Теплоемкость.

Теплоемкостью тела называется физическая величина, равная отношению

, .

Теплоемкость одного моля – молярная теплоемкость

.

Т.к. - функция процесса , то .

Учитывая ;

;

  .

- формула Майера.

Т.о. задача вычисления теплоемкости сводится к нахождению .

.

1. Одноатомный газ

Для одного моля:  , отсюда .

2. Двухатомный газ (О₂, N₂, Cl₂, СО и т.д.).

(модель жесткой гантели).

Полное число степеней свободы :

.

Тогда , то  ; .

3. Многоатомные газы (H₂O, CH₄, C₄H₁₀O и т.д.).

; ; ;

Сравним теоретические данные с опытными.

Видно, что 2-х атомных газов равняется , но изменяется при низких температурах вопреки теории теплоемкости.

Такой ход кривой от свидетельствует о «замораживании» степеней свободы. Наоборот при больших температурах подключаются дополнительные степени свободы  эти данные ставят под сомнение теорему о равномерном распределении. Современная физика позволяет объяснить зависимость от используя квантовые представления.

Методика изучения идеального газа, его термодинамическое и статистическое описание.

Существуют два определения понятия идеального газа: термодинамическое и молекулярно-кинетическое. В термодинамике под идеальным газом понимают газ, у которого при изотермическом процессе при постоянной массе давление обратно пропорцио­нально его объему (или газ, в точности подчиняющийся газовым законам).

С молекулярно-кинетической точки зрения идеальный газ - этот газ, молекулы которого представляют собой материальные точки, не взаимодействующие друг с другом на расстоянии, но взаимо­действующие при столкновениях по закону абсолютно упругого удара. Такое определение модели вполне правомерно, так как си­лы взаимодействия между молекулами газа в десятки миллионов раз меньше, чем в жидкостях и твердых телах, т. е. ими можно пренебречь. Принимая молекулы газа за материальные точки, исходят из того, что их суммарный объем много меньше объема сосуда и его можно не учитывать. Это связано с тем, что расстояния между молекулами газов в десятки раз больше, чем между молекулами жидкостей и молекулами твердых тел. Следует иметь в виду, что принятая модель «идеальный газ» «работает» только тогда, когда газ находится в равновесном состоянии. Если газ на­ходится в неравновесном состоянии, то моделью идеального газа пользоваться нельзя. Это следует из тех соображений, что длина свободного пробега молекул газа обратно пропорциональна кон­центрации n₀ молекул и их размеру:

l=1/r₀n₀

где r₀ - эффективный радиус молекулы. По определению идеального газа эффективный радиус молекулы равен нулю (г₀ = 0), то­гда длина свободного пробега молекулы стремится к бесконечно­сти (l → ), т. е. молекулы газа друг с другом не сталкиваются и равновесное состояние не наступает. Однако газ, находящийся в неравновесном состоянии, будучи предоставленным самому себе, приходит в равновесное состояние в результате столкновения мо­лекул друг с другом, причем, как следует из опыта, в газах тепловое равновесие наступает быстро. Следовательно, в процессе уста­новления теплового равновесия пренебрегать размерами молекул газа нельзя.

Но после установления теплового равновесия столкновения молекул уже ничего не меняют, поэтому можно считать, что в со­стоянии теплового равновесия молекулы не имеют размеров и не взаимодействуют.

Модель «идеальный газ» имеет определенные границы приме­нимости: она не применима при высоких давлениях и низких тем­пературах. Если газ сжать, то увеличится его плотность и умень­шатся расстояния между молекулами, поэтому размерами моле­кул уже нельзя пренебречь, а давление газа будет зависеть не только от ударов молекул, но и от их взаимодействия. Из экспе­римента известно, что при давлении газа порядка 10⁸ Па наблю­даются существенные отклонения от закона Бойля - Мариотта. То же самое происходит и при понижении температуры.

По программе общеобразовательной средней школы с поняти­ем идеального газа учащихся впервые знакомят в старших клас­сах. В зависимости от выбранной последовательности изучения материала школьникам дают либо термодинамическое определе­ние понятия идеального газа, либо молекулярно-кинетическое.

Если сначала изучают экспериментальные газовые законы, то вводят термодинамическое понятие идеального газа, поскольку возникает необходимость показать границы их применимости. Молекулярно-кинетическое понятие идеального газа целесооб­разно рассмотреть сразу же после введения термодинамического определения. Это можно сделать, так как раздел начинают с темы «Основы молекулярно-кинетической теории» и учащиеся владеют необходимыми знаниями; при таком подходе и проявляется един­ство феноменологического и статистического методов изучения явлений и обеспечивается лучшее понимание их сущности.

Если принят дедуктивный подход к изучению газовых законов, то выводу основного уравнения молекулярно-кинетической теории газов предшествует построение модели идеального газа. В даль­нейшем при выводе частных газовых законов обсуждают границы их применимости. Важно обратить внимание школьников на при­знаки понятия идеального газа, на границы его применимости и на непротиворечивость термодинамического и молекулярно-кинетического толкований модели.

Хотя восприятие возникает в результате непосредственного воздействия раздражителя на ре­цепторы, персептивные образы, всегда имеют определенное смысловое значение. Восприятие у человека тес­нейшим образом связано с мышлением, с пониманием сущно­сти предмета. Сознательно воспринять предмет — это значит мысленно назвать его, т. е. отнести воспринятый предмет к оп­ределенной группе, классу предметов, обобщить его в слове.

Даже при виде незнакомого предмета мы пытаемся уловить в нем сходство со знакомыми нам объектами, отнести его к не­которой категории. Восприятие не определяется просто набором раздражителей, воздействующих на органы чувств, а представляет динамический поиск наилучшего толкования, объяснения имеющихся данных. Показательны с этой точки зрения так на­зываемые двусмысленные рисунки, в которых попеременно вос­принимаются то фигура, то фон {рис. 12). В этих рисунках вы­деление объекта восприятия связано с его осмысливанием и называнием (два профиля и ваза).

Подводя итог, можно заключить, что восприятие—актив­ный процесс, в ходе которого человек производит множество перцептивных действий для того, чтобы сформировать адекват­ный образ предмета. Активность восприятия состоит прежде всего в участии эффекторных (двигательных) компонентов ана­лизаторов в процессе восприятия (движения руки при осяза­нии, движения глаза в зрительном восприятии и т. п.). Кроме того, необходима и активность на макроуровне, т. е. возмож­ность в процессе восприятия активно перемещать свое тело.

Таким образом, при восприятии какого-либо предмета ак­тивизируются и следы прошлых восприятий. Поэтому естествен­но, что один и тот же предмет может восприниматься и воспро­изводиться по-разному различными людьми.

Таким образом, восприятие зависит от прошлого опыта субъ­екта. Чем богаче опыт человека, чем больше у него знаний, тем богаче его восприятие, тем больше он увидит в предмете.

Содержание восприятия определяется и поставленной пе­ред человеком задачей, и мотивами его деятельности. Например, слушая в исполнении оркестра музыкальное произведение, мы воспринимаем всю музыкальную ткань в целом, не выделяя в ней звучания каждого инструмента. Только поставив цель вы­делить звук какого-либо инструмента, это удается сделать. Тогда звук этого инструмента выступит на передний план, ста­нет объектом восприятия, все же остальное составит фон, вос­приятия.

Существенным фактором, влияющим на содержание вос­приятия, является установка субъекта. Описано очень много случаев, когда восприятие объекта искажалось под влиянием установки, подобно тому как это произошло в комедии Н. В. Го­голя «Ревизор» при появлении Хлестакова в городе, ожидавшем приезда высокопоставленного лица.

В процессе восприятия участвуют и эмоции, которые могут изменять содержание восприятия. Важная роль эмоциональных реакций в восприятии подтверждается целым рядом различных экспериментов.

Все сказанное о влиянии на восприятие прошлого опыта субъекта, мотивов и задач его деятельности, установки, эмоци­онального состояния (сюда же можно отнести и убеждения, ми­ровоззрение человека, его интересы и т, п.) показывает, чт^ восприятие — активный процесс, которым можно управлять.Восприятие — это система перцептивных действий, и овла­дение ими требует специального обучения и практики.