Справочник по основным разделам физики Математика примеры решения задач Курс теоретических основ электротехники Начертательная геометрия История искусства
Справочник по основным разделам физики

Молекулярная физика и термодинамика

МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ

Молярная масса вещества:

 или ; для смеси газов: .

Атомная масса: отношение массы этого элемента  к 1/12 массы изотопа углерода С12 :

.

Атомная единица массы – единица массы, равная 1/12 массы изотопа углерода 12С – тС:

.

Физика атома. Электрон в атоме водорода. Энергетические уровни. Квантовые числа и их физический смысл. Квантово-механическая теория атома, построенная на уравнении Шредингера, гораздо совершеннее полу‑классичекой теории атома Бора, построенной на ряде постулатов. Она сохраняет некоторые аспекты старой теории – например, электроны могут находиться в атоме только в состояниях с определенной дискретной энергией; при переходе электрона из одного состояния в другое испускается (или поглощается) фотон. Но квантовая механика не просто дополняет теорию Бора, она рисует совершенно иную картину строения атома.

Число Авагадро –­ число частиц в киломоле любого вещества:

Число Лошмидта – число молекул идеального газа, содержащихся в 1 м3 при нормальных условиях ():

.

Под идеальным газом понимается:

радиус взаимодействия молекул меньше среднего расстояния между ними (молекулы взаимодействуют только при столкновении);

столкновение молекул между собой и со стенками сосуда – абсолютно упругие (выполняются законы сохранения энергии и импульса);

объем всех молекул газа много меньше объема, занятого газом.

Универсальная газовая постоянная – это величина, численно равная работе расширения одного моля идеального одноатомного газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К:

,

где  – постоянная Больцмана.

Концентрация частиц:

.

Давление на поверхность: 

 ,

где сила, действующая на поверхность .

Давление газа на стенку сосуда – это следствие столкновения газовых молекул со стенками сосуда:

,

где  среднеквадратичная скорость молекул ; т0 – масса одной молекулы.

Закон Паскаля: если к некоторой части поверхности, ограничивающей газ или жидкость, приложено давление , то оно одинаково передается любой части этой поверхности. 

Основное уравнение МКТ: 

,

где средняя энергия одной молекулы; п – концентрация молекул.

Абсолютная температура – это мера кинетической энергии теплового движения частиц идеального газа:

.

Сравнение температурных шкал:

images 1

Объем газа в трубке газового термометра:

.

Законы идеальных газов:

1. Изохорический процесс – процесс, протекающий при постоянном объёме V.

Закон Шарля: при постоянном объёме и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, отношение давления газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным: P/Т = const.

images 117

Если температура газа выражена в градусах Цельсия, то уравнение изохорического процесса записывается в виде

   

где Р0 – давление при 0°С, α =1/273 град-1 – температурный коэффициент.

Изопроцессы2. Изобарический процесс – процесс, протекающий при постоянном давлении.

Закон Гей-Люссака: при постоянном давлении и неизменных значениях массы и газа и его молярной массы, отношение объёма газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным:

V/T = const.

3. Изотермический процесс – процесс, протекающий при постоянной температуре Т.

  Закон Бойля – Мариотта: при постоянной температуре и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, произведение объёма газа на его давление остаётся постоянным:  .

4. Адиабатический процесс (изоэнтропийный (ΔS = 0, S = const)):

Адиабатический процесс – термодинамический процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой.

Уравнение адиабаты: , где γ – показатель адиабаты.

5. Политропический процесс – процесс, при котором теплоёмкость газа остаётся постоянной. Политропический процесс – общий случай всех перечисленных выше процессов.

6. Закон Авогадро: моли любых газов, при одинаковых температуре и давлении, занимают одинаковые объемы. При нормальных условиях объем моля равен

Vμ = 22,41·10–3 м3/моль.

Моль  – это стандартизированное количество любого вещества, равное его молекулярной массе.

7. Закон Дальтона: давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений Р, входящих в нее газов:

.

8. Объеденный газовый закон (закон Клапейрона):

  или .

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева – Клапейрона):

; для смеси газов: 

Андерс Йонас Ангстрем (13.08.1814 - 21.06.1874) - шведский физик и астроном. Родился в Лёгдё. Окончил университет в Упсале (1839), где работал (с 1858 года - профессор, в 1870-1871 годах - ректор). Физические исследования Ангстрема посвящены спектральному анализу. Он является одним из основоположников спектроскопии. Ученый изучал спектры пламени, электрической дуги, Солнца, планет.


Физические законы механики Физика атомного ядра