Основы молекулярно-кинетической теории газов

Следует обратить внимание на два метода исследований свойств тел и физических явлений: термодинамический и молекулярно-кинетический. Надо знать вид уравнения Менделеева – Клапейрона и убедиться в том, что все другие экспериментально полученные газовые законы следуют из этого уравнения как частные случаи.

Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) оперирует средними величинами, такими, как средняя величина свободного пробега молекул, среднее число столкновений в единицу времени, средняя квадратичная скорость движения молекул, средняя кинетическая энергия.

Важным вопросом является вывод основного уравнения МКТ для идеального газа, устанавливающего связь между давлением и средней кинетической энергией молекул газа, а также связь между средней кинетической энергией и абсолютной температурой газа.

Необходимо рассмотреть общие характеристики явлений переноса: диффузии, внутреннего трения, теплопроводности, составить представление о том, перенос какой физической величины молекулами газа имеет место в каждом из трех явлений. Нужно уметь записать уравнения Фика, Фурье, Ньютона, закон Пуазейля, знать биофизическую сущность понятия «число Рейнольдса».

Рассматривается явление осмоса, понятие осмотического давления, суть эксперимента по изучению осмоса и уравнение Вант-Гоффа, роль осмотических явлений для живых организмов.

2. Агрегатные состояния и фазовые переходы. Свойства жидкостей и твердых тел

Необходимо выяснить, в чем состоит отличие реальных газов от идеальных, уметь написать уравнение Ван-дер-Ваальса для реальных газов и дать истолкование изотерм, являющихся решением этого уравнения.

Далее рассматриваются понятия «критическое состояние вещества», «критическая температура». Знать суть опытов Эндрюса и методы получения сжиженных газов, а также области их применения.

При изучении свойств жидкости необходимо обратить внимание на характеристику поверхностного слоя жидкости и силы, которые в этом слое действуют. Знать вид формул Лапласа и Борелли-Жюрена. Иметь представление о смачивании, капиллярных явлениях, их проявлениях в природе и применении.

При изучении твердых тел необходимо ясно представлять отличия кристаллических и аморфных тел, знать понятие «фаза вещества», уметь приводить примеры веществ в разных фазах. Знать названия и сущность основных фазовых переходов. При изучении деформаций твердых тел необходимо уяснить сущность и практическое значение закона Гука, иметь представление об упругих свойствах биологических тканей.

3. Основы термодинамики

Первый и второй законы термодинамики формулируют общие закономерности большинства процессов превращения и передачи энергии.

При изучении первого закона термодинамики необходимо познакомиться с понятиями: «термодинамическая система», «термодинамический процесс», «изолированная система», «открытая система».

Необходимо уметь объяснить принцип работы идеальной тепловой и холодильной машины, понятие «коэффициент полезного действия», иметь представление о работе всех видов тепловых двигателей.

Важно уяснить понятие «энтропия», знать формулу, иметь представление о принципе возрастания энтропии в изолированных системах.

Нужно уметь применить законы термодинамики к существованию живых организмов, знать понятие «равновесное состояние», «стационарное состояние», иметь представление о принципе невозрастания энтропии в живых организмах.

Необходимо иметь представление о физических основах терморегуляции живого организма. Для этого усвоить понятия «теплопродукция» и «удельная теплопродукция», знать их зависимость от массы тела. Знать физическую сущность процессов переноса теплоты в живых организмах.