- •Российский университет дружбы народов
- •Конспект лекций по молекулярной физике для специальностей «физика» и «радиофизика и электроника» Москва 2006
- •Относительная молекулярная масса вещества
- •Молярная масса вещества - масса одного моля, выраженная в килограммах.
- •Молекула из трех и большего числа атомов: (три координаты центра масс и три угла относительно трех взаимно перпендикулярных осей, проходящих через центр масс).
- •Первое начало термодинамики
- •Теплоемкость тела
- •Теплоемкость при постоянном объеме
Российский университет дружбы народов
В.А. Туриков
Конспект лекций по молекулярной физике для специальностей «физика» и «радиофизика и электроника» Москва 2006
Лекция 1. Эмпирические законы идеальных газов.
Термодинамические параметры (параметры состояния): - давление, - объем, - температура.
Температура – мера нагретости тела. Для измерения температуры используют различные свойства тел при нагревании. Например, в ртутном термометре используется свойство ртути расширяться при нагревании. Другой метод измерения температуры, термопара, основан на явлении возникновения термоэлектродвижущей силы в цепи из двух различных спаянных проводников, концы которых находятся при различной температуре. Существует множество других методов измерения температуры.
Шкала температур определяется заданием двух основных температурных точек (реперные точки). В шкале Цельсия такими точками являются температура плавления льда (00 С) и температура кипения воды (1000 С) при нормальном атмосферном давлении. Абсолютная шкала температур (шкала Кельвина) связана со шкалой Цельсия соотношением . Физический смысл абсолютной шкалы температур будет рассмотрен далее.
За единицу давления в системе СИ принимается 1 паскаль (Па), равный давлению, при котором на 1 м2 поверхности нормально к ней действует сила в 1 ньютон. Используется также внесистемная единица измерения – 1 атмосфера (атм), равная давлению столба ртути высотой 760 мм (1 атм = 101325 Па). Часто давление измеряется просто в мм ртутного столба. При низких давлениях используют единицу 1 тор, равную 1 мм ртутного столба.
Идеальным газом будем называть газ, строго подчиняющийся эмпирическим законам Бойля-Мариотта, Шарля и Гей-Люссака. С молекулярно-кинетической точки зрения в таком газе можно пренебречь энергией взаимодействия молекул по сравнению с кинетической энергией их теплового движения. Эмпирические законы идеальных газов описывают изопроцессы, в которых один из трех термодинамических параметров остается постоянным. Во всех этих законах масса газа считается неизменной.
1. Изотермический процесс ().
(закон Бойля-Мариотта).
2. Изохорический процесс ().
(закон Шарля).
Здесь - давление газа при , град–1.
3. Изобарический процесс ().
(закон Гей-Люссака),
- объем газа при .
Два последних закона можно записать в другом виде. Например, из закона Шарля следует
.
Отсюда становится понятным возникновение слагаемого 273,15 в определении абсолютной температуры. Таким образом законы Шарля и Гей-Люссака принимают вид
, .
Можно объединить эти три закона и записать их в виде уравнения Клапейрона
при постоянной массе газа.
Относительная молекулярная масса вещества
,
где - масса молекулы данного вещества, - масса атома изотопа углерода .
1 моль – количество вещества, масса которого выраженная в граммах численно равна его относительной молекулярной массе.