- •14.Предмет изучения молекулярной физики.
- •3 Основных положения молекулярно - кинетической теории:
- •15. Уравнение состояния идеального газа
- •16. Основное уравнение мкт
- •17.Среднекинетическая энергия молекул идеального газа
- •Внутренняя энергия термодинамической системы
- •18. Теплоемкость идеального газа.
- •19. Явления переноса.
- •20. Работа в термодинамике.
- •21. Содержание первого начала термодинамики.
- •22.Адиабатический процесс.
- •23. Второе начало термодинамики.
14.Предмет изучения молекулярной физики.
Молекулярная физика – раздел курса общей физики, в котором изучаются макроскопические свойства вещества, обусловленные его молекулярным строением, характером движения молекул и силами, действующими между ними.
В основе молекулярной физики лежит установленное на опыте утверждение: в каком бы состоянии не находилось вещество (твердом, жидком, газообразном), составляющие его молекулы находятся в непрерывном хаотическом (непредсказуемом) движении, которое называют тепловым. Хотя движение любой молекулы вещества подчиняется законам механики, описать движение каждой молекулы из большой совокупности (к примеру, в 1м3 воздуха при нормальных условиях находится 2,7•1025молекул) практически невозможно. В связи с этим в молекулярной физике разработано два взаимно дополняющих друг друга теоретических метода – статистический и термодинамический.
В статистическом методе микроскопические величины, характеризующие движение молекулы (к примеру, ее импульс в данный момент времени), являются непредсказуемыми, случайными. Для построения теории создается гипотетическая модель механизма молекулярного движения и пространственного строения вещества. Затем в этой модели разрабатываются методы нахождения плотности вероятностей тех или иных величин, зная которые вычисляют средние значения этих величин.
При изучении состояния систем используют термодинамический и статистический подходы [1-4].
Термодинамический подход. Систему рассматривают без учета её внутренней структуры. При этом используют понятия и величины, относящиеся к системе в целом. Например, идеальный газ в состоянии равновесия характеризуют объёмом, давлением и температурой (V, P и T). Экспериментально устанавливают связь между этими величинами. Для термодинамического подхода характерно использование термодинамических потенциалов (см. Гл.4) для описания систем, находящихся в равновесном или слабо неравновесном состоянии. Для сильно неравновесных нелинейных систем описание состояния через потенциалы невозможно.
Статистический подход. Динамическое описание системы, содержащей большое число частиц, невозможно (см. литературу [1,2]). Для изучения макросистем применяют статистические методы, использующие понятия и величины, относящиеся не к отдельным частицам, а к большим совокупностям частиц. Законы поведения совокупностей большого числа частиц, использующие статистические методы, называются статистическими закономерностями. Эти закономерности, как и величины, описывающие состояние системы, зависят от того, в каком состоянии находится система: равновесном или неравновесном.
3 Основных положения молекулярно - кинетической теории:
I положение
Все тела (вещества) состоят из частиц (молекул, атомов, ионов...), между которыми есть промежутки.
Опытные обоснования.
- крошение вещества - испарение жидкостей - смешивание веществ; диффузия - фотографии туннельного микроскопа
II положение
Частицы находятся в постоянном, беспорядочном (хаотичном) движении (тепловое движение).
Опытные обоснования.
- испарение (вылет частиц с поверхности вещества) - диффузия
III положение
Частицы вещества взаимодействуют друг с другом: притягиваются на небольших расстояниях и отталкиваются, когда эти расстояния уменьшаются.
Для объяснения свойств вещества в газообразном состоянии используется модель идеального газа. В этой модели газ рассматривается в виде совокупности молекул — шариков очень малых размеров и почти не взаимодействующих между собой, то есть, при рассмотрении законов идеального газа пренебрегают собственным объемом молекул (по сравнению с объемом сосуда, в котором он находится) и силами их взаимного притяжения; при соударениях молекул друг с другом и со стенками сосуда действуют силы упругого отталкивания. Идеального газа в природе не существует — это упрощенная модель реального газа. Реальный газ становится близким по свойствам к идеальному, когда он достаточно нагрет и разрежен. Некоторые газы, например, воздух, кислород, азот, даже при обычных условиях (комнатная температуре и атмосферное давление) мало отличаются от идеального газа. Особенно близки по своим свойствам к идеальному газу гелий и водород.