Молекулярная физика и термодинамика.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА.

Статистический и термодинамический методы исследования.

Термодинамическая система. Температура.

Статистический метод: оперирует среднестатистические параметры, характеризующие частицы.

Термодинамический метод: система тел, обменивающихся энергией друг с другом.

Термодинамическая система: совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и между другими телами (внешней средой).

Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

В международной практической шкале температура замерзания и температура кипения воды при давлениии 10⁵Па соответственно 0 и 100 град цельстя.

Идеальный газ. Законы Бойля-Мариотта, Авогадро, Дальтона, Гей-Люссака.

Идеальный газ – это когда:

1) сумма объема молекул намного меньше объема сосуда, в котором находятся молекулы.

2) столкновение молекул м/у собой и со стенками сосуда упруго-идеальное.

3) взаимодействие молекул на расстоянии нет.

Закон Бойля-Мариотта:

Изотермический процесс. Для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная: pV=const. При Т=const, m=const.

Авогадро: 1 моль любого газа при одинаковых температуре и давлении занимает одинаковый объем. При н.у. v=22.4*10^-3 м³/моль

N_А=6.02*10²³ моль^-1

Дальтона: давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений p1,p2,…pn, входящих в нее газов: p=p1+p2+…pn

Парциальное давление – давление, которое производил бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объем, равный объему смеси той же температуры.

Гей-Люссака:

1) объем данной массы газа при постоянном давлении изменяется линейно с температурой:pV=const, При T=const,m=const. 2)давление данной массы газа при постоянном объеме изменяется линейно с температурой: приV=const, m=const; P=P0(1+αt) α=1/273-теоретический коэф-т.

Уравнение состояния идеального газа. Уравнение Менделеева-Клапейрона.

Уравнение состояния, которое в общем виде:

pV=RT – уравнение состояние идеального газа, которое так же называется уравнением Менделеева-Клапейрона.

R=8.31 Дж/(моль*К)

Уравнение для m газа: pV=

Основное уравнение молекулярно кинетической теории. Средняя квадратичная скорость молекул.

 

Учитывая, что

Где Е – суммарная кинетическая энергия поступательного движения всех молекул газа.

Т.к. m=Nm₀, то

PV=RT, RT= =>

= -средняя квадратичная скорость.

 

Закон Максвелла о распределения молекул идеального газа по скоростям.

Скорости, характеризующие состояние вещества.

В газе, находящемся в состоянии равновесия, устанавливается некоторое стационарное, не меняющееся со временем распределения молекул по скоростям состояние, которое подчиняется вполне определенному статистическому закону Максвелла

· Газ состоит из большого числа молекул, находящихся в состоянии беспорядочного теплового движения при одинаковой температуре. · Сильные поля на газ не действуют З.Максвелла описывается графиком функции.

Наиболее вероятная скорость - скорость, при которой функция распределения молекул идеального газа по скоростям максимальна.

Средняя скорость:

Средняя квадратичная: =1,22

Барометрическая формула. Распределение Больцмана.

–Барометрическая формула.

Она позволяет найти атмосферное давление в зависимости от высоты или измерив давление, найти высоту.

распределение Больцмана для внешнего потенциального поля. Из него следует, что при постоянной температуре плотность газа больше там, где меньше потенциальная энергия молекул.

Если частицы имеют одинаковую массу и находятся в состоянии хаотичного теплового движения, то распределение Больцмана справедливо в любом внешнем потенциальном поле, а не только в поле сил тяжести.

Работа при расширении газа.

Полную работу А, своершаемую газом при изменении его объема от V1 до V2:

При увеличении объема на dV совершаемая газом работа равна pdV, т.е. определяется площадью полоски с основанием dV. Поэтому полная работа, совершаемая газом при расширении, определяется площадью, ограниченной осью абсцисс.

Теплоемкость твердых тел.

Молярная теплоемкость твердого тела: = 3 R = 25,12 Дж/моль·К.

Т.е. молярная(атомная теплоемкость химически простых тел в кристаллическом состоянии одинакова(равна 3R) и не зависит от температуры. Это закон Дюлонга и Пти.

Молярная теплоемкость твердых химических соединений:

Т.е. равна сумме атомных теплоемкостей элементов, составляющих это соединение.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА.