Міністерство освіти і науки України

Червоноградський державний технікум гірничих технологій та економіки

Конспект самостійного вивчення

з предмету

„Загальна фізика”

розроблена згідно ОПП за спеціальністю № 5.090310 „Експлуатація і ремонт гірничого електромеханічного обладнання та автоматичних пристроїв”

Викладач: М.П.Репецький

Червоноград – 2010

РОЗДІЛ 1.Статистична фізика і термодинаміка.

Тема 1. Молекулярно-кінетична теорія ідеального газу.

4.Дослідне обґрунтування молекулярно-кінетичної теорії.5. Дослідні закони ідеального газу

Дослідним шляхом було встановлено цілий ряд законів, які описують пове­дінку ідеальних газів.

Закон Бойля-Маріотта: для даної маси газу при сталій температурі добуток тиску газу на його об’єм є величина стала:

або .

Процес, що протікає при сталій тем­пературі, називається ізотермічним.

Закон Гей-Люсаака: об’єм даної маси газу при сталому тиску змінюється лінійно з температурою:

де - об’єм при 0°С, t – температура за шкалою Цельсія, - коефіцієнт.

Процес, що протікає при сталому тиску, називається ізобарним.

Закон Шарля: тиск даної маси газу при сталому об’ємі змінюється лінійно з температурою:

де - тиск газу при 0°С.

Процес, який протікає при сталому об’ємі, називається ізохорним.

Вводячи термодинамічну температуру , законам Гей-Люссака і Шарля можна надати такий вигляд:

у випадку ізобарного процесу

і ,

і ізохорного процесу

і .

У молекулярній фізиці вводиться одиниця кількості речовини моль. Один моль – кількість речовини, яка вміщує стільки структурних елементів, скільки є атомів у 0,012 кг ізотопу вуглецю .

В одному молі різних речовин міститься одна і та ж число молекул, яка називається сталою Авогадро:

.

6. Рівняння Клапейрона-Менделєєва. Рівняння Клапейрона: для деякої маси газу при довільній зміні об’єму й температури тиск змінюватиметься так, що відношення добутку тиску на об’єм до абсолютної температури дорівнюватиме деякій сталій величині:

і .

Рівняння Клапейрона-Менделєєва:

де об’єм моля газу (молярний об’єм), – універсальна газова стала.

Для довільної маси газу m рівняння Клапейрона-Менделєєва має такий вигляд:

, ,

де μ – молярна маса газу, ν – число молів газу.

7.Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу..

Основне рівняння молекулярно-кі­нетичної теорії пов’язує параметри стану газу з характеристиками руху його молекул, тобто встановлює залежність між тиском і об’ємом газу та кінетичною енергією поступального руху його молекул.

Тиск газу в посудині є результатом зіткнення молекул газу із стінками посудини. Тиск газу є макроскопічним проявом руху молекул.

Розглянемо однорідний газ, який поміщений в посудину кубічної форми. Напрямимо осі системи відліку вздовж ребер куба (рис. 53). Нехай певна молекула М рухається в посудині зі швидкістю . Швидкість можна розкласти на три складові вздовж координатних осей:

.

Виділимо на стінці посудини елементарну площадку , яка перпендикулярна до осі . При кожному зіткненні молекула передає площадці імпульс , де – маса молекули. За час площадки досягнуть лише ті молекули, які знаходяться в об’ємі циліндра з основою і висотою . Кількість цих молекул дорівнює , де – кількість молекул в одиниці об’єму газу. З них тільки половина потрапляє на площадку . Решта через повну безладність молекулярних рухів рухається не до стінки, а від неї. За час об площадку ударяються молекул газу.

Якщо додати імпульси ударів всіх молекул то тиск газу на площадку

,

де враховано, що імпульс сили дорівнює зміні імпульсу молекул:

.

Врахуємо, що з усіх молекул при хаотичному русі одна третя рухається в напрямку осі ох та те, що величина

називається середньою квадратичною швидкістю.

В результаті тиск газу

.

Це рівняння називається основним рівнянням молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу для тиску.