Молекулярная физика

1. Какой газ называют идеальным?

Идеальным принято называть газ, находящийся при таких условиях, что

а) можно пренебречь взаимодействием молекул газа на расстоянии; другими словами, можно пренебречь потенциальной энергией молекул газа по сравнению с их кинетической энергией (имеется в виду потенциальная энергия молекул газа, определяемая силами взаимодействия молекул на расстоянии),

б) можно считать, что молекулы сталкиваются между собой и со стенками сосуда, в котором содержится газ, абсолютно упруго; напомним, что абсолютно упругим соударением двух тел называется соударение, при котором сохраняются суммарный импульс и суммарная кинетическая энергия сталкивающихся тел,

в) можно пренебречь собственным объемом молекул, т.е. считать, что каждой молекуле при ее хаотическом перемещении доступен весь объем сосуда, в котором содержится газ.

2. Какое уравнение называют уравнением состояния идеального газа?

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева) связывает параметры, определяющие состояние идеального газа – давление Р, объем V, температуру Т – и выглядит следующим образом:

PV = (m/M)RT.

Эквивалентная форма записи того же самого уравнения:

P = nkT.

Здесь m – масса газа, M – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная (R = 8.31 Дж/моль К), n – концентрация, k – постоянная Больцмана (k = 1.3806×10^-23 Дж/К).

Молярная масса – масса одного моля газа.

Моль – количество вещества (в данном случае количество газа), число молекул в котором равно числу Авогадро.

Число Авогадро (N_A) – число атомов углерода в 12 г углерода изотопного состава ₆С¹² (N_A = 6.022×10²³ моль^-1, k = R/N_A).

Концентрация – число молекул в единице объема:

n = N/V,

где V – объем газа, N – число молекул газа (N = (m/M)N_A).

Давление газа – физическая величина, численно равная силе, с которой молекулы газа действуют (посредством упругих соударений) на единицу площади поверхности сосуда, в котором содержится газ, перпендикулярно поверхности:

P = F_n /∆ S,

где F_n – нормальная (перпендикулярная) составляющая силы, действующей со стороны молекул на участок поверхности сосуда площадью ∆ S (предполагается, что участок поверхности сосуда настолько мал, что его можно считать плоским). Единица измерения [ P ] = Н/м² (паскаль, Па).
Температура газа – физическая величина, эквивалентная понятию средней скорости молекул газа: с реднеарифметическая скоростьv_cp =(8 RT /π M)^1/2, cреднеквадратичная скоростьv_кв = (3 RT/M)^1/2, наиболее вероятная скоростьv_в = (2 RT/M)^1/2

Дата добавления: 2015-08-27