Основной закон динамики вращения. Момент инерции

Рассмотрим вращение абсолютно твердого тела произвольной формы вокруг оси, проходящей через тело. Разложим действующую силу   на три компоненты   - вдоль оси, перпендикулярную к оси и вращающую. Вращение тела вызывает компонента   , касательная к окружности, описываемой точкой A.

Все точки тела описывают окружность и имеют одинаковую угловую скорость и одинаковое угловое ускорение. Вращающее действие силы  , зависит от ее величины и от расстояния от точки приложения до оси вращения r.

Моментом вращающей силы называется векторное произведение радиуса-вектора, лежащего в плоскости окружности, описываемой точкой приложения вращающей силы на силу

Хотя сила F приложена к точке A, ее вращающее действие передается всем частицам тела, т.е. к каждой элементарной массе будет приложена элементарная вращающая сила. По II закону Ньютона

Умножая обе части равенства на r_i и учитывая, что 

или   - момент инерции элементарной массы (материальной точки), его размерность [кг . м²].

Моментом инерции материальной точки относительно оси вращения называется произведение массы материальной точки на квадрат ее расстояния до этой оси.

Моментом инерции тела называется сумма моментов инерции всех материальных точек тела 

Основной закон динамики вращения (II закон Ньютона для вращательного движения): Момент вращающей силы, приложенной к телу, равен произведению момента инерции тела на угловое ускорение.

Момент инерции тела характеризует инерционные свойства тела при вращательном движении подобно массе, характеризующей инерционные свойства тела при поступательном движении. Момент инерции тела имеет множество значений, в зависимости от оси вращения.

Если вращающий момент M = const постоянен и момент инерции J = const, то основной закон вращения можно представить в виде

M Δt - импульс момента силы, Jω-момент импульса тела .

Закон изменения момента импульса: Изменение момента импульса тела за промежуток времени равно импульсу момента силы.     Момент импульса тела   :  Изменение импульса во времени равно

т.к.   - момент силы.

У чтем, что   , т.е. для материальной точки

Для тела   , т.е.

- момент импульса тела.

- основное уравнение динамики вращения.

Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела

Сравнивая попарно между собой законы механики поступательного и вращательного движения: II Закон Ньютона:  Закон изменения импульса:  видим, что имеется аналогия:

Аналогично закону сохранения импульса имеется закон  сохранения момента импульса. в изолированной системе сумма моментов импульса всех тел есть величина постоянная

где J_i и ω_i моменты инерции и угловые скорости тел, составляющих изолированную систему. Из основного уравнения динамики вращательного движения при М=0 получаем

В изолированной системе сумма моментов импульса всех тел есть величина постоянная.

• Скамья Жуковского, пируэт, сальто: момент инерции человека уменьшается, а угловая скорость увеличивается, и наоборот, т.к. Jω = const .

• Гироскоп: сохраняется вектор момента импульса   , и, т.о., сохраняется ось вращения. Например, это ось вращения Земли, снаряда, колес велосипеда и т.п.

Кинетическая энергия одной частицы вращающего тела равна

Суммируя энергию частиц, получаем выражение для кинетической энергии вращающегося тела

Если тело одновременно участвует в поступательном и вращательном движении, то его кинетическая энергия равна сумме   и 

 Момент инерции тела равен: где ρ - плотность тела.

1. Тонкий однородный стержень длиной L (ось вращения на конце стержня): m₁ = m / L − масса на единицу длины,  .

2. Тонкий однородный стержень длиной L (ось в центре):  .

3. Обруч (ось в центре):  .

4. Пластина (ось в центре): m₂ = m / ab,

5. Кольцо (ось в центре):   − масса на единицу площади,

6. Диск (ось в центре):   

7. Шар(ось в центре):  ,

сложив эти интегралы, получаем:  , в сферической системе координат

Условия равновесия тела: если к телу приложены силы, линии действия которых не пересекаются в одной точке, необходимо и достаточно, чтобы их равнодействующая была равна нулю и суммы моментов сил были равны нулю.

Виды равновесия:

1. Устойчивое - тело, выведенное из состояния равновесия в соседнее ближайшее положение и затем представленное самому себе, вернется в исходное положение.

2. Неустойчивое - тело, выведенное из состояния равновесия, продолжает отклоняться от этого положения.

3. Безразличное - тело, выведенное из состояния равновесия, остается в новом положении.

Потенциальная энергия тела определяется положением его центра тяжести.  Центр масс - точка пересечения прямых, вдоль которых должны быть направлены силы, вызывающие только поступательное движение тела. В гравитационном поле центр масс совпадает с центром тяжести. По определению координаты центра масс имеют значения

Центр масс системы материальных точек под действием внешних сил движется так же, как материальная точка суммарной массы.

Тензор моментов инерции тела.

Рассмотрим движение твердого тела относительно неподвижной системы координат XYZ, а стелом свяже подвижную систему x₁y₁z₁. Бесконечно малое смещение точки тела складывается из перемещения dR совместно с центром инерции тела т.О и перемещения dφ.r при повороте на бесконечно малый угол dφ:   Разделим это равенство на время dt, получаем где   Кинетическая энергия тела равна сумме кинетических энергий точек тела

Но   , т.к. для центра инерции  . Тогда кинетическая энергия твердого тела равна

равна сумме кинетической энергии поступательного движения материальной точки с координатами центра инерции и кинетической энергии вращательного движения тела. В тензорных обозначениях   кинетическая энергия вращения тела имеет вид где  . Симметричный тензор 2 ранга

- тензор моментов инерции тела (тензор инерции).

Кинетическую энергию вращения тогда представим в форме

В декартовых координатах тензор инерции имеет вид

Тензор инерции можно привести к диагональному виду при выборе соответствующих осей x₁y₁z₁ - главных осей инерции. Тогда значения осевых (диагональных) компонет будут главными моментами инерции, а кинетическая энергия вращения будет равна

где ω_x,y,z проекции вектора угловой скорости.

Теорема Гюйгенса-Штейнера Момент инерции тела относительно произвольной оси равен сумме моментов инерции относительно параллельной оси OO', проходящей через центр масс тела, и относительно данной оси.   Пусть а - вектор, нормальный к обеим осям, R_i,r_i - векторы, проведенные из начала и конца а к произвольной точке массой r_i, т.е r_i = −a + R_i. По определению моментов инерции  . Учитывая, что  , получаем  . По определению для оси, проходящей через центр масс, выполняется условие  . Тогда получаем, что  .

5)

10)

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не может равняться абсолютному нулю.

Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.

ТЕРМОДИНАМИКА: ТЕПЛОВЫЕ МАШИНЫ

Цикл Карно. К 1824, когда Карно опубликовал свой трактат Размышления о движущей силе огня... (Rflections sur la puissance motrice du feu...), было уже хорошо известно, что за счет теплоты можно получать механическую энергию, но ни у кого не было ни малейшего представления о том, каким может быть КПД тепловой машины, и были не совсем ясны термодинамические основы ее действия. Прошло десять лет, прежде чем Б.Клапейрон, который первым по достоинству оценил трактат Карно, повторно опубликовал его, снабдив важными дополнениями. Карно представлял тепловую машину (рис. 2) в виде идеально теплоизолированного цилиндра, наполненного фиксированным количеством рабочего тела (газа) и снабженного движущимся без трения поршнем. Машину можно без энергетических потерь переносить с одной подставки на другую. Одна подставка, поддерживаемая при температуре T1, служит нагревателем. Другую, поддерживаемую при более низкой температуре T2, назовем холодильником. Сначала цилиндр стоит на нагревателе, и газообразное рабочее тело изотермически (т.е. поглощая теплоту так, что его температура не изменяется) расширяется от точки 1 до точки 2 на графике зависимости объем - давление (рис. 3,а). Затем машину переносят на теплоизолированную подставку и газ адиабатически расширяется от точки 2 до точки 3, совершая работу - поднимая поршень. В результате он охлаждается до температуры T2. После этого машину переставляют на холодильник, и газ изотермически сжимается от точки 3 до точки 4, отдавая теплоту холодильнику. Переставив затем машину снова на теплоизолированную подставку, можно теперь адиабатически сжать газ от точки 4 до точки 1 и вернуть его в исходное состояние (к прежним значениям температуры, объема и давления), так что цикл может начаться снова.

Мерой полезной работы, совершенной машиной, является разность площадей (рис. 3,а и б), показанная на рис. 3,в. Нетрудно сообразить, что при заданном изменении объема эту разность площадей можно увеличить либо повысив T1, либо понизив T2. Если же температура T1 фиксирована (а это значит, что фиксировано полное количество подводимой теплоты), то работу, производимую машиной, можно увеличить, только понизив T2. С особой наглядностью это показывает "диаграмма Молье" (график зависимости температура - энтропия), представленная на рис. 3,г. Здесь тоже полезная работа пропорциональна выделенной площади; подводимая теплота определяется площадью T1?S, а часть ее, соответствующая площади прямоугольника T2?S, "бесполезна" в смысле совершения работы. Таким образом, какова бы ни была температура T1, отличная от абсолютного нуля, какая-то часть подводимой теплоты не может быть превращена в работу.

На изложенных соображениях основан вывод формулы Карно, которая дает максимально возможный КПД идеальной тепловой машины, работающей при заданной разности температур нагревателя и холодильника:

Реальная машина не может работать с таким КПД, поскольку в ней неизбежны трение и утечки тепла. Для паровой машины, работающей, например, при температуре котла 130. C (403 К) и температуре конденсатора 30. C (303 К), термодинамический КПД равен 100/403, т.е. меньше 25%.

Цикл холодильной машины. Поскольку рабочее тело в цикле Карно возвращается в исходное состояние, можно представить себе обращенную тепловую машину. Если в прямом цикле передача тепла от нагревателя к холодильнику используется для получения работы, то в обращенном за счет совершения механической работы теплота передается от холодильника нагревателю, так что холодильник становится еще холоднее, а нагреватель - еще горячее. Таков цикл холодильной машины (используемый, например, в холодильниках и кондиционерах): работа, совершаемая электродвигателем домашнего холодильника, идет на то, чтобы внутри холодильника было холодно за счет нагревания окружающего воздуха.

Другие циклы тепловой машины. В реальных тепловых машинах циклы с изотермическими процессами не находят применения, поскольку такие процессы требуют много времени. Предпочтение отдается адиабатическим процессам, ибо они ближе к реальности в быстро работающих машинах. Простейший из таких циклов - цикл Отто (рис. 4,а), названный по имени немецкого изобретателя и инженера Н.Отто (1832-1891). В этом цикле подводимая теплота повышает давление газа при постоянном объеме, а затем газ адиабатически расширяется с совершением полезной работы. После того как достигнут заданный объем, теплота отводится, а часть работы затрачивается на адиабатическое сжатие газа, после чего цикл может повториться. КПД определяется степенью сжатия r:

где . - отношение удельных теплоемкостей газа при постоянном давлении и при постоянном объеме. Чем больше r, тем больше КПД.

Цикл Дизеля (рис. 4,б) назван по имени немецкого изобретателя Р.Дизеля (1858-1913). В этом цикле теплота тоже отдается при постоянном объеме после адиабатического расширения, но подводится (после адиабатического сжатия) при постоянном давлении. В дизельном двигателе тепло не подводится от внешнего источника, а вырабатывается внутри при сгорании топлива, самовоспламеняющегося при сильном сжатии. Высокотемпературные газы не охлаждаются, а совершают работу и выводятся наружу с заменой холодной смесью топлива с воздухом. Теоретический цикл почти полностью воспроизводится, если не считать влияния механических факторов и других неизбежных тепловых потерь.

В менее известном цикле Аткинсона (рис. 4,г) последовательность ветвей обратна последовательности в цикле Дизеля. Только в цикле Джоуля (рис. 4,в) теплота и отдается и подводится при постоянном давлении, но этот цикл обычно не используется для преобразования теплоты в работу; он применяется в обращенной (холодильной) машине.

Графики зависимости давление - объем типа представленных на рис. 3 и 4 называются индикаторными диаграммами. Ими пользуются инженеры для расчета КПД двигателей. Для примера на рис. 5 представлена индикаторная диаграмма четырехтактного бензинового двигателя. За тактом сжатия CD, начинающимся в точке C, следуют сгорание топлива на вертикальной ветви DE и рабочий такт EF. В точке F открывается выпускной клапан, так что давление понижается до атмосферного давления PA, и отработанные газы выбрасываются из цилиндра двигателя соответственно горизонтальной ветви AB. На участке B?C в цилиндр впускается новая горючая смесь, и цикл заканчивается. В реальном двигателе сгорание не происходит мгновенно. Если зажигание производится в точке D, то пламя распространяется по цилиндру, когда объем уже начал увеличиваться, и поэтому максимальное теоретическое давление не достигается. Значительная часть площади, пропорциональной совершаемой работе, теряется, что показано штриховой линией DG. Если же зажигание производится с опережением, например в точке H, то теряется лишь малая часть полезной площади, как показано штриховой линией HI. Это объясняется тем, что при нарастании давления объем все еще продолжает уменьшаться.

Теплова́я маши́на — устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу (тепловой двигатель) или механическую работу в тепло (холодильник). Преобразование осуществляется за счёт изменения внутренней энергии рабочего тела — на практике обычно пара или газа.

Идеальная тепловая машина — машина, в которой произведённая работа и разница между количеством подведённого и отведённого тепла равны. Работа идеальной тепловой машины описывается циклом Карно.

При работе часть тепла Q1 передается от нагревателя к рабочему телу, а затем часть энергии Q2 передается холодильнику, который охлаждает машину КПД тепловой машины считается по формуле (Q1-Q2/Q1)х100

Периодически действующий двигатель, совершающий работу за счет получаемого извне тепла, называется тепловой машиной.

Энтропи́я (от др.-греч. ἐντροπία «поворот», «превращение») в естественных науках — мера беспорядка системы, состоящей из многихэлементов. В частности, в статистической физике — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации — мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит и количествоинформации; в исторической науке, для экспликации феномена альтернативности истории (инвариантности и вариативности исторического процесса).

Энтропия в информатике — степень неполноты, неопределённости знаний.

Понятие энтропии впервые было введено Клаузиусом в термодинамике в 1865 году для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального. Определённая как сумма приведённых теплот, она является функцией состояния и остаётся постоянной при обратимых процессах, тогда как в необратимых — её изменение всегда положительно.

,

где   — приращение энтропии;   — минимальная теплота, подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса;

Закон возрастания энтропии

     Применим неравенство Клаузиуса для описания необратимого кругового термодинамического процесса, изображенного на рис 3.13.

8)

Итак, в термодинамических неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, импульса.

К явлениям переноса относятся теплопроводность, обусловленная переносам энергии, диффузия, обусловленная переносом массы, и внутреннее трение, обусловленное переносом импульса. Для простоты ограничимся одномерными явлениями переноса. Систему отсчета выберем так, чтобы ось x была ориентирована в направлении переноса.

1)Теплопроводность.

Если в одной области газа средняя кинетическая энергия молекул больше, чем в другой, то с течением времени вследствие постоянных столкновений молекул друг с другом происходит процесс выравниваний средних кинетических энергий молекул, т.е., иными словами, выравнивание температур.

Перенос энергии в форме теплоты подчиняется закону Фурье:

Это величина, определяемая энергией, переносимой в форме теплоты в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную оси x. λ– теплопроводность, или коэффициент теплопроводности. dt / dx– градиент температуры, равный скорости изменения температуры на единицу длины x в направлении нормалей единичной площадки. Знак «–» показывает, что при теплопроводности энергия переносится в направлении убывания температуры.

Физический смысл коэффициента теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности λ численно равен плотности теплового потока при градиенте температуры равной единице. Также коэффициент теплопроводности может быть рассчитан по формуле:

где CV– удельная теплоемкость газа при постоянном объеме, ρ– плотность газа, <v>– среднеарифметическая скорость теплового движения молекул, <l>– длина свободного пробега.

2)Диффузия.

Явление диффузии заключается в том, что происходит самопроизвольное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жидкостей и даже твердых тел. Диффузия сводится к обмену масс частиц у этих тел, возникает и продолжается пока существует градиент плотности. Явление диффузии для химически однородного газа подчиняется закону Фика:

где jm– плотность потока массы – величина, определяемая массой вещества диффундирующего в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную оси x, D– коэффициент диффузии, dρ / dx– градиент плотности, определяемый скоростью изменения плотности на единицу длины x в направлении нормали, построенной в данной площадке. Знак «–» показывает, что перенос массы происходит в направлении убывания плотности. Коэффициент диффузии численно равен плотности потока массы при градиенте плотности равном единице. Согласно кинетической теории газа,

3)Внутреннее трение (вязкость).

Механизм возникновения внутреннего трения между параллельными слоями газа или жидкости, движущимися с различными скоростями, заключается в том, что из-за хаотического теплового движения происходит обмен молекулами между слоями, в результате чего, импульс слоя, движущегося быстрее, уменьшается, а движущегося медленнее, увеличивается, что приводит к торможению слоя, движущегося быстрее, и к ускорению слоя, движущегося медленнее. Сила внутреннего трения между двумя слоями газа или жидкости подчиняется закону Ньютона

где η– динамическая вязкость, dv / dx– градиент скорости, показывающий быстроту изменения скорости в направлении оси x перпендикулярно направлению движения слоев, S– площадь, на которую действует сила F.

Взаимодействие двух слоев, согласно второму закону Ньютона, можно рассматривать как процесс, при котором от одного слоя к другому в единицу времени передается импульс, по модулю равный действующей силе. Тогда выражение (5) можно представить в виде

где jp– плотность потока импульса – это величина, определяемая полным импульсом, переносимым в единицу времени в положительном направлении оси x через единичную площадку, перпендикулярную этой оси, dv / dx– градиент скорости. Знак «–» указывает, что импульс переносится в направлении убывания скорости.

Динамическая вязкость численно равна плотности потока импульса при градиенте скорости равном единице. Ее можно вычислить по формуле

Из сопоставления формул (1), (6), (3), описывающих явление переноса, следует, что закономерности всех явлений сходны между собой. Эти законы были установлены задолго до того, как они были обоснованы и выведены из МКТ, позволившей установить, что внешние сходства их математических выражений обусловлены общностью, лежащего в основе явлений теплопроводности, диффузии внутреннего трения молекулярного механизма – перемешивание молекул в процессе их хаотического движения и столкновения друг с другом.

Рассмотренные законы Фурье, Фика и Ньютона не вскрывают молекулярно кинетического смысла коэффициентов λ, D и η. Выражения для коэффициентов переноса записаны без вывода, т.к. строгое рассмотрение явлений переноса довольно громоздко, а качественное не имеет смысла.

Формулы (2), (4) и (7) связывают коэффициенты переноса и характеристики теплового движения молекул. Используя эти формулы, можно по найденным из опыта данным зная одни величины определить другие.

9)

Термодина́мика (греч. θέρμη — «тепло», δύναμις — «сила») — раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии. В отдельные дисциплины выделились химическая термодинамика, изучающая физико-химические превращения, связанные с выделением или поглощением тепла, а также теплотехника.

Внутренняя энергия термодинамическая функция состояния системы, ее энергия, определяемая внутренним состоянием. Внутренняя энергия складывается в основном из кинетической энергии движения частиц (атомов, молекул, ионов, электронов) и энергии взаимодействия между ними (внутри- и межмолекулярной). На внутреннюю энергию влияет изменение внутреннего состояния системы под действием внешнего поля; во внутреннюю энергиювходит, в частности, энергия, связанная с поляризацией диэлектрика во внешнем электрическом поле и намагничиванием парамагнетика во внешнем магнитном поле. Кинетическая энергия системы как целого и потенциальная энергия, обусловленная пространственным расположением системы, во внутреннюю энергию не включаются. В термодинамике определяется лишь изменение внутренней энергии в различных процессах. Поэтому внутреннюю энергию задают с точностью до некоторого постоянного слагаемого, зависящего от энергии, принятой за нуль отсчета.

Внутренняя энергия U как функция состояния вводится первым началом термодинамики, согласно которому разность между теплотой Q, переданной системе, и работой W, совершаемой системой, зависит только от начального и конечного состояний системы и не зависит от пути перехода, т.е. представляет изменение фуникции состояния ΔU

где U₁ и U₂ - внутренняя энергия системы в начальном и конечном состояниях соответственно. Уравнение (1) выражает закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам, т.е. процессам, в которых происходит передача теплоты. Для циклического процесса, возвращающего систему в начальное состояние, ΔU=0. В изохорных процессах, т.е. процессах при постоянном объеме, система не совершает работы за счет расширения, W=0 и теплота, переданная системе, равна приращению внутренней энергии: Q_v=ΔU. Для адиабатических процессов, когдаQ=0, ΔU=-W.

Внутренняя энергия системы как функция ее энтропии S, объема V и числа молей m_i i-того компонента представляет собой термодинамический потенциал. Это является следствием первого и второго начал термодинамики и выражается соотношением:

где Т - абсолютная температура, р - давление, μ_i - химический потенциал i-того компонента. Знак равенства относится к равновесным процессам, знак неравенства - к неравновесным. Для системы с заданными значениями S, V, m_i(закрытая система в жесткой адиабатной оболочке) внутренняя энергия при равновесии минимальна. Убыль внутренней энергии в обратимых процессах при постоянных V и S равна максимальной полезной работе (см.Максимальная работа реакции).

Зависимость внутренней энергии равновесной системы от температуры и объема U=f(T, V) называется калорическимуравнением состояния. Производная внутренней энергии по температуре при постоянном объеме равна изохорнойтеплоемкости.

понятие Теплота - определение

Теплота количество теплоты количество энергии получаемой или отдаваемой системой при теплообмене при неизменных внешних параметрах системы объёме и др...

Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии длятермодинамических систем.

Первое начало термодинамики было сформулировано в середине XIX века в результате работ немецкого учёного Ю. Р. Майера, английского физика Дж. П. Джоуля и немецкого физика Г. Гельмгольца^[1]. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам Рассмотрим применение первого закона термодинамики к изопроцессам, происходящим с идеальным газом.           В изотермическом процессе температура постоянная, следовательно, внутренняя энергия не меняется. Тогда уравнение первого закона термодинамики примет вид:   , т. е. количество теплоты, переданное системе, идет на совершение работы при изотермическом расширении, именно поэтому температура не изменяется.           В изобарном процессе газ расширяется и количество теплоты, переданное газу, идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение им работы:   .           При изохорном процессе газ не меняет своего объема, следовательно, работа им не совершается, т. е. А = 0, и уравнение первого закона имеет вид   , т. е. переданное количество теплоты идет на увеличение внутренней энергии газа.

6)

Молекулярная физика — раздел физики, который изучает физические свойства тел на основе рассмотрения их молекулярного строения. Задачи молекулярной физики решаются методами физической статистики, термодинамики и физической кинетики, они связаны с изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих физические тела.

Молекулярно-кинетическая теория (сокращённо МКТ) — теория XIX века, рассматривавшая строение вещества, в основном газов, с точки зрения трёх основных приближенно верных положений:

• все тела состоят из частиц: атомов, молекул и ионов;

• частицы находятся в непрерывном хаотическом движении (тепловом);

• частицы взаимодействуют друг с другом путём абсолютно упругих столкновений.

Основными доказательствами этих положений считались:

• Диффузия

• Броуновское движение

• Изменение агрегатных состояний вещества

В современной (теоретической) физике термин молекулярно-кинетическая теория уже не используется, хотя он встречается в учебниках по курсу общей физики. В современной физике МКТ заменила кинетическая теория, в русскоязычной литературе — физическая кинетика, и статистическая механика. В этих разделах физики изучаются не только молекулярные (атомные или ионные) системы, находящиеся не только в «тепловом» движении, и взаимодействующие не только через абсолютно упругие столкновения.

Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

Газы нередко бывают реагентами и продуктами в химических реакциях. Не всегда удается заставить их реагировать между собой при нормальных условиях. Поэтому нужно научиться определять число молей газов в условиях, отличных от нормальных.

Для этого используют уравнение состояния идеального газа (его также называют уравнением Клапейрона-Менделеева):

PV = nRT

где n – число молей газа;

P – давление газа (например, в атм;

V – объем газа (в литрах);

T – температура газа (в кельвинах);

R – газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·K).