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.

  1. Изотермический  процесс Т=const, m=const, описываются законом Бойля-Мариотта:

pV=const

  1. Изобарический процес  p = const описывается законом Гей-Люссака

V=V0 (1+  α t);

   V=V0 α T    

    терметический коэффициент обьемного расширения  град-1

  1. Изохорический процесс   V = const

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.

 

 

 

К списку лекций

Главная