II постулат Бора (правило частот):

электрон в атоме может «скачком» переходить из одного стационарного состояния (k-го) в другое (п-е). При этом переходе испускается или поглощается квант электромагнитно­го поля с частотой ν_kn, определяемой разностью энергий элект­рона в атоме в данных состояниях:

Ekn = hv_kn = E_k — E_n.

Состояние атома, которому соответствует наименьшая энер­гия, называется основным, а состояния, которым соответствуют большие значения энергии,— возбужденными. Впоследствии бы­ло показано, что в основном энергетическом состоянии электрон в атоме может находиться неограниченно долго.

Правило частот Бора позволило объяснить линейчатую структуру атомных спектров: частоты излучения атома опреде­ляются значениями энергий электрона в возбужденных состояниях.

III постулат Бора (правило квантования орбит): стационарные (разрешенные) электронные орбиты в атоме находится из условия: mυr_n= nħ, n = 1,2,3…, m- масса электрона, υ- линейная скорость его движения, r_n – радиус n-ой орбиты, ħ =1,05*10^-34Дж*с – приведенная планка.

Билет №16

Тепловое движение молекул. Температура. Температура как мера средней кинетической энергии движения молекул.

Непрерывное хаотическое движение очень малых частиц, взвешенных в жидкости или газе называется броуновским движением или тепловым движением.

Температура — скалярная физическая величина, характери­зующая состояние термодинамического равновесия макроскопи­ческой системы. Она определяет не только степень нагретости, но и способность системы находиться в термодинамическом равновесии с другими системами.

Для нахождения температуры используют легко измеряемые физические параметры, зависящие от степени нагретости тела — термометрические параметры. Такими параметрами являются, например, давление газа в сосуде с неизменным объемом, высо­та столбика жидкости в стеклянной трубке, сопротивление про­водника.

В настоящее время на практике используются следующие темпе­ратурные шкалы: Цельсия, Фаренгейта и Кельвина. Отметим, что температура определяется только для системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.

Первая современная шкала была описана в 1724 г. Даниелем Фаренгейтом, стеклодувом из Голландии. Самую низкую температуру он получал, смешивая лед, поваренную соль и нашатырь. Температуру второй опорной точки Фаренгейт выбрал, погружая термометр в смесь воды и льда. Интервал между двумя опорными точками он разделил на 32 равные части. Нормальная температура тела человека по шкале Фа­ренгейта составила 96°, температура кипения воды — 212°. В настоящее время эта температурная шкала используется в США.

Другая шкала температур была предложена шведским физи­ком Андерсом Цельсием в 1742 г. Шкала Цельсия точно устанавливала положение двух точек — температуры плавления льда ( 0°С) и температуры кипения воды (100°С) расстояние между которыми было разделено на сто равных частей.

Между температурами, вы­раженными в градусах Цель­сия (°С) и Фаренгейта (°F), существует следующая связь : t(°F) = 9/5t(°C) + 32.

Согласно опытным данным, температура t= - 273 °С на­зывается абсолютным нулем температуры.

Введенная таким образом температурная шкала называется шкалой Кельвина, а единица измерения, совпадающая с градусом шкалы Цельсия, называ­ется Кельвином и обозначается буквой К (1 К = 1 °С). Кельвин является наряду с килограммом, секундой, метром и ампером одной из основных единиц в СИ. Шкала Кельвина называется также абсолютной термодинамической шкалой.

Для перевода температуры t по шкале Цельсия в температуру Т по шкале Кельвина следует пользоваться формулой Т= t + 273.

При неизменных внешних условиях с течением времени система придет в состояние термодинамического равновесия, при котором параметры системы будут одинаковы по всему объему и не будут меняться во времени.

Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева можно за­дать: р = vRT/V = nkT, где k =R /N_А , k - постоянная Больцмана, k = 1,38-10^-23 Дж/К.

Сравнивая выражение p = nkT с основным уравнением молекулярно-кинетической теории газов, получаем 2/3< E_k> = kT. Откуда находим < E_k> =3 kT/2.

Таким образом, средняя кинетическая энергия поступатель­ного движения молекул газа не зависит от состава газа и опре­деляется только его абсолютной температурой. Следовательно, температу­ра— это величина, характеризующая среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул идеального газа: Т = 2< E_k>/3 k

Э ти формулы можно использовать для вычисления средне­квадратичной скорости движения молекул: < υ_кв> =√3 kT/m

Среднеквадратичная скорость отличается от средней скоро­ди движения молекул, так как средняя арифметическая ско­рость < υ> получается усреднением модулей скоростей, а не их квадратов.