Скорость молекулы, υ0~ 200 – 2000 м/с

 

 

Связи физических величин

 

Величина	Единица	Формула
Моль – количество вещества, содержащее одно и то же число частиц, названное постоянной Авогадро		NА=6,022 · 1023моль-1
Молярная масса – масса вещества, взятого в количестве 1 моль Мr – относительная атомная масса		,
Количество вещества	моль	,
N-число молекул (атомов)		,
m-масса вещества	кг	,
Масса молекулы (атома)	кг	, ,
Концентрация частиц – число частиц в единичном объеме
Плотность вещества – масса приходящаяся на единицу объема, V0 – объем молекулы (атома)		, ,
Температура по шкале Кельвина	К
Средняя кинетическая энергия поступательного движения частицы	Дж	,
Среднее значение квадрата скорости движения частиц
Средняя квадратичная скорость		, ,
Давление идеального газа (основное уравнение МКТ идеального газа)	Па	, , ,

Замечание:

-молярная масса воздуха М= кг/моль;

-для двухатомных газов (О2, Н2, N2, Сl2) молярная масса М= Мr · кг/моль.

Постоянная Больцмана ;

Универсальная газовая постоянная , .

Агрегатные состояния вещества.

 

	Газы	Жидкости	Твердые тела
Свойства.	Занимают весь предо- ставленный объем. Не сохраняют форму. Легко сжимаются.	Сохраняют объем. Обладают свойством текучести. Принимают форму сосуда.	Сохраняют форму и объем.
Расположе- ние молекул.	Нет порядка в расположении молекул. Расстояние между молекулами гораздо больше размеров молекул.	Упорядоченное распо- ложение ближайших соседних молекул (ближний порядок). Расстояние между молекулами сравнимо с их размерами.	В кристаллических твердых телах молекулы располагаются в определенном порядке (дальний порядок). Расстояние между молекулами порядка размеров молекул.
Силы взаимодействия.	Fприт= 0 и Fотталт= 0	Fпр<Fот внутри жидкости Fпр >Fот поверх. слой	Fпр ≈ Fот
Движение молекул.	Молекулы свободно движутся во всех направлениях, столк-новения относительно редки.	Молекулы колеблются вблизи положений равновесия, время от времени переходя в соседнее положение равновесия.	Молекулы колеблются вблизи положений равновесия, что обуславливает сохранение формы.
Энергия молекул.	Кинетическая энергия теплового движения молекул много больше потенциальной энергии их взаимодействия.	Кинетическая энергия теплового движения молекул сравнима с потенциальной энергией их взаимодействия.	Потенциальная энергия взаимодействия молекул много больше кинетической энергии их теплового движения.

 

Твердые тела

Кристаллические	Аморфные
Атомы (молекулы) расположены в строго определенном порядке, не меняющемся во всем объеме кристалла (соль, лед, кварц, медь).	Отсутствует дальний порядок в расположении молекул (стекло, смолы).
Проявляют упругость при механических воздействиях, как кратковременных, так и длительных. Тпл. = const	При кратковременных механических воздействиях проявляют упругие свойства, при длительных воздействиях текучи (проявляют свойства жидкостей).
Обладают определенной температурой плавления Tпл. При T < Tпл тело останется твердым, при T > Tпл становится жидким.	Нет определенной температуры плавления. Переход из твердого состояния в жидкое происходит постепенно – вещество размягчается, растет текучесть.
Монокристаллы	Поликристаллы	Изотропны.
Состоят из одиночных кристаллов (алмаз, турмалин). Анизотропны.	Состоят из множества одиночных кристаллов (металлы, сахар-рафинад) Изотропны.

Анизотропия – зависимость физических свойств вещества (механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических) от направления в кристалле.

Изотропия – независимость физических свойств вещества от направления в кристалле.

Экспериментальное определение скоростей молекул.

 

Опыт Штерна (1920г) – измерена скорость движения молекул серебра. В середине двух цилиндров находится платиновая проволока, покрытая серебром, по которой протекает электрический ток. Атомы серебра, испаряясь, оседают в виде полосок на

внутренней поверхности второго цилиндра:

- без вращения внешнего цилиндра в области точки М₀;

- при вращении в области точки М, образуя более широкую

полоску.

Тогда , но , поэтому

Выводы: наблюдаемое в опыте размытие полосок, говорит о различных скоростях атомов серебра при данной температуре. Атомы, движущиеся медленно, смещаются больше, чем атомы, движущиеся быстро. Толщина слоя серебра зависит от места конденсации атомов, а значит число атомов в этом месте зависит от их скорости. Результаты опыта подтвердили теоретические выкладки.

 

Идеальный газ.

Идеальный газ – молекулярно-кинетическая модель газа, в которой пренебрегают размерами молекул газа и потенциальной энергией их взаимодействия.

Давление газа в МКТ обусловлено ударами молекул о стенки сосуда. Это давление зависит от числа ударившихся молекул и температуры газа.

Термодинамическая система (ТДС) – любое макроскопическое тело или система тел. ТДС при неизменных условиях самопроизвольно переходит в состояние теплового равновесия.

Термодинамическое равновесие – это состояние, при котором все макроскопические параметры (параметры, описывающие поведение большого числа молекул) сколь угодно долго остаются неизменными.

Температура характеризует состояние теплового равновесия макроскопической системы: во всех частях системы, существующих в состоянии теплового равновесия, температура имеет одно и то же значение. При описании физических законов используют шкалу Кельвина.

Абсолютная температура измеряется в кельвинах (К). Она является мерой средней кинетической энергии движения молекул. 1⁰С = 1 К Δt = ΔТ

Абсолютный нуль температуры (T = 0 К) – значение температуры, соответствующе ниже нуля температуры по шкале Цельсия. Абсолютный ноль недостижим, так как в этом случае скорость теплового движения молекул равна нулю, чего не может быть.

Нормальные условия: t = , Т=273 К, р_атм = 10⁵ Па = 1 атм.

Параметры газа p,V,T.

p – давление

V – объем   -прямоугольный сосуд: -цилиндрический сосуд:

Т – температура газа для 1-ой молекулы ,

Уравнение состояния идеального газа.

 

Уравнение Клапейрона (для данного газа при m = const) связывает несколько состояний газа.   Уравнение Менделеева- Клапейрона

Для смеси газов: - закон Дальтона (давление смеси газов равно сумме парциальных давлений каждого газа в отдельности в объеме V).

описывает одно состояние

Газовые законы.

Изобарный процесс. Закон Гей- Люссака: для газа постоянной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется. , V 1 Р2 > Р1 T

Изохорный процесс. Закон Шарля: для газа постоянной массы отношение давления к температуре постоянно, если объем не изменяется. , P 1 2 V2 > V1   0 T

Изотермический процесс. Закон Бойля-Мариотта: для газа постоянной массы произведение давления на объем остается постоянным, если температура газа не изменяется. , P 2 T2 > T1 V

Взаимные превращения жидкостей.

 

Парообразование – процесс перехода вещества из жидкого или твердого состояния в газообразное.

Конденсация – процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое.