Билет 3

.

Ми отримали формулу Больцмана для розподілу частинок, які перебувають у тепловому русі у зовнішньому потенціальному полі.

Досліди Перрена по визначенню числа Авогадро за допомогою розподілу Больцмана. Частинки у полі тяжіння розподіляються за законом

.

Якби вдалося виміряти масу частинки (ну, наприклад, молекули повітря), ми могли б визначити і сталу Больцмана, а через неї і число Авогадро.

Перрен використав той факт, що при виводі формули Больцмана ми не накладали ніяких обмежень на розміри чи масу частинок. Отже, броунівські частинки можна розглядати як великі молекули, що не взаємодіють, і немає підстав сумніватись, що їх розподіл у полі сил тяжіння підпорядкований формулі Больцмана. Щоб у полі сили тяжіння вони не осіли на дно посудини, броунівські частинки треба помістити у рідину, густина якої трохи менша за густину матеріалу частинок.

звідки стала Больцмана

.

Всі величини у цій формулі можуть бути досить точно виміряні. Єдиною великою технологічною проблемою була необхідність отримання значної кількості однакових броунівських частинок. Перрен використав фарбу гумігут, яку розтирав у воді або обробляв спиртом. Він отримав після кількох місяців сепарації центрифугою із 1 кг гумігуту кілька десятків грамів однакових частинок.

Дослід Перрен проводив у двох модифікаціях – горизонтальній і вертикальній. При горизонтальній модифікації мікроскоп, за допомогою якого визначалась кількість частинок у полі зору, був розташований вертикально і фокусувався на різні глибини, а при вертикальній – був розташований горизонтально, фокусуючись на різних висотах.

Отримане таким методом значення сталої Больцмана було близьким до визначених іншими методами.

2. гетерогенний рівновага фазовий перехід

Термодинамі́чна фа́за — термодинамічно рівноважний стан речовини, відмінний за своїми фізичними властивостями від інших станів тієї ж речовини. Різні фази мають різні упаковки молекул (для кристалічних фаз, різні кристалічні ґратки), і, отже, різні значення коефіцієнта стисливості,коефіцієнта теплового розширення та інші сприйнятливості. Крім того, різні фази можуть мати різні електричні (сегнетоелектрики), магнітні (феромагнетики), та оптичні властивості (наприклад, твердий кисень).

Рассмотрим химически однородную систему (состоящую из частиц одного типа). Пусть в этой системе имеется граница раздела между фазами 1 и 2. Как было указано выше, для равновесия фаз требуется равенство температур и давлений на границе раздела фаз. Известно (см. статью Термодинамические потенциалы), что состояниетермодинамического равновесия в системе с постоянными температурой и давлением соответствует точке минимума потенциала Гиббса.

Билет 4

Билет 4

2. Рівняння стану реального газу в загальному вигляді має вигляд

f(p, V, Т)= 0, (5.2)де кожна із змінних є функцією двох інших. Взаємодія молекул реальногогазу обумовлює відхилення рівняння (5.2) від рівняння Менделеєва-Клапейрона, що описує ідеальний газ.

Голландський фізик Ван-дер-Ваальс вивів рівняння стану реального газу, вводячи в рівняння Менделеєва-Клапейрона поправки навласний об'єм молекул і сили міжмолекулярної взаємодії.

1. Врахування власного об'єму молекул. Наявність сил відштовхування, які протидіють проникненню в зайнятий молекулою об'єм інших молекул, зводиться до того, що фактичний вільний об'єм, в якомуможуть рухатися молекули 1 моля реального газу, буде не Vm, а Vm – b, де b– об'єм, займаний

2. Облік притягання молекул. Дія сил притягання між молекуламигазу приводить до появи додаткового тиску на газ, названого внутрішнімтиском. За обчисленнями Ван-дер-Ваальса, внутрішній тиск обернено пропорційний до квадрата молярного об'єму:

Си́ли Ван дер Ваа́льса — сили міжмолекулярної взаємодії з енергією 0,8 — 8,16 кДж/моль, загальний термін для позначення сил взаємодії між нейтральними атомами на далекій, у порівнянні з розмірами атомів, віддалі.

Ван-дер-ваальсових взаємодія складається з трьох типів слабких електромагнітних взаємодій:

Орієнтаційні сили, диполь-дипольна тяжіння. Здійснюється між молекулами, які є постійними диполями. Прикладом може служити HCl в рідкому і твердому стані. Енергія такої взаємодії обернено пропорційна кубу відстані між диполями.

Дисперсійне тяжіння (лондоновских сили). Взаємодією між миттєвим і наведеним диполем. Енергія такої взаємодії обернено пропорційна шостого ступеня відстані між диполями.

Індукційне тяжіння. Взаємодія між постійним диполем і наведеним (індукованим). Енергія такої взаємодії обернено пропорційна шостого ступеня відстані між диполями.