- •Все вещества состоят из атомов или молекул
- •Атомы и молекулы веществ находятся в состоянии беспорядочного движения
- •Между атомами и молекулами вещества действуют как силы притяжения, так и силы отталкивания.
- •2. Давление
- •3. Уравнение состояния идеального газа
- •4. Законы идеальных газов
- •Изотермический процесс
- •Изобарический процесс
- •Изохорический процесс
- •Закон Авогадро
- •Закон Дальтона
- •5. Барометрическая формула
- •З акон Больцмана
- •6. Распределение молекул по скоростям
- •7. Функция распределения
- •9. Формула Максвелла
- •10. Средняя арифметическая, средняя квадратичная и наивероятнейшая скорости молекул
- •11. Кинетическая теория теплоты Внутренняя энергия идеального газа
- •12. Первое начало термодинамики
- •§5. Макроскопическая работа
- •13. Различные приложения I начала термодинамики. Теплоёмкость
- •15, 16 Классическая теория теплоёмкости и её недостатки
- •19. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона
- •20. Работа при адиабатическом изменении объёма газа
- •21. Политропический процесс
- •22. Столкновение молекул и явления переноса
- •§2. Среднее число столкновений в единицу времени и средняя длина свободного пробега молекул
- •§3. Рассеяние молекулярного пучка в газе
- •23. Явление переноса в газах. Уравнение переноса
- •24. Диффузия
- •25. Теплопроводность газов
- •26. Вязкость газов (внутреннее трение)
- •28. Неидеальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Отклонение свойств газов от идеальности
- •29. Фаза и фазовые равновесия
- •30. Уравнение Ван-Дер-Ваальса
- •31. Изотермы Ван-дер-Ваальса
- •32. Критическая температура и критическое состояние
- •33. Приведенное уравнение Ван-дер-Ваальса. Закон соответственных состояний
- •34. Равновесные состояния
- •Обратимые и необратимые процессы
- •35. Необратимость и вероятность
- •37. Внутренняя энергия
- •38. Цикл Карно
- •39. Коэффициент полезного действия в цикле Карно
- •. Холодильная машина
- •40. Свободная энергия
- •41. Энтропия
- •42. Некоторые термодинамические соотношения
- •44 Закон возрастания энтропии. Второе начало термодинамики
- •Увеличение энтропии при теплопередаче
- •45. Энтропия и вероятность
- •46 Энтропия и беспорядок
- •47. Третье начало термодинамики
- •§9. Сжижение газов
- •48. Эффект Джоуля-Томсона
- •50. Строение жидкостей
- •51. Поверхностное натяжение
- •52. Условия равновесия на границе двух сред. Краевой угол
- •53. Силы, возникающие на кривой поверхности жидкости
- •54. Капиллярные явления
- •55. Упругость насыщенного пара над кривой поверхностью жидкости
- •56. Условия равновесия фаз химически однородного вещества
- •§3. Уравнение Клапейрона
4. Законы идеальных газов
Процессы, происходящие в системах при постоянном значении одного из трёх параметров P,V,T называются изопроцессами.
Изотермический процесс
Процессы, происходящие при постоянной температуре, называются изотермическими. Если в уравнении (1.2) положить T=const, то видно, что вся правая часть уравнения оказываемся постоянной величиной, т.е.
PV=const (1.5)
Это формула, которая называется уравнением изотермы, представляет собой закон Бойля – Мариотта. Согласно этому закону при постоянной температуре изменение давления и объёма происходят так, что произведение давления на объём остаётся величиной постоянной. Уравнение (1.5) выполняется, если масса газа при этом процессе остаётся постоянной.
Свойство любого тела изменять свой объём при изменении давления называется сжимаемостью. Если изменение объёма происходит, так что температура остаётся постоянной, то сжимаемость характеризуется изотермическим коэффициентом сжимаемости , который определяется следующим образом
. (1.6)
Знак минус связан, тем, что <0, а коэффициент принято считать положительным.
Изобарический процесс
П усть теперь газ находиться в условиях, когда постоянным сохраняется его давление. Такие условия можно осуществить, если поместить газ в цилиндр, закрытый подвижным поршнем (рис.1). В таком цилиндре всякое изменение давления вызывает движение поршня и изменение объёма газа, так что давление остаётся постоянным. Перепишем уравнение (1.2) следующим образом:
. (1.7)
При постоянном давлении и массе газа правая часть уравнения (1.7) является постоянной величиной, т.е.
.
Это уравнение называется уравнением изобары и выражает известный закон Шарля. Для описания изобарических процессов вводится коэффициент объёмного расширения газа , который определяется следующим образом:
.
Изохорический процесс
Процесс, происходящий в газе при постоянном объёме, называют изохорическим процессом. Для получения уравнения изохорического процесса представим выражение (1.2) в виде
. (1.8)
При постоянном объёме и массе газа из (1.8) следует, что отношение P/T остаётся постоянным:
.
Это выражение закона Гей – Люсака.
Закон Авогадро
Пусть имеем два одинаковых объёма двух различных газов при одинаковых давлениях и температурах. Для каждого из них можно записать уравнение состояния в форме (1.4)
,
где N1 и N2 – число молекул в каждом из объёмов. Из этих двух равенств следует N1= N2. Это есть и закон Авогадро, который формулируется следующим образом: при одинаковых давлениях и температурах в равных объёмах любого газа содержится одинаковое число различных молекул.
Из этого закона следует, что и наоборот, различные газы, содержащие одинаковое число молекул, будут при одинаковых давлениях и температурах занимать одинаковые объёмы. Поэтому грамм-молекула любого газа при данном давлении и температуре занимает одинаковый объём. В частности, при 0о С и при давлении в 1 атм 1 моль любого газа будет занимать объём
Легко вычислить и число n0 молекул газа в объеме 1см3 при этих, так называемых, нормальных условиях
no= .
Это число называется числом Лошмидта.