Предмет молекулярная физика. Основные положения МКТ и их анализ. Идеальный газ.

Стоимость профиля

Наполнение дверей

ДСП

ЗЕРКАЛО СЕРЕБРО

ЗЕРКАЛО БРОНЗА,ГРАФИТ

ЛАКОМАТ БЕЛЫЙ

ЛАКОБЕЛЬ ЦВЕТНОЙ

Дополнительный материал

ПРЯМОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ

7 за шт.

СТЕКЛО ДЕКОРАТИВНОЕ

115 за кв.м.

ДИАГОНАЛЬНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ

9 за шт.

Цены в USD

ГНУТОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ

16 за шт.

Распашной комплект

20 за шт.

Фрезеровка ДСП 18мм

30у.е. дверь

Услуга пескоструя (без материала)

90 у.е./кв.м.

Сенатор профиль стыковочный

7 у.е./м.п.

Рельса Сенатор

23 у.е./м.п.

Щетка буферная

0,6 у.е./м.п.

Стопор Сенатор

1,5 у.е./шт.

ДСП

40 у.е./кв.м.

Зеркало серебро

45 у.е./кв.м.

Зеркало бронза, графит

60 у.е./кв.м.

Лакомат белый

80 у.е./кв.м.

Лакобель цветной

135 у.е./кв.м.

Зеркала высотой до 1400мм считаются по цене за кв.м., свыше полоса

ДСП высотой до 1800мм считаются по цене за кв.м., свыше полоса

 

Предмет молекулярная физика. Основные положения МКТ и их анализ. Идеальный газ.

Область физики, в которой изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их микроскопического (молекулярного) строения, называется молекулярной физикой. В ней рассматриваются следующие вопросы: строение газов, жидкостей и твердых тел, их изменения под действием внешних условий (температуры, давления, электрического и магнитного полей), явления переноса (диффузия, теплопроводность, внутреннеетрение), фазовые превращения (кристаллизация, плавление, испарение, конденсация идр.) поверхностные явления.

 

Основные положения.

А. Авогадро сформулировал два принципа:
- при одинаковых условиях в равных объемах любых газов содержится одно и то же число молекул,
- все вещества, простые и сложные, образованы из молекул которые сами состоят из атомов.

 

Основные положения МКТ
Представления этичных атомистов выглядят сегодня достаточно наивными, но именно эти представления стали отправной точкой в создании одного из современных разделов физики – МКТ.
МКТ - занимается изучением свойств веществ, основываясь при этом на представлениях о частицах вещества. МКТ базируется на трех основных положениях (запись в тетради):
- все вещества состоят из частиц – молекул, атомов и ионов,
- эти частицы вещества беспорядочно и беспрерывно движутся,
- частицы вещества взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электромагнитную природу.
Опыты, факты свидетельствующие о молекулярном строении вещества.
а) Любое тело можно раздробить на мелкие частицы (демонстрация), т.е. дискретность вещества.
Электронный микроскоп(картинка в ПК) – показывает, что все вещества состоят из частиц – атомов, молекул.
б) Взаимодействие молекул - две стеклянные пластины,
- два стакана с различными жидкостями,
- стакан с жидкостью и пшено.
в) движение молекул (демонстрация) – распространение запахов.

 

Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией 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.

 

Модель широко применяется для решения задач термодинамики газов и задач аэрогазодинамики. Например, воздух при атмосферном давлении и комнатной температуре с большой точностью описывается данной моделью. В случае экстремальных температур или давлений требуется применение более точной модели, например модели газа Ван-дер-Ваальса, в котором учитывается притяжение между молекулами.

 

Различают классический идеальный газ (его свойства выводятся из законов классической механики и описываются статистикой Больцмана) и квантовый идеальный газ (свойства определяются законами квантовой механики, описываются статистиками Ферми — Дирака или Бозе — Эйнштейна).

 

2. Статистический и термодинамический методы описания систем многих частиц. Основное уравнение молекулярно–кинетической теории идеального газа.

Для исследования физических свойств макроскопических систем, связанных с огромным числом содержащихся в них атомов и молекул, применяют два качественно различных, но взаимно дополняющих друг друга метода: статистический (или молекулярно-кинетический) и термодинамический.
Статистический метод — это метод исследования систем из большого числа частиц, оперирующий статистическими закономерностями и средними (усреднёнными) значениями физических величин, характеризующих всю систему.
Статистический метод лежит в основе

молекулярной физики — раздела физики, изучающего строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений.
Термодинамический метод — это метод исследования систем из большого числа частиц, оперирующий величинами, характеризующими систему в целом (например, давление, объем, температура) при различных превращениях энергии, происходящих в системе, не учитывая при этом внутреннего строения изучаемых тел и характера движения отдельных частиц.
Термодинамический метод лежит в основе

термодинамики — раздела физики, изучающего общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями.
Основное уравнение молекулярно–кинетической теории идеального газа.

Это уравнение, связывающее макроскопический параметр состояния газа – его давление – с микроскопическими параметрами газа – массой молекулы, концентрацией молекул и их средней квадратичной скоростью: давление пропорционально массе молекулы, их концентрации и квадрату средней квадратичной скорости. Коэффициент пропорциональности равен 1/3

p - давление, n - концентрация молекул, m0 - масса молекулы.

 

 

3. Модель идеального газа. Давление. Основное уравнение МКТ (вывод).
Давление (P) — физическая величина, характеризующая состояние сплошной среды и численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. В простейшем случае анизотропной равновесной неподвижной среды (гидростатическое давление) или идеальной (не имеющей внутреннего трения и анизотропной) движущейся среды давление не зависит от ориентации поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы Fn, действующей на малый элемент поверхности, к его площади: P= F/S

 

Пусть имеется кубический сосуд с ребром длиной l и одна частица массой m в нём.

Обозначим скорость движения vx, тогда перед столкновением со стенкой сосуда импульс частицы равен mvx, а после - − mvx, поэтому стенке передается импульс p = 2mvx. Время, через которое частица сталкивается с одной и той же стенкой, равно .

 

Отсюда следует:

 

Так как давление , следовательно сила F = p * S

 

Подставив, получим:

 

Преобразовав:

 

Так как рассматривается кубический сосуд с ребром длиной l, то S = l2

 

Отсюда: .

 

Соответственно, и .

 

Таким образом, для большого числа частиц верно следующее: , аналогично для осей y и z.

 

Поскольку , то . Это следует из того, что все направления движения молекул в хаотичной среде равновероятны.

 

Отсюда

 

или .

 

Пусть — средняя кинетическая энергия молекул, а Ek — полная кинетическая энергия всех молекул, тогда: , откуда .

 

 

Температура. Молекулярно-кинетический смысл температуры. Основные понятия термометрии.

 

Температура — физическая величина, примерно характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.

В Международной системе единиц (СИ) термодинамическая температура выражается в кельвинах, температура Цельсия — в градусах [1]. На практике часто применяют градусы Цельсия из-за привязки к важным характеристикам воды — температуре таяния льда (0° C) и температуре кипения (100° C). Это удобно, так как большинство климатических процессов, процессов в живой природе и т. д. связаны с этим диапазоном.

Температура с молекулярно-кинетической точки зрения — физическая величина, характеризующая интенсивность хаотического, теплового движения всей совокупности частиц системы и пропорциональная средней кинетической энергии поступательного движения одной частицы.

 

Связь между кинетической энергией, массой и скоростью выражается следующей формулой:

Таким образом, частицы одинаковой массы и значения скорости имеют одну и ту же температуру.

 

Средняя кинетическая энергия частицы связана с термодинамической температурой постоянной Больцмана:

где:

i — число степеней свободы

kB = 1.380 6505(24) × 10^-23 Дж/K — постоянная Больцмана

T — температура;