Раздел 2. «Молекулярная физика и термодинамика»

«Молекулярная физика и термодинамика»

Молекулярная физика - раздел физики, изучающий строение, физические свойства и агрегатные состояния вещества, рассматриваемого как совокупность большого количества молекул, которые взаимодействуют между собой и находятся в беспрерывном тепловом движении.

§ 2.1 ЗАКОНЫ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

Газ – агрегатное состояние вещества, в котором его частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь предоставленный им объем.

Идеальный газ – теоретическая модель газа, согласно которой:

1) собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;

2) между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия;

3) столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.

Модель идеального газа можно использовать при изучении реальных газов, т.к. они в условиях, близких к нормальным (например, кислород и гелий), а также при низких давлениях и высоких температурах близки по своим свойствам к идеальному газу.

Состояние данной массы газа полностью определено, если известны давление р, объем V, температура T. Эти величины называют параметрами состояния газа.

В природе часто имеют место процессы, когда одновременно меняются все три величины, характеризующие состояние газа.

Уравнение, связывающее параметры состояния, называют уравнение состояния (уравнение Клапейрона) - при переходе из одного состояния в другое данной массы газа произведение давления на объем, деленное на абсолютную температуру, есть величина постоянная:

или

Для произвольной массы газа единичное состояние газа описывается уравнение Менделеева-Клапейрона:

,

где m – масса газа, - молярная масса, R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура.

Молярная масса -величина, равная отношению массы вещества к количеству вещества [кг/моль]

Количество вещества - отношение числа N атомов и молекул вещества к постоянной Авогадро N_A:

[моль]

Моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода ¹²С.

Постоянная Авогадро показывает, сколько атомов или молекул содержится в одном моле вещества:

= 6,022·10²³ моль^-1.

Физический смысл универсальной газовой постоянной R состоит в том, что она показывает, какую работу совершает один моль идеального газа при изобарном расширении при нагревании его на 1 К

Температура газа Т – величина, характеризующая среднюю кине-тическую энергию поступательного движения молекул идеального газа.

Измеряется температура термометрами в градусах различных температурных шкал:

· шкала Цельсия: единица температуры – 1 градус Цельсия (^ºС).

· шкала Кельвина: единица температуры – Кельвин (К).

Так как 1 К = 1^ºС, то при любой температуре t по Цельсию значение температуры Т, по абсолютной шкале, выше на 273 градуса:

Т=t ºC + 273.

Дата добавления: 2015-09-04