- •2011 Г.
- •20____ Г. Литература
- •§ 1. Основы молекулярно-кинетической теории газов.
- •§ 2. Явления переноса в газах.
- •§ 3. Первое начало термодинамики.
- •§ 4. Второе начало термодинамики.
- •§ 5. Реальные газы и жидкости
- •§ 6. Тепловые свойства твердых тел. Фазовые переходы.
- •Пример оформление задачи
- •Примерный перечень вопросов, выносимых на экзамен семестра
20____ Г. Литература
1. Трофимова Т.И. Курс физики. 11-е изд., стер. - М.: Академия, 2006.— 560 с. Учебное пособие (9-е издание, переработанное и дополненное), 2004 г.
2. Трофимова Т.И., Фирсов А.В. Курс физики. Задачи и решения. Учеб. пособие для втузов/.- М.: Издат. Центр «Академия», 2004.-592.
3. Трофимова Т.И. Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями. М.: Высш. шк., 2002.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
§ 1. Основы молекулярно-кинетической теории газов.
Основное уравнение кинетической теории газов (уравнение Клаузиуса):
,
где
-
давление газа,
-
концентрация молекул,
-
средняя кинетическая энергия
поступательного движения молекулы.
Средняя энергия молекулы:
,
где
-
сумма поступательных, вращательных и
удвоенного числа колебательных степеней
свободы. Для молекул
с жесткой связью между атомами
совпадает с числом степеней свободы,
-
постоянная Больцмана
=
,T- термодинамическая
температура газа.Зависимость давления газа от концентрации молекул и температуры:
.
Уравнение состояния идеального газа
(уравнение Менделеева – Клапейрона):
,
где
и
-
объем, масса и молярная масса газа,R-
молярная газовая постоянная. (R=8.31
);
.
В одном моле вещества содержится одно
и то же число молекул
- число Авогадро.Давление смеси газов (закон Дальтона):
,
где
-
парциальное давление
-
го компонента смеси,
-
число компонентов смеси.Средняя квадратичная, средняя арифметическая и наивероятнейшая скорости молекул:



Барометрическая формула:
,
где
- давление газа на высоте
.
§ 2. Явления переноса в газах.
Средняя длина свободного пробега молекул газа:
,
где
-
эффективный диаметр молекул,
-концентрация
молекул. Среднее число столкновений
одной молекулы в единицу времени:
-
средняя арифметическая
скорость молекул.Масса определенного компонента газа
,
диффундирующая за время
через площадку
,
расположенную перпендикулярно оси
:
где
-
коэффициент диффузии,
-
градиент плотности. Знак минус обусловлен
тем, что перенос массы происходит в
направлении убывания плотности.
Коэффициент диффузии:
Сила внутреннего трения
между двумя слоями площадью
,
движущимися с различными скоростями:
где
-
динамическая вязкость,
-
градиент скорости течения газа в
направлении, перпендикулярном к площадке
.
Знак минус означает, что сила трения,
действующая на более быстро движущиеся
слои, направлена против скорости.Динамическая вязкость:
где
-
плотность газа.Количество теплоты, переносимое за время
,
через площадку
,
расположенную перпендикулярно оси
:
где
-
теплопроводность,
градиент температуры. Знак минус
показывает, что перенос внутренней
энергии происходит в направлении
убывания температуры. Теплопроводность:
где
-
удельная теплоемкость газа при постоянном
объеме.
§ 3. Первое начало термодинамики.
Первое начало термодинамики может быть записано в виде:
где
-
количество теплоты, подводимое к
системе,
- приращение внутренней энергии системы,
-
работа, совершаемая системой против
внешних сил.Внутренняя энергия идеального газа:
где
- молярная теплоемкость газа при
постоянном объеме. Молярная теплоемкость
газа при постоянном давлении:
.Работа, совершаемая газом:
.Работа при изотермическом процессе:

Уравнение адиабатического процесса (уравнение Пуассона):
,
где
-
показатель адиабаты. Работа при
адиабатном процессе:
.
Уравнение политропического процесса:
где
-
показатель политропы,
-
молярная теплоемкость газа при
политропическом процессе.Работа при политропическом процессе:

