- •Конспект лекций по физике
- •Раздел 2 Молекулярная физика и термодинамика
- •Основы молекулярно-кинетической теории. Термодинамика
- •Основы молекулярно-кинетической теории. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Сила и энергия взаимодействия молекул. Шкалы измерения температуры
- •Сила и энергия взаимодействия молекул
- •Контрольные вопросы:
- •Идеальный газ. Давление газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа
- •Контрольные вопросы:
- •Зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме. Температура как мера средней кинетической энергии движения молекул
- •Связь между абсолютной температурой и кинетической энергией поступательного движения молекул
- •Контрольные вопросы:
- •Уравнение Клапейрона - Менделеева. Закон Дальтона
- •Количество молекул в 1 моле любого вещества одинаково и называется числом Авогадро:
- •2. 1 Моль любого газа при нормальных условиях занимает объём 22,4 дм3. (закон Авогадро).
- •Контрольные вопросы:
- •Изопроцессы и их графики
- •Контрольные вопросы:
- •Выберете правильный ответ на поставленный вопрос
- •Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скорости и энергии теплового движения
- •Контрольные вопросы:
- •Барометрическая формула. Распределение Больцмана
- •Контрольные вопросы:
- •Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса
- •Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ. Критическое состояние вещества
- •Контрольные вопросы:
- •Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул
- •Контрольные вопросы:
- •Выберите правильный ответ на поставленный вопрос
- •Основы термодинамики Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы
- •Изменение внутренней энергии тела в процессе теплообмена и совершения работы. Уравнение теплового баланса
- •Уравнение теплового баланса
- •Контрольные вопросы:
- •Первое начало термодинамики. Адиабатный процесс
- •Контрольные вопросы:
- •Выберите правильный ответ на поставленный вопрос
- •Работа газа. Круговой процесс. Кпд кругового процесса Работа газа при изменении объема
- •Контрольные вопросы:
- •Принцип действия тепловой машины. Цикл Карно
- •Кпд тепловой машины
- •Контрольные вопросы:
- •Необратимые процессы. Понятие о втором начале термодинамики
- •Контрольные вопросы:
- •Явления переноса в термодинамически неравновесных системах
- •Контрольные вопросы:
- •Выберите правильный ответ на поставленные вопросы:
- •Агрегатные состояния вещества и фазовые переходы
- •Свойства паров. Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха. Парообразование
- •Влажность воздуха. Точка росы. Способы определения влажности
- •Приборы для определения влажности воздуха
- •Контрольные вопросы:
- •Кипение.
- •Контрольные вопросы:
- •Характеристика жидкого состояния вещества.
- •Молекулярное давление поверхностного слоя жидкости
- •Энергия поверхностного слоя жидкости.
- •Поверхностное натяжение
- •Смачивание
- •Капиллярность
- •Контрольные вопросы:
- •Кристаллическое состояние вещества. Типы связей в кристаллах, виды кристаллических структур
- •Полиморфизм
- •Применение кристаллов
- •Жидкие кристаллы
- •Контрольные вопросы:
- •Механические свойства твердых тел
- •Закон Гука. Модуль упругости
- •Диаграмма растяжения твердого тела
- •Контрольные вопросы:
- •Тепловое расширение твердых тел.
- •Плавление и кристаллизация. Диаграмма фазовых состояний
- •Контрольные вопросы:
Контрольные вопросы:
-
Расскажите об опыте по определению зависимости давления газа от температуры и результатах этого опыта.
-
Изложите закон Шарля. Что такое температурный коэффициент давления?
-
Как температура газа связана с кинетической энергией молекул?
-
Как давление газа связано с его абсолютной температурой?
Уравнение Клапейрона - Менделеева. Закон Дальтона
За единицу количества вещества в системе СИ принят 1 моль.
Строго говоря, 1 моль – это количество вещества системы, содержащей столько же элементов (молекул, атомов, ионов и т.п.), сколько содержится атомов в массе 0,012 кг изотопа углерода .
Вместе с тем, при решении задач удобнее применять следующее определение моля: молем (грамм - молекулой) называется количество вещества, масса которого в граммах равна его относительной молекулярной массе.
Моль газа обладает двумя свойствами:
-
Количество молекул в 1 моле любого вещества одинаково и называется числом Авогадро:
2. 1 Моль любого газа при нормальных условиях занимает объём 22,4 дм3. (закон Авогадро).
Нормальными условиями являются:
температура (t = 0°С) и давление =105 Па.
Давление газа:;, где N - число молекул в объеме .
= 1,38 - постоянная Больцмана.
При постоянной массе газа число молекул газа N неизменно, поэтому - уравнение Клапейрона, в котором B – газовая постоянная величина, различная для разных газов.
Д.И. Менделеев объединил уравнение Клапейрона с законом Авогадро, применив молярный объем газов , который одинаков для различных газов (при постоянных значениях p и Т):
, где: - универсальная газовая постоянная.
Общее число молекул газа ,
где g - число молей в массе газа m. Число молей газа также равно массе всего газа , деленной на массу 1 моля газа :
- уравнение Клапейрона - Менделеева.
Уравнение Клапейрона-Менделеева определяет соотношение давления, объёма и абсолютной температуры любой массы любого идеального газа. Плотность газа: .
Закон Дальтона: если в сосуде находится смесь нескольких газов, не вступающих друг с другом в химические реакции, то эта смесь газов оказывает на стенки сосуда давление, равное сумме давлений, производимых каждым газом в отдельности, если бы он один занимал весь сосуд.
, где – парциальное давление.
Число Лошмидта – это число молекул, содержащихся в 1 м3
любого газа при нормальных условиях :
Контрольные вопросы:
-
Что такое моль газа? Какими свойствами он обладает?
-
Изложите уравнение Клапейрона-Менделеева. Какие параметры газа оно связывает?
-
Изложите закон Дальтона.
-
По какой формуле можно вычислить плотность газа?
-
Что такое число Лошмидта?
Изопроцессы и их графики
Процессы, при которых масса газа и один из его параметров остаются постоянными, называются изопроцессами (от греческого "изос" - равный, одинаковый). Для определенной массы газа:
= Поскольку газ имеет три основных параметра: давление p, объем V и абсолютная температура T, то соответственно существуют и три изопроцесса.
И
тогда , или
Давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре. Закон Шарля (рисунок 4). Линии на графике называются изохорами.
Изобарический (изобарный) процесс - процесс в газе, который происходит при постоянной массе и неизменном давлении (от греческого "барос" - тяжесть.) , или Объем газа прямо пропорционален его абсолютной температуре. Закон Гей-Люссака (рисунок 5).
Рисунок 5. График изобарического
процесса.
.
Линия зависимости
называется изобарой.
Изотермический процесс – процесс в газе, который происходит при постоянной массе и неизменной температуре. Т=const, тогда:
давление газа обратно пропорционально его объёму - закон Бойля-Мариотта (рисунок 6) , из которого следует, что:
, где плотность газа.
Рисунок 6. График
изотермического процесса. Линия
зависимости давления от объема
называется изотермой.
При изотермическом процессе плотность газа прямо пропорциональна давлению.