Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Ивановский государственный энергетический
университет имени В.И. Ленина"
Кафедра физики
Молекулярная физика и термодинамика
Методические указания к выполнению
Рассчетно-графического задания
По физике №2
Иваново 2008
Составители: В.Х. Костюк,
О.А. Кабанов,
Г.А. Шмелева
Редактор В.К. Ли-Орлов
Содержат математические формулировки основных определений и законов молекулярной физики и термодинамики с пояснениями, примеры решений типовых задач, образцы оформления решений, задания для самостоятельной работы студентов по курсу "Молекулярная физика и термодинамика". Предназначены для обеспечения самостоятельной работы студентов.
Утверждены цикловой методической комиссией инженерно-физического факультета.
Рецензент
кафедра физики ГОУВПО "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина"
Молекулярная физика и термодинамика
Методические указания к выполнению расчетно-графического задания по физике №2
Составители: КОСТЮК Владимир Харитонович,
КАБАНОВ Олег Альбертович,
ШМЕЛЕВА Галина Александровна
Редактор М.А. Иванова
Лицензия ИД № 05285 от 4 июля 2001 года
Подписано в
печать Формат 60х84
.
Печать плоская. Усл. печ. л. 2,79. Тираж 150 экз. Заказ №
ГОУВПО "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина"
Отпечатано в РИО ИГЭУ
153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.
Программа курса "Молекулярная физика и термодинамика"
Термодинамические системы. Методы молекулярной физики, статистической физики и термодинамики. Термодинамические параметры. Состояния термодинамической системы. Уравнения состояния идеального газа. Термодинамические процессы. Диаграммы состояний и процессов.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Средняя кинетическая энергия молекул. Абсолютная температура. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Распределение молекул идеального газа по скоростям – распределение Максвелла. Барометрическая формула. Распределение молекул идеального газа по энергиям в потенциальном поле – распределение Больцмана.
Термодинамика идеального газа. Термодинамические функции: внутренняя энергия, работа, количество теплоты. Первый закон термодинамики. Работа в изохорном, изобарном и изотермическом процессах. Теплоемкость. Теплоемкость идеального газа. Соотношение Майера. Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона.
Циклические процессы. Цикл Карно. Тепловая машина. КПД тепловой машины. КПД идеальной тепловой машины. Теорема Карно.
Обратимые и необратимые процессы. Второй закон термодинамики. Энтропия. Теорема Нернста. Энтропия идеального газа. Понятия порядка и беспорядка. Статистический вес. Формула Больцмана. Статистический смысл второго закона термодинамики.
Кинетические явления. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Диффузия, теплопроводность и внутреннее трение.
Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реального газа. Фазовые переходы 1-го рода. Критическое состояние вещества.
I. Уравнение состояния идеального газа процессы идеального газа
1. Уравнения состояния идеального газа (производные формы):
,
,
,
,
,
где р– давление;
n– концентрация молекул;
k= 1,38 10-23Дж/К; – постоянная Больцмана;
T – абсолютная температура;
V– объём;
N– число молекул;
ρ– плотность газа;
μ– молярная масса;
m– масса газа;
ν– число молей;
R = 8,31 Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная.
2. Закон Дальтона:
,
где p– давление смеси газов,pi– парциальное давлениеi– го компонента смеси газов.
3. Термодинамические процессы в идеальном газе постоянной массы:
а) изотермический,
Т = const,
;
б) изобарный, p=
const,
;
в) изохорный, V
= const,
.