- •Механика Основы молекулярной физики и термодинамики
- •Курс лекций.
- •Оглавление
- •Глава 1. Кинематика материальной точки
- •Глава 2. Динамика материальной точки
- •Глава 3. Динамика твердого тела
- •Глава 4. Работа и энергия
- •Глава 5. Законы сохранения в механике
- •Глава 6. Механические волны
- •Глава 7. Молекулярное движение
- •Глава 8. Основы термодинамики
- •Глава 1. Кинематика материальной точки
- •1.1 Понятия и определения
- •Модуль вектора ускорения
- •Для самостоятельного изучения
- •1.2. Виды движения
- •При постоянной угловой скорости , угловой путь и угол поворота определяется из равенств:
- •Для самостоятельного изучения
- •Глава 2. Динамика материальной точки
- •2.1 Понятие силы. Равнодействующая сила.
- •2.2 Силы гравитационного взаимодействия
- •2.3 Силы трения
- •2.4 Сила вязкого трения и сопротивления среды.
- •2.5 Сила упругости. Закон Гука.
- •2.6 Законы Ньютона
- •2.7 Принцип относительности Галилея. Неинерциальные системы отсчета
- •2.8 Задачи динамики материальной точки.
- •2.9 Примеры решения типовых задач.
- •Глава 3. Динамика твердого тела
- •3.1. Поступательное движение
- •3.2. Вращательное движение
- •3.3. Колебательное движение
- •Глава 4. Работа и энергия
- •4.1. Работа. Мощность
- •4.2. Кинетическая энергия
- •И всегда положительна в любой системе отсчета.
- •4 Dr.3. Потенциальная энергия
- •4.4. Связь потенциальной энергии с силой
- •Для самостоятельного изучения
- •4.5. Потенциальная энергия тела относительно поверхности Земли
- •4.6. Работа силы тяжести
- •4.7. Потенциальная энергия пружины
- •4.8 Потенциальный барьер и яма
- •4.9. Работа и энергия при вращательном движении
- •4.10 Кинетическая энергия вращательного движения
- •4.11 Энергия колебательного движения тела
- •4.12 Добротность
- •Лекция 12
- •Глава 5. Законы сохранения в механике
- •5.1 Закон сохранения импульса
- •5.2 Закон сохранения момента импульса
- •При составлении равенства (5.5) учтено, чтои.
- •5.3 Закон сохранения энергии
- •Для самостоятельного изучения
- •5.4 Применение законов сохранения к упругому и неупругому соударению двух тел
- •5.4.1 Абсолютно упругий удар
- •5.4.2 Абсолютно неупругий удар
- •Глава 6. Механические волны
- •6.1 Продольные и поперечные волны
- •Уравнение плоской гармонической волны. Волновое уравнение.
- •Глава 7. Молекулярное движение
- •7.1 Размеры и масса молекул
- •7.2. Движение и столкновение молекул газа
- •7.3 Давление и температура.
- •7.4 Скорость и энергия молекул [распределение Максвелла]
- •7.5 Диффузия, внутреннее трение, теплопроводность.
- •7.6 Давление идеального газа на стенку
- •7.7 Уравнение состояния идеального газа
- •Глава 8. Основы термодинамики
- •8.1. Термодинамическая система. Внутренняя энергия идеального газа
- •8.2. Работа и теплопередача
- •8.3. Первое начало термодинамики, термодинамические изопроцессы.
- •8.4 Теплоемкость
- •Теплоемкость газов при постоянном объеме.
- •8.5 Обратимые и необратимые процессы. Термодинамическая вероятность. Энтропия.
- •8.6 Изменение энтропии в изопроцессах
- •8.7 Тепловая машина. Цикл Карно.
- •Для самостоятельного изучения
- •8.8 Второе начало термодинамики
- •Основные понятия в механике Кинематика
- •Динамика
- •Вес тела – сила, приложенная к опоре или подвесу, которые удерживают тело от свободного падения. При неподвижной опоре (подвесе) или при их равномерном движении вес тела равен силе тяжести.
- •Работа и энергия
- •Механические волны
- •Молекулярная физика
- •Термодинамика
- •Основные законы Механика
- •Молекулярная физика
- •Обозначения
- •Механика Основы молекулярной физики и термодинамики
Глава 7. Молекулярное движение
7.1 Размеры и масса молекул
Вещество в молекулярной физике рассчитывается как совокупность гигантского количества атомов и молекул.
Молекулы движутся хаотически в разных направлениях диаметром d ~ 10-10 м и массой m ~ 10-27 ÷ 10-25 кг.
Количество молекул в веществе измеряется в молях. Количество молекул в 1 моле любого вещества = 6,02·1023 1/моль и называется числом Авогадро. Объем одного моля V=22,4·10-3 м3.
Масса молекул в одном моле однородного вещества называется молярной массой µ [кг/моль]. Масса одной молекулы
(7.1)
М
Рис
7.1
Молярная масса молекулы, равна сумме молярных масс атомов входящих в ее химическую формулу. Например, молярная масса воды: кг/кмоль. Масса молекулы воды
7.2. Движение и столкновение молекул газа
В
Рис
7.2
гдеl1,2 ..., ln-1, n — длина пробега молекулы между последовательными столкновениями; z —число которых z.
Среднее время пробега
, (7.2)
где – средняя скорость молекулы.
П
Рис
7.3.
. (7.3)
Концентрация молекул в одном моле определяется из отношения числа Авагадро NA и объема VA =22,4·10-3 м3/моль.
При диаметре молекулы d=3·10-10 м средняя длина свободного пробега равна
.
7.3 Давление и температура.
Вещество может находиться в состояниях, отличающихся температурой Т, давлением Р, объемом V. Эти три величины, характеризующие состояние вещества, называются параметрами состояния.
Давление P — это скалярная величина, характеризующая распределение силы по поверхности, на которую она действует, и численно равная силе, действующей по нормали единичной площади. (рис.7.4)
(7.4)
где α – угол между направлением силы и нормалью к площади S.
Давление в системе СИ измеряется в паскалях (Па); 1Па = 1H/м2.
Рис.7.4.
Внесистемные единицы измерения давления:
физическая атмосфера 1 кгс/см2 = 9,8·104 Н/м2=0,98·105 Н/м2,
техническая атмосфера 1,013·105 Н/м2, 1 мм рт. ст. = 133 Н/м2,
1 бар = 105 Н/м2.
Температуру измеряют по шкале Цельсия, где за ноль принята температура таяния льда а по шкале Кельвина - температура при которой скорость молекул υ=0 (рис 7.5).
Температура в градусах Цельсия (ºС) и Кельвина (ºК) связана соотношением Т ºК= t ºC+273.
Шкала Цельсия
Шкала Кельвина
Рис 7.5