Модуль 2.
Молекулярная физика и термодинамика.
Молекулярно-кинетическая теория Л7-10 Распределение Максвелла-Больцмана Л8-13. Явление переноса Л9-10.
Первое начало термодинамики Л10-11. Изопроцессы. Энтропия Л11-10.
Второе начало термодинамики. Цикл Карно Л12-14. Модуль 2: лекций 6 (12часов), 68 слайдов.
Модуль 2 Лекция 7 |
1 |
Молекулярная физика
(Волькенштейн-1990 г)
МКТ 5.21 5.22 5.26 5.28
Распределение Максвелла
5.50 |
5.55 |
5.56 |
5.93 |
5.94 |
Явления переноса
5.139 |
5.145 |
5.146 |
5.141 |
Модуль 2 Лекция 7 |
2 |
Молекулярная физика – это раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их микроскопического (молекулярного) строения.
Если классическая механика рассматривает лишь внешние взаимодействия макроскопических тел, их
движение в целом, то статистическая физика и термодинамика изучают внутренние свойства
макроскопических систем и те происходящие в них процессы, которые являются результатом атомных и молекулярных явлений.
Модуль 2 Лекция 7 |
3 |
Объектом исследований статистической физики и термодинамики являются макроскопические системы, состоящие из очень большого числа частиц.
Статистика исходит из законов механики и теории вероятности, термодинамика – из фундаментальных опытных фактов превращения одних видов энергии в другие.
Модуль 2 Лекция 7 |
4 |
Внешние параметры
V, Sпов., Еэл.поля, Вмагн.поля
зависят от взаимного расположения окружающих систему тел.
Внутренние параметры Т, Р, ρ, n
Модуль 2 Лекция 7 |
5 |
Опытное обоснование молекулярно- кинетической теории
1.Высокая сжимаемость газов свидетельствует о наличии больших расстояний между молекулами.
2.Стремление газа занять весь объем говорит о независимости движения молекул.
3.Диффузия – молекулы движутся в «пустотах».
4.Смешение жидкостей (вода+спирт) – объем смешения не равен объему компонентов.
5.Рост давления газа связан с относительным увеличением ударов молекул о стенки.
6.Броуновское движение – неуравновешенность ударов молекул.
Модуль 2 Лекция 7 |
6 |
Абстракции молекулярной физики
Идеальный газ – газ, частицы которого на расстоянии не взаимодействуют, а при столкновениях ведут себя как упругие шары, собственный объем частиц значительно меньше объема, занимаемого газом.
1.Идеальный газ – собрание большого числа молекул, которые рассматриваются как материальные точки.
2.Между столкновениями молекулы двигаются равномерно и прямолинейно. Скорости их равновероятны по направлениям.
3.Давление газа – результат взаимодействия молекул газа со стенками сосуда.
4.Каждая молекула обладает энергией, которая пропорциональна абсолютной температуре.
Модуль 2 Лекция 7 |
7 |
P |
2 |
n Ek |
|
2 |
n |
m0 vкв2 |
Основное уравнение |
||||
|
|
|
МКТ для давления |
||||||||
3 |
3 |
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(Уравнение Клаузиуса) |
||||
|
m0 vкв2 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
3 |
kT |
|
|
Основное уравнение МКТ |
|||||
2 |
|
2 |
|
|
для температуры |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
P nkT |
Уравнение |
|
PV NkT состояния ид.газа |
||
PV |
const |
закон |
T |
||
|
|
Объединенный газовый |
Модуль 2 Лекция 7 |
8 |
Постоянная Больцмана K=1,38∙10-23 Дж/К
Моль – количество вещества, содержащего столько же структурных элементов (молекул, атомов), сколько атомов содержится в изотопе углерода 12С массой 0,012 кг.
Молярная масса М, кг/моль–масса 1 моля Число молей Mm (m – масса газа, кг)
Постоянная Авогадро NA=N0=6,023∙1023 1/моль – число молекул в 1 моле
N A |
M |
, где m0 – масса одной молекулы |
|
m |
|||
|
|
||
0 |
|
||
В1 моле разных веществ содержится одинаковое NA число молекул.
Модуль 2 Лекция 7 |
9 |
M=m0NA
Mm
Смесь газов – Мэф.
|
m |
1 2 ... n |
Мэф |
M эф |
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m1 |
|
m2 |
... |
mn |
|
|
|
|
M1 |
|
Mn |
|
||
|
|
|
M2 |
|
|||
Модуль 2 Лекция 7 |
10 |
P(V)=N0kT R=N0k R=8.31Дж/моль∙К R – универсальная газовая постоянная
P(V)(m/M)=(m/M)RT
PV=(m/M)RT
Уравнение Менделеева-Клапейрона для произвольной массы газа
Модуль 2 Лекция 7 |
11 |