2. Идеальные газы

2.1 Понятие об идеальном газе. Состояние системы

Все газы делятся на два основных вида:

Идеальным газом называется газ, удовлетворяющий следующим условиям:

1. размеры молекул пренебрежительно малы;

2. соударения молекул происходят как соударения упругих шариков;

3. между молекулами не проявляются силы взаимодействия.

Реальным газом называется газ, между молекулами которого существуют заметные силы межмолекулярного взаимодействия, а также учитывается размер молекул.

Опыт№2.1 Модель газа.

Цель работы: с помощью данной установки подробнее рассмотреть модель газа и выяснить, как движутся молекулы газа.

Оборудование:

1. Две стеклянные перегородки, между которыми расположены частицы.

2. Кусочки синтетического ферромагнетика – молекулы вещества.

3. Проектор, демонстрирующий броуновское движение на экране.

4. Магниты, которые при протекании через них тока приводят систему в движение.

Ход работы

1. Кусочки ферромагнетиков – это скопление атомов и молекул можно интерпретировать как каплю жидкости. Все молекулы неподвижны.

Рис.8. Демонстрация опыта

2. Включим ток для «повышения» температуры. Молекулы начнут двигаться, а капля испаряться. При сравнительно небольшой температуре наблюдается относительно небыстрое движение молекул.

3. «Поднимаем» температуру и увеличиваем напряженность переменного магнитного поля, в котором находятся частички ферромагнетика. Спустя некоторое время появились быстрые частички, «возросла» температура.

4. Наблюдаем, как молекулы ударяются о стенки сосуда и отскакивают от них. При каждом ударе стенке сосуда передается некоторый импульс, суммарный импульс, переданный единице площади за единицу времени, это и есть давление газа на стенку.

5. «Повышаем» еще раз температуру. На экране мы видим хаотичное движение.

Рис.9. Демонстрация опыта

Вывод: давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

Понятие об идеальном газе является практически удобной абстракцией. Такое понятие дало возможность построить молекулярно-кинетическую теорию, рассмотреть вопросы о вычислении теплоемкостей, явления переноса и др. В определенных границах выводы этой теории хорошо подтверждаются экспериментами.

Введем некоторые понятия, необходимые для рассмотрения вопросов лекции.

Термодинамическая система – совокупность макроскопических объектов, обменивающихся энергией в форме работы и в форме теплоты как друг с другом, так и с внешней средой. Макроскопические объекты – компоненты (число от 1 до ).

Состояние системы определяется совокупностью её термодинамических параметров (параметров состояния).

Время перехода системы из неравновесного состояния в равновесное называется временем релаксации.

Термодинамическим процессом (процессом) называется всякое изменение состояния системы.

2.2 Процессы

	1) Равновесный, при котором система проходит непрерывный ряд равновесных состояний: этот процесс бесконечно медленный
Рис.10.
	2) Обратимый, при котором возможно осуществить обратный переход через те же промежуточные состояния так, чтобы не осталось никаких изменений в окружающих телах. Пример: колебания тяжелого маятника. Необратимый, при котором в теле или в окружающих телах есть изменения. Примеры: передача тепла от более нагретого тела к менее нагретому; любой процесс с трением.
Рис.11.
	3) Круговой (цикл), в результате совершения которого система возвращается в исходное состояние.
Рис.12.

4) Адиабатный, осуществляемый системой без теплообмена с внешней средой.

5) Политропный, при котором идеальная теплоемкость газа постоянна (общий процесс, его частными случаями являются адиабатный и все изопроцессы).

6 ) Изопроцессы, протекающие при неизменном значении какого-либо параметра состояния при m = const.