Лекция№6. Статистические и термодинамические методы, опытные законы идеальных газов.

ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ.

Статистические и термодинамические методы, опытные законы идеальных газов.

 Статистические и термодинамические методы, опытные законы идеальных газов.

Молекулярная физика и термодинамика – это разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в них атомов и молекул. Для исследования этих процессов применяют два количественно различных и взаимно дополняющих друг друга метода – статистический и термодинамический.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Молекулярная физика – это раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении.

Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа молекул. Законы поведения огромного числа молекул, являясь статистическими закономерностями, изучаются с помощью статистического метода. Этот метод основан на том, что свойства макроскопической системы, в конечном счете, определяются свойствами частиц системы, особенностями их движения и усредненными значениями динамических характеристик этих частиц.

Например, температура тела определяется скоростью движения его молекул, но так как в любой момент времени различные молекулы имеют различные скорости, то температура может быть выражена через усредненное значение скорости движения молекул.

Таким, образом, макроскопические характеристики имеют физический смысл только в случае большого числа молекул.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Термодинамика – это раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями.

Термодинамика не рассматривает микропроцессы, которые лежат в основе этих превращений – этим термодинамический метод отличается от статистического. Термодинамический метод несколько ограничен, т.к. термодинамика ничего не говорит о микроскопическом строении вещества, о механизме явлений, а лишь устанавливает связи между макроскопическими свойствами вещества.

Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) и термодинамика взаимно дополняют друг друга, образуя единое целое, но отличаясь различными методами исследования. Термодинамика имеет дело с термодинамической системой – это совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией, как между собой, так и с другими телами, т.е. внешней средой. Основа термодинамического метода – это определить состояние термодинамической системы в любой момент времени. Состояние системы задается термодинамическими параметрами, или параметрами состояния, – это совокупность физических величин, характеризующих свойства термодинамической системы (температуру, давление, объем).

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

В соответствии с решением 11ой Генеральной конференции по «мерам и весам» (1960 год), в настоящее время можно применять только две температурные шкалы – термодинамическую и международную практическую, градуированные соответственно в Кельвинах и в градусах Цельсия.

В международной практической, в качестве основных, взяты точки замерзания и кипения воды при давлении 1,013105 Па соответственно 0C и 100C (реперные точки). Термодинамическая температурная шкала определяется по одной реперной точке, в качестве которой взята тройная точка воды (температура, при которой лед и насыщенный пар при давлении 609 Па находятся в термодинамическом равновесии). Температура этой точки по термодинамической шкале равна 273,16 К. Градус Цельсия равен Кельвину

T = 273 + t.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Любое изменение в термодинамической системе, связанное с изменением хотя бы одного из ее термодинамических параметров, называется термодинамическим процессом.

Макроскопическая система находится в термодинамическом равновесии, если ее состояние с течением времени не меняется (предполагается, что внешние условия рассматриваемой системы при этом тоже не изменяются). В молекулярно-кинетической теории пользуются идеализированной моделью идеального газа, согласно которой считают, что:

1) собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;

2) между молекулами газа отсутствует сила взаимодействия;

3) столкновение молекул газа между собой и стенками сосуда абсолютно упругие.

Модель идеального газа можно использовать при изучении реальных газов, т.к. они в условиях близких к нормальным, а также при низких давлениях и высоких температурах близки по своим свойствам к идеальному газу. Кроме того, внеся поправки, учитывающие собственный объем молекул газа и действующие молекулярные силы, модно перейти к теории реальных газов.

Рассмотреть законы, описывающие поведение идеальных газов (закон Бойля-Мариотта, закон Гей-Люссака), самостоятельно.

Закон Авогадро: 1 моль любых газов при одинаковой температуре и давлении занимают одинаковые объемы (при нормальных условиях этот объем равен 22,4110–3 м3/моль).

По определению в одном моле различных веществ содержится одно и то же число молекул, называемое постоянной Авогадро.

NA = 6,0221023 моль–1

Закон Дальтона: давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в эту смесь газов.

P = P1 + P2 + … + Pn.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Парциальное давление – это давление, которое производил бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объем равный объему смеси при той же температуре.

Далее читайте в PDF, т.к. в тексте присутствую формулы и графики.

Читать онлайн:

Скачать с облака:

Облако.mail.ru: Запись только для зарегистрированных

Опубликовано: 13 ноября 2014 г.   Автор: Rudic   Рубрики: Статьи -> Лекции
Метки: ,    Просмотров: 6097 Обсудить   Подписаться на RSS
Поделиться:twitter.com facebook.com vkontakte.ru odnoklassniki.ru mail.ru ya.ru blogger.com google.com yahoo.com yandex.ru
Оставьте комментарий!

grin LOL cheese smile wink smirk rolleyes confused surprised big surprise tongue laugh tongue rolleye tongue wink raspberry blank stare long face ohh grrr gulp oh oh downer red face sick shut eye hmmm mad angry zipper kiss shock cool smile cool smirk cool grin cool hmm cool mad cool cheese vampire snake excaim question

Имя и сайт используются только при регистрации

Нужна помощь или консультация в проектировании инженерных систем: Отопление, Вентиляция, Водоснабжение, Канализация и газоснабжение?. Напишите свой вопрос через форму обратной связи.

Или закажите Kwork:
1. Проектирование отопления и вентиляции коттеджа
2. Расчёт теплопотерь коттеджа
3. Консультация по системе отопления коттеджа
4. Консультация по системе вентиляции коттеджа

К сожалению меня заблокировали Kwork на 1 месяц до 10 октября 2019 :(