18

Конспект лекций 2 молекулярная физика и термодинамика

§ 1 Основные понятия и определения

Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) – учение, которое объясняет строение и свойства тел движением и взаимодействием атомов и молекул, из которых состоят тела. Имеет дело с большим числом микрообъектов, которые подчиняются статистическим закономерностям, поэтому при описании поведения газа пользуются осредненными характеристиками (скорость, энергия).

Основные положения МКТ:

1. Все тела состоят из атомов и молекул.

2. Молекулы хаотически движутся (броуновское движение, диффузия).

3. Между молекулами существуют силы взаимодействия (притяжения и отталкивания). Природа этих сил – электрическая.

Модель идеального газа:

1. Размером молекул пренебрегаем

2. Между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия (т.е. потенциальной энергией взаимодействия пренебрегаем)

3. Столкновение молекул газа между собой и со стенками сосуда идет по законам упругого удара.

Термодинамика (ТД) – изучает условия превращения энергии из одного вида в другой и базируется на двух основных законах (І и ІІ начало ТД). Имеет дело с макрообъектами, которые при взаимодействии между собой образуют т/д системы.

Состояние термодинамической системы описывается тремя основными параметрами: P, V, T.

1. Давление ( Р ) – это суммарный импульс, передаваемый всеми молекулами газа единице площади поверхности сосуда в единицу времени:

Единицы измерения:

1 атм = 10⁵ Па

1 мм рт ст = 133 Па

2. Температура ( Т, t ) – это характеристика состояния термодинамического равновесия макроскопической системы.

Абсолютная температура T ^oК = t ^oC + 273

ΔТ ^oК = Δt ^оС

3. Объем V [м³] 1 л = 10 ^-3 м³

Плотность [кг/м³]

Нормальные условия (н.у.): Т_о = 273 ^оК = 0 ^оС

Р_о = 1,013∙10⁵ Па

Молярная масса М = М_r ∙10 ^-3 [кг/моль]

Например: М (со₂) = (12 + 2 ∙16) ∙10 ^-3 = 44 ∙10 ^-3 (кг/моль)

Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль ∙ К)

Постоянная Больцмана k = =1,38∙10 ^-23 Дж/К

Число Авогадро N_A = 6,02∙10²³ [1/моль] – это число атомов или молекул в

1 моле любого вещества.

Количество вещества [моль] [кг/моль]

Общее число молекул N = ν∙N_A =

Масса одной молекулы [кг]

Число Лошмидта N_Л = 2,68∙10²⁵ [1/м³] – это число молекул в

1м³ газа при н.у.

Концентрация молекул [1/м³] - это число молекул в 1м³

газа при любых условиях.

Закон Авогадро: 1моль любого газа при нормальных условиях занимает

объем V_о = 22,4 л = 22,4 ∙10 ^-3 м³.

Закон Дальтона: Давление смеси газов равно сумме парциальных

давлений (Парциальное давление – это давление, которое оказывал бы каждый газ, входящий в смесь, если бы он один занимал весь объем).