорости. Распределение Максвелла молекул по скоростям
- •Средняя энергия теплового движения молекул равна кинетической энергии
- •1.7. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа
- •1.8. Примеры решения задач Задача 1
- •Задача 2
- •2. Термодинамический подход
- •2.1. Первое начало термодинамики
- •2.1.1. Работа, производимая термодинамической системой
- •2.1.2. Количество теплоты и теплоемкость
- •2.2. Адиабатический процесс
- •2.3. Второе начало термодинамики
- •2.3.1. Термодинамические циклы. Цикл Карно
- •Р ис. 2.5. Схема прямого цикла тепловой машины
- •Р ис. 2.6 Цикл Карно
- •2.3.2. Понятие об энтропии
- •3. Реальные газы. Фазовый переход жидкость - газ
- •3.1. Реальные газы. Уравнение Ван-Дер-Ваальса
- •3.2. Изотермы Эндрюса
- •Р ис. 3.3 Изотермы Эндрюса, соответствующие разным температурам
- •3.3. Исследование уравнения Ван-Дер-Ваальса
- •Р ис. 3.4. Изотерма Ван-Дер-Ваальса
- •3.4. Переход жидкости в пар
- •3.5. Примеры решения задач
- •4. Зачетная контрольная работа № 2
- •4.1. Варианты домашних зачетных заданий
- •4.2. Приложение. Задачи, включенные в варианты зачетной контрольной работы № 2
- •Литература
- •Содержание
Министерство образования Российской Федерации
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Факультет дистанционного обучения
В.Г. Лапин
В.В. Тамойкин
ФИЗИКА
Часть 2. Основы термодинамики и
молекулярной физики
Утверждено редакционно-издательским
советом университета
в качестве учебного пособия
Нижний Новгород - 2003
ББК 22.3
Л 24
Т 17
Лапин В.Г., Тамойкин В.В. Физика. Часть 2. Основы термодинамики и молекулярной физики: Учебное пособие. – Н.Новгород: Нижегород. гос. архит.- строит. ун-т, 2003. – 68 с.
ISBN 5-87941-259-8
В учебном пособии представлен теоретический материал, примеры решения задач и варианты домашней контрольной работы по теме «Молекулярная физика и термодинамика» курса физики для студентов заочной формы обучения (с применением дистанционных технологий).
ББК 22.3
ISBN 5-87941-259-8 © Лапин В.Г., 2003
© Тамокин В.В., 2003
© Ннгасу, 2003
1. Основы термодинамического и молекулярно-кинетического методов исследования
1.1. Исходные положения термодинамики и молекулярной физики
Термодинамику и молекулярную физику объединяет то, что оба эти раздела физики изучают законы тепловой формы движения материи, однако подходы к решению этой задачи существенно различны.
Молекулярная физика является атомистической теорией тепловой формы движения материи. В основе этой теории лежат следующие положения:
все тела состоят из большого количества весьма малых частиц - молекул;
молекулы всякого вещества находятся в хаотическом движении, не имеющем какого-либо преимущественного направления. Интенсивность движения молекул зависит от температуры вещества.
Считая, что движение отдельных молекул подчиняется законам механики, и, пользуясь статистическим методом, молекулярная физика ставит своей целью объяснить наблюдаемые тепловые явления как суммарный результат движения молекул. Можно провести аналогию между методом исследования, используемым в молекулярной физике, и социологическим опросом населения, который, исходя из изучения мнения отдельных избирателей, стремится предсказать результат выборов.
Термодинамика - это макроскопическая теория тепла. В отличие от молекулярной физики она не использует какие-либо представления о структуре тел. Термодинамика оперирует только с измеряемыми на опыте величинами (объем, давление и.т.п.) и опирается на два принципа:
положение о постоянстве энергии изолированной системы;
факт односторонности самопроизвольного перехода теплоты от нагретых тел к холодным.
Эти принципы являются обобщением наблюдаемых природных явлений. Из этих принципов термодинамика выводит все основные свойства тел.
Подходя к решению одной и той же задачи с разных позиций, молекулярно-кинетический и термодинамический методы исследования дополняют друг друга, в чем мы вскоре убедимся на конкретных примерах.