рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Молекулярная физика и термодинамика

Молекулярная физика и термодинамика - раздел Физика, ОБЩАЯ ФИЗИКА   4.2.1.Молекулярно-Кинетические Представления О Стр...

 

4.2.1.Молекулярно-кинетические представления о строении вещества.

 

Все вещества состоят из мельчайших частиц – атомов и молекул. Молекула – это наименьшая частица вещества, сохраняющая его свой-

 

ства.

Атом – это наименьшая частица химического элемента, обладающая его химическими свойствами.

 

Между молекулами и атомами в веществе одновременно действуют как силы взаимного притяжения, так и силы отталкивания.

 

Молекулы, образующие вещества, находятся в состоянии беспорядоч-ного непрерывного движения (осцилляций).

 

Температура – мера средней кинетической энергии молекул тела. Ско-рость движения молекул тела, определяющих кинетическую энергию, опре-деляет тепловое состояние тела, величину его внутренней энергии.

 

Атомной массой (А) химического элемента называется отношение мас-сы атома этого элемента к 1/12 массы атома изотопа углерода 12С.

 

Молекулярной массой (М) вещества называется отношение массы мо-лекулы данного вещества к 1/12 массы молекулы 12С.

 

Моль – количество вещества системы, содержащей столько же струк-турных элементов, сколько содержится атомов в атоме 12С массой 0,012 кг.

Числом Авогадро - число атомов или молекул в 1 моле любого вещест-

ва. (NA = 6,02×1023 моль-1).

Молярная масса(m) – это масса вещества, взятого в количестве одного

 

моля.

Линейные размеры молекул представляют собой величин порядка

10-10 м.

 

Параметры системы- совокупность физических величин, характери-зующих состояние системы (объем V; давление р; температура Т)

 

Уравнением состояния - F(V, p, T) = 0.

Процесс - переход из одного состояния в другое.

 

4.2.2. Основное уравнение кинетической теории газов.

 

Давление газа равно двум третям средней кинетической энергии посту-

 

p = 23 nWk

пательного движения молекул, находящихся в единице его объема.

 

где n = N - количество молекул в единице объема;  
V  
       

Wk = mi2vi2 - средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул.


 


4.2.3. Газовые законы

 

Идеальный газ – это совокупность молекул, не взаимодействующих до соприкосновения и взаимодействующих при соударении по законам абсо-лютно упругого удара.

 

Изопроцессы – это такие процессы, при которых один из параметров остается неизменным с течением времени.

 

Закон Бойля-Мариотта - для данной массы газа при постоянной темпе-ратуре его давление изменяется обратно пропорционально объему:

 

p = const или pV = const, T = const  
V  
     

Процесс перехода газа из одного состояния в другое при постоянной температуре называется изотермическим.

 

Закон Гей-Люссака - для данной массы газа при неизменном давлении между его объемом и температурой существует линейная зависимость:

V = const; V = V0 (1+ bt), p = const

где V0 – объем газа приTтемпературе T = 00 K,

 

b - термический коэффициент объемного расширения газа.

 

Процесс изменения состояния газа при постоянном давлении называет-ся изобарическим.

 

Закон Шарля - для данной массы газа при постоянном объеме между его давлением и температурой существует линейная зависимость:

 

Tp = const; p = p0 (1+at), V = const

где р0 – давление при T = 00 K,

 

a - термический коэффициент давления газа.

 

Процесс изменения состояния газа при постоянном его объеме называ-ется изохорическим.

 

Закон Авогадро - при одинаковых температурах и давлениях моли лю-бых газов занимают одинаковые объемы.

 

Закон Дальтона - давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов:

 

n

p = p1 + p2 + p3 + ... + pn = å pi

 

i=1

 

4.2.4. Уравнение состояния идеального газа

 

Уравнение Клапейрона: произведение давления на объем данной массы газа, деленное на абсолютную температуру есть величина постоянная:

 

pVT = const

Уравнение Клапейрона-Менделеева - обобщенный газовый закон. pV = mm RT


 


где m масса молекул газа, m - молярная масса, R универсальная газовая постоянная.

Температура – мера средней кинетической энергии молекул

 

Wk = 32 kT

где R/NA = k – постоянная Больцмана

 

Чем больше концентрация молекул и выше температура, тем больше давление газа.

 

p = nkT

 

4.2.5. Функция распределения молекул по высоте

 

Закон убывания атмосферного давления с высотой над поверхностью

 

Земли: - mgh p = p0 ×e kT

 

Т.к. k = R/NA, а nNA = m, получим барометрическую формулу:

- mgh

p = p0 ×e RT

 

где m = 28,966×10-3 кг/моль – средняя молярная масса воздуха.

 

Т.к. p = nkT и p0 = n0kT, где n0 – концентрация молекул воздуха на вы-соте h = 0, n – на высоте h, получим закон изменения концентрации молекул

с высотой: n = n0 ×e - mgh  
  kT  

 

4.2.6. Функция распределения молекул по скоростям

 

Для данного газа средняя квадратичная скорость молекул пропорцио-нальна корню квадратному из термодинамической температуры и зависит

только от нее.                
  3kT       3RT    
v = =      
m m    
             

где R = kNA, NA×m = m, NA – число Авогадро, m – масса молекул газа, m - мо-лярная масса газа.

 

Наиболее вероятной называется скорость, вблизи которой на единич-ный интервал скорости приходится наибольшее число молекул.

= 2 RT

v B m

Среднее арифметическое значение скорости:

 

vcp = 8kT = 8RT pm pm

Функция распределения молекул по скоростям (распределение Максвелла):

  DN   æ m ö3/ 2 - m v      
               
F(v) = = N e 2 RT ×v  
Dv       ç   ÷    
           
    p è 2RT ø                


 


4.2.7. Число степеней свободы.Внутренняя энергия газа.

 

Числом степеней свободы тела называется число независимых коорди-нат, определяющих его положение в пространстве. На каждую степень сво-боды приходится в среднем одинаковая энергия:

U = kT - теорема Больцмана.  
   

 

· для одноатомной молекулы i = 3 (поступательного движения);

 

· для двухатомной молекулы i = 3 + 2 = 5 ( три поступательного движе-ния и две – вращательного);

· для трехатомной (многоатомной) молекулы i = 3 + 3 = 6 (три поступа-тельного и три вращательного).

Полная энергия молекулы, имеющей i – степеней свободы, будет рав-


 

на:


 

W = ikT2


 

Внутренняя энергия любой массы газа пропорциональна числу степе-ней свободы молекул, термодинамической температуре и массе газа.

 

U = mm 2i RT

4.2.8. Средняя длина свободного пробега.

 

Среднее расстояние, которое проходит молекула между двумя после-довательными соударениями, называется средней длиной свободного пробе-га.

 

         
l =    
    ps 2n  
 

где s - эффективный диаметр молекулы, n – концентрация молекул.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ОБЩАЯ ФИЗИКА

Кафедра общей физики.. Дубинянский Ю М Шостка В И..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Молекулярная физика и термодинамика

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Усвоение теоретического материала
  1. Изучать курс физики необходимо систематически в течение всего учебного процесса, а не только в период сессии, т.к. изучение курса в сжатые сроки перед экзаменом не дает глубоких

Предмет физики , задачи и методы. Единицы измерения физических величин.
  Материеймы называем объективную реальность.Материя вечно и не-прерывно развивается, находясь в непрерывном движении. Под движением понимаются все и

Физическими величинами.
Каждая физическая величина является либо мерой какого-либо свойст-ва материи (например, масса – мера инертности поступательного движения тела), либо меры взаимосвязи между свойствами, мерой их изме

Способы усреднения величины
          a1 + a 2 + ... + a n

Векторы и скаляры
  Векторами называются величины, характеризующиеся численным значе-нием и направлением . Скалярами называются величины, характеризующиеся числовым значением и знаком.

Производная
  f ¢ &     Dy = lim

Дифференциал
  Выражение: df (x) = f ¢(x)dx называется дифференциалом функции f(x) одно-го переменного. · Постоянный сомножитель, если С = const; и f(x) = Cj(x), то:  

Интеграл
  Определенный интеграл обозначается символом: òb f (x)dx .   a   Определенный интеграл некоторой ф

Механика
4.1.1. Материальная точка. Системы отсчета. Основные характе-ристики движения материальной точки.   Механическое движение тел – изменение их п

Момент импульса.
  Закон изменения момента импульса: изменение момента импульса тела за некоторый промежуток времени, равно импульсу момента силы за тот же промежуток времени. r r

Уравнение переноса.
  D(Nf) = - 1 l v D(n0f

Взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Закон Кулона.
  Свойства тел (янтарь, стекло, фарфор и др.) притягивать легкие пред-меты после контакта с кожей, сукном, шелком называется электризацией. Взаимодействие тел при электризации

Эквипотенциальные поверхности.
    Под потенциалом понимается работа, которая совершается силами по-ля при перемещении из данной точки в бесконечность единичного положи-  

Сегнето-, пиро- и пьезоэлектрики.
  Электрический диполь - совокупность двух равных по величине разно-именных точечных зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга.   - q

Переменного тока.
  Переменный ток - ток, который периодически изменяет свою силу и направление с течением времени.   Электродвижущая сила переменного тока изменяет

Оптика. Атомная и ядерная физика.
4.4.1. Природа света. Принцип Гюйгенса-Френеля.   Свет – это электромагнитная волна, обладающая как корпускулярными, так и волновыми свойствам

С какой скоростью движется Земля вокруг Солнца? Принять, что Земля движется по круговой орбите.
  Решение:   На тело, движущееся по круговой орбите, действует центробежная сила, величина которой выражается формулой:  

Сколько молекул кислорода находится в объеме 1 л при темпера-туре 0 0С и давлении 133,3 Па?
  Дано:   Решение:       V = 1л = 10-

Зов 106 Па, температура 320 К. Принимая данные газы за идеаль-ные, определить объем баллона.
  Дано:       Решение:     По

При какой температуре средние скорости движения молекул азота и кислорода отличаются на 20 м/с?
  Дано: Решение: Dv=20 м/с

Водород в объеме 5л, находившийся под давлением105Па, адиаба-тически сжат до объема 1л. Найти работу сжатия.
  Дано:              

Коэффициент диффузии кислорода при температуре 00С равен 0,19 см2/с. Определить среднюю длину свободного пробега молекул га-за.
    Дано:            

Определить, на сколько отличается давление воздуха в двух мыльных пузырях радиусами 5 см и 10 см.
  Дано:              

Пробега молекул азота при нормальном давлении.
      Дано:    

Что удельное сопротивление вольфрама прямо пропорционально аб-солютной температуре.
                 

Кой траектории будет двигаться электрон?
  Решение:   На электрон действует сила Лоренца Fл = eBV , т.к. начальная скорость электрона V ^ B , тра

Абсолютно черное тело поддерживается при постоянной температуре 1000 К. Поверхность тела равна 250 см2. Найти мощность излучения этого тела.
  Решение:   Согласно закону Стефана-Больцмана RЭ = s Т4, где RЭ –

Электрон в атоме водорода перешел с четвертого энергетического уровня на второй. Определить энергию испущенного при этом фото-на.
  Решение:   Для определения энергии фотона воспользуемся спектральной форму-лой Бальмера: =

Вычислить дефект массы изотопа 3Li7, истинный дефект массы и энергию связи его ядра.
  Решение: Дефект массы: D = ma - A . Для 3Li7 ma = 7,01822а.е.м

Измерение силы тока и напряжения
  Значения электрических величин определяются с помощью измери-тельных электрических приборов: сила тока I - амперметром, напряжение на участке цепи U - вольтметром. Амперметр включае

Обработка результатов измерения
  Систематическая ошибка Dас   1. Измерение длины – половина наименьшего деления шкалы.   2. Измерение

И числа опытов n
  n        

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
  Машина Атвуда состоит из легкого блока В, вращающегося с малым трением. Через блок перекинута нить с грузами m 1 и m2 одинаковой массы (m

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
  Баллистический маятник выполнен в виде цилиндра, заполненного вяз-ким веществом (пластилином или ватой) и подвешенного на нити к крон-штейну. Скорость пули массой m должна бы

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
  1. Установить маятник максимальной длины L1 , c помощью секундомера из-мерить время t1 для 20 полных колебаний и найти период Т1

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
  Прибор состоит из стеклянного баллона , соединенного с U-образным ма-нометром, в который при помощи насоса накачивают воздух (многоатомный газ). Установка позволяет моделировать ади

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
  1. При помощи насоса накачать воздух в баллон. Закрыть кран и выждать, пока температура внутри сосуда не сравняется с температурой окружаю-щей среды (1-2 минуты). &nbs

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
  1. Собрать электрическую цепь по схеме.   2. Произвести измерение напряжений на потребителях (электрических лам-почках) при пяти различных положениях реостата

ЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ
  Приборы и оборудование:   Блок питания, тангенс – буссоль, миллиамперметр, двухполюсный переклю-чатель, соединительные провода. &nbs

МЕТОДОМ ВОЛЬТ-АМПЕРМЕТРА
  Приборы и оборудование:   Источник переменного тока, амперметр, вольтметр, батарея конденсаторов, магазин сопротивлений, соединительные прово

СФЕРИЧЕСКОЙ СОБИРАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ
  Приборы и оборудование:   Оптическая скамья (1), осветитель (2), линза (3), экран (4), набор держате-лей, предмет.  

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
  1. На предметный столик микроскопа положить объект-микрометр с нане-сенными штрихами.   2. Перемещая тубус микроскопа, получить резкое изображение штрихов в о

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги