|
|
ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ Статистический и т/д методы исследования. Молекулярная физика и термодинамика - разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул. Молекулярная физика представляет собой раздел физики, изучающий строение и свойства веществ, исходя из так называемых молекулярно-кинетических представлений. Согласно этим представлениям: 1. Любое тело - твердое, жидкое или газообразное состоит из большого количества весьма малых обособленных частиц-молекул. 2. Молекулы всякого вещества находятся в бесконечном хаотическом движении (например, броуновское движение). 3. Используется идеализированная модель идеального газа, согласно которой: а). Собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда (разреженность). б). Между молекулами отсутствуют силы взаимодействия. в). Столкновение молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие. 4. Макроскопические свойства тел (давление, температура и др.) описываются с помощью статистических методов, основным понятием которых является статистический ансамбль, т.е. описывается поведения большого числа частиц через введение средних характеристик (средняя скорость, энергия) всего ансамбля, а не отдельной частицы. Термодинамика в отличие от молекулярно-кинетической теории изучает макроскопические свойства тел, не интересуясь их макроскопической картиной. Термодинамика - раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. В основе термодинамики лежат 3 фундаментальных закона, называемых началами термодинамики, установленных на основании обобщения большой совокупности опытных фактов. Молекулярно-кинетическая теория и термодинамика взаимно дополняют друг друга, образуя единое целое, но отличаясь различными методами исследования. Термодинамическая система - совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами. Состояние системы задается термодинамическими параметрами - совокупность физических величин, характеризующих свойства термодинамической системы, обычно в качестве параметров состояния выбирающих температуру, давление и удельный объем. Температура - физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. [T] = K - термодинамическая шкала, [t] = °C – международная практическая шкала. Связь термодинамической и м/н практической температуры: Т = t + 273, например, при t = 20 °C T = 293 K. Удельный обьем - это обьем единицы массы. Когда тело однородно т. е. ρ = const, то макроскопические свойства однородного тела могут характеризовать обьем тела V.
Молекулярно-кинетическая теория (м. к. т) идеальных газов.
§1 Закон идеальных газов. В молекулярно – кинетической теории используется идеализированная модель идеального газа. Идеальным газом называется газ, молекулы которого не взаимодействуют друг с другом на расстоянии и имеют ничтожно малые собственные размеры. У реальных газов молекулы испытывают действия силы межмолекулярного взаимодействия. Однако H2, He, O2, N2 при н. у. (Т=273К, Р=1,01 ·105 Па) можно приблизительно считать идеальным газом. Процесс, при котором один из параметров (p, V, T, S) остаются постоянными, называются изопроцессами.
pV=const
V=V0 (1+ α t); V=V0 α T терметический коэффициент обьемного расширения град-1
Описывается законом Шарля p = p0 (1+ α t); p = p0 α T - характеризует зависимость объёма от температуры. α равен относительному изменению объёма газа при нагревании его на 1 К. Как показывает опыт, одинаков для всех газов и равен . 4. Моль вещества. Число Авогадро. Закон Авогадро. Атомной массой () химического элемента называется отношение массы атома этого элемента к 1/12 массы атома изотопа углерода С12 Аr=CINT (А) (А в таблице Менделеева)
Молекулярной массой (Mr) вещества называется отношение массы молекулы этого вещества к 1/12 массы атома изотопа углерода С12 Единица массы, равная 1/12 массы атома С называется атомной единицей массы (а.е.м.) m =1 а.е.м.=1,66 ·10-27кг Количество вещества, в котором содержится число частиц (атомов или молекул) равное числу атомов в 12 г (0.012 кг) изотопа углерода называется молем. Число частиц содержащихся в моле вещества называется числом Авогадро.
Массу моля называют молярной массой μ. Молярная масса равна отношению массы к количеству молей V , которое в нем содержится
Закон Авогадро: моли любых газов при нормальных условиях (Т=273 К, р=1,01 ·105 Па) занимают одинаковый объём равный 22.41 ·10-3 м3/моль.
|