21. Основное уравнение молекулярнокинетической теории газов

Это уравнение определяет давление газа через количество молекул в V, m молекул и их среднюю квадратичную скорость движения:

Абсолютная t° пропорциональна средней квадратичной энергии поступательного движения молекул. Зависимость средней кинетической энергии молекул от t°: = , K- постоянная Боульмана (показывает какую энергию необходимо сообщить одной частице, чтобы ее t° увеличилась на 1° Кельвина).

Давление газа пропорционально концентрации по абсолютной t°:

22. 1-й закон термодинамики

Закон сохранения энергии – энергия любой изолированной системы остается неизменной; работа, совершенная системой и переданная ей теплота в сумме равны внутренней энергии системы.

Теплота, переданная системе в процессе изменения ее состояния, расходуется на изменение внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил: dQ = dU+dA (Q – теплота; U – внутренняя энергия; А – работа).

При изохорическом процессе V = 0, т.е. газ не совершает внешней работы и вся теплота расходуется на увеличение внутренней энергии.

При изобарическом процессе p=const; энергия, передаваемая газу, тратится как на увеличение внутренней энергии, так и на совершение внешней работы.

При изотермическом процессе изменение внутренней энергии = 0 и вся теплота тратится на работу.

Адиабатическое сжатие газа соответствует отрицательной внешней работе и увеличению внутренней энергии, т. е. газ нагревается.

23. Степени свободы молекул. Работа расширения газа.

Молекулы – системы материальных точек, которые совершают поступательные, вращательные и колебательные движения.

Число независимых координат, которые полностью определяют положение тела в пространстве – число степеней свободы.

При движении точки в одной плоскости по прямой линии необходимо знать 1 координату, т.е. точка имеет 1 степень свободы. Если точка движется в плоскости произвольно ее положение определяют 2 координатами…

Положение точки в пространстве определяют 3 координатами, одноатомные молекулы обладают числом степеней свободы, равное 3. Для двухатомной молекулы к 3 координатам добавляется вращение вокруг 2 осей, и число степеней свободы = 5.

Закон распределения энергии: статически, в среднем на каждую степень свободы приходится одинаковая энергия, равная ½ КТ, таким образом средняя кинетическая энергия любой молекулы: Е_к = ½ КТi = i/2 КТ

Работа расширения газа

Если система расширяется, V увеличивается и внешняя работа считается положительной, т. е. тело совершает работу против внешних сил, а если система/тело сжимаются, то внешние силы совершают работу над ними и работа отрицательна.

При изохорическом процессе V = const и внешняя работа = 0.

При изобарическом процессе работа определяется: A = p(V₂-V₁)

При изотермическом процессе:

A =