Уравнение состояния идеального газа.
Количественным воплощением молекулярно-кинетических представлений служат опытные газовые законы (Бойля—Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона), уравнение Клапейрона—Менделеева (уравнение состояния), основное уравнение кинетической теории идеальных газов, закон Максвелла для распределения молекул и др.
Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории вытекает важный вывод: средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеального газа прямо пропорциональна его термодинамической температуре и зависит только от нее:
Е= (3/2)кТ
где k — постоянная Больцмана; Т — температура.
Из данного уравнения следует, что при Т = 0 средняя кинетическая энергия равна нулю, т. е. при абсолютном нуле прекращается поступательное движение молекул газа, а следовательно, его давление равно нулю. Термодинамическая температура — мера кинетической энергии поступательного движения идеального газа, а приведенная формула раскрывает молекулярно-кинетическое толкование температуры.
В молекулярно-кинетической теории пользуются идеализированной моделью идеального газа, согласно которой:
• собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;
• между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия;
• столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.
Модель идеального газа можно использовать при изучении реальных газов, так как в условиях, близких к нормальным (например, кислород и гелий), а также при низких давлениях и высоких температурах они близки по своим свойствам к идеальному газу. Кроме того, внеся поправки, учитывающие собственный объем молекул газа и действующие молекулярные силы, можно перейти к теории реальных газов, из которой следует уравнение Ван-дер-Ваальса, описывающее состояние реального газа.
Идеальные газы подчиняются уравнению состояния Менделеева- Клапейрона:
pV=(m/m)RТ,
где p — давление газа ; V — его объем; m — масса газа; m — молярная масса; R — универсальная газовая постоянная (R = 8,31 Дж/ моль К).
Другое уровнение:
p=nkT,
где k=R / Nа – постоянная Больцмана; Nа – число Авогадро (Nа= 6,02 1023 моль-1;
k= 1,38 *10-23 Дж/К), n – число молекул в единице объёма, Т – температура.
Энергия взаимодействия молекул и агрегатные состояния. Понятие о фазовых переходах.
Большую часть энергии человек использует в виде тепла. Теплота – основа энергии.
Каждая система имеет свой запас внутренней энергии.
Три основные части внутренней энергии:
суммарная кинетическая энергия – хаотическое тепловое движение атомов и молекул.
суммарная потенциальная энергия атомов и молекул между собой.
внутримолекулярная или внутриатомная энергия элементов макросистем.
Способы существования макросистем:
твёрдые тела (кристаллы).
жидкие (изотропия), аморфные твёрдые тела.
газ.
(при высокой температуре переход от твердого к газу; при низкой – наоборот; при средней переход к жидкость);
очень высокая температура – плазма.
огонь.
Ек – кинетическая энергия, Еп – потенциальная энергия.
Ек >> Еп – твёрдое;
Еп ~ Ек – жидкость;
Еп << Ек – газ.
Идеальный газ – теоретическая модель для изучения реальных газов Еп = 0.
Фаза – однородное агрегатное состояние.
Переходы между разными агрегатными состояниями – фазовые переходы.
Дополнительно
Новая фундаментальная физическая константа, лежащая в основе постоянной Планка
Открыта новая фундаментальная физическая константа hu “фундаментальный
квант действия” [11 - 15]. Ее значение равно [11,12,23]:
hu=7,69558071(63)•10-37Дж
с.
На основе классических представлений для электромагнетизма получены еще две
физиче ...
Методы оценки близости допредельных и предельных распределений статистик
Рассматривается проблема оценки близости предельных
распределений статистик и распределений, соответствующих конечным объемам
выборок. При каких объемах выборок уже можно пользоваться предельными
распределениями? Каков точный смысл термина "можно" в предыдущей фразе?
Основное внимание уд ...