2 Flashcards
В физике макроскопическими телами называются
тела, состоящие из огромного числа молекул.
Тепловые явления
Явления, связанные с нагреванием или охлаждением тел, с изменением их температуры
Тепловое движение молекул
Беспорядочное движение молекул называют тепловым движением.
Движение молекул беспорядочно из-за того, что число их в телах, которые нас окружают, необозримо велико. Каждая молекула беспрестанно меняет свою скорость при столкновениях с другими молекулами. В результате траектория её движения оказывается чрезвычайно запутанной, само движение — хаотичным.
Молекулярно-кинетическая теория
даёт объяснение свойств макроскопических тел и тепловых процессов, происходящих в них, на основе представлений о том, что все тела состоят из отдельных беспорядочно движущихся частиц.
В основе молекулярно-кинетической теории строения вещества лежат три утверждения:
- вещество состоит из частиц
- эти частицы беспорядочно движутся
- частицы взаимодействуют друг с другом
Относительной молекулярной (или атомной) массой Мr вещества называют
отношение массы m₀ молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы m₀C атома углерода:
Mr = m₀/(1/12 m₀C)
Один моль
это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.
постоянная Авогадро
Число атомов или молекул, содержащихся в веществе, взятом в количестве 1 моль, обозначают N_A и называют постоянной Авогадро в честь итальянского учёного (XIX в.).
N_A ≈ 6,02 * 1-²³ моль⁻¹
количество вещества равно
- отношению числа N молекул в данном теле к постоянной Авогадро NA, т. е. к числу молекул в одном моле вещества:
𝜈 = N/Nₐ - отношению массы вещества к его молярной массе.
𝜈 = 𝑚/M
Молярной массой M вещества называют
массу вещества, взятого в количестве 1 моль.
M = 𝑚₀N
𝑚 = 𝑚₀N
Число молекул любого количества вещества массой m и молярной массой М
равно
N = 𝜈Nₐ = Nₐ𝑚/M
Броуновское движение
это тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частиц.
Броуновское движение — тепловое движение, и оно не может прекра- титься. С увеличением температуры интенсивность его растёт.
Причина броуновского движения частицы заключается в том,
что удары молекул жидкости о частицу не компенсируют друг друга.
Но одни силы притяжения не могут обеспечить существования устойчивых образований из атомов и молекул, так как
на очень малых расстояниях между молекулами обязательно действуют силы отталкивания.
Молекула
это сложная система, состоящая из отдельных заряженных частиц: электронов и атомных ядер.
В целом молекулы электрически нейтральны, тем не менее между ними на малых расстояниях действуют значительные электрические силы: происходит взаимодействие электронов и атомных ядер соседних молекул.
Газы
могут неограниченно расширяться. Они не сохраняют ни формы, ни объёма. Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа.
Жидкости
1) малосжимаемы
2) текучи
малая сжимаемость жидкостей
Молекулы жидкости находятся непосредственно друг возле друга. При уменьшении объёма силы отталкивания становятся очень велики.
твёрдые тела
сохраняют не только объём, но и форму
Если соединить центры положений равновесия атомов или ионов твёрдого тела, то получится правильная пространственная решётка, называемая кристаллической.
В жидкостях существует так называемый …
расположение молекул
В жидкостях существует так называемый ближний порядок, т. е. упорядоченное расположение молекул сохраняется на расстояниях, равных нескольким молекулярным диаметрам.
Идеальный газ
это теоретическая модель газа, в которой не учитываются размеры молекул (они считаются материальными точками) и их взаимодействие между собой (за исключением случаев непосредственного столкновения).
Среднее значение квадрата скорости молекул
𝑣̅² = (𝑣₁+𝑣₂+𝑣₃+…)/N
𝑣²=𝑣x²+𝑣y²+𝑣z²
Так как направления трёх осей ОХ, ОY и OZ вследствие беспорядочного движения молекул равноправны, средние значения квадратов проекций скорости равны друг другу
𝑣x²=𝑣y²=𝑣z²
Тогда для среднего квадрата проекции скорости на ось OX получим
𝑣̅x² = 1/3 𝑣̅²
основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов
Предположим, что газ идеальный и взаимодействие молекул со стенкой абсолютно упругое.
Вычислим давление газа, находящегося в сосуде, на боковую стенку площадью S, перпендикулярную координатной оси ОХ
При ударе молекулы о стенку её импульс изменяется: Δpₓ = m₀(vₓ-v₀ₓ). При абсолютно упругом взаимодействии модули скорости молекулы до и после удара равны, и тогда изменение импульса Δpₓ = 2m₀vₓ. Согласно второму закону Ньютона изменение импульса молекулы
равно импульсу подействовавшей на неё силы со стороны стенки сосуда, а согласно третьему закону Ньютона импульс силы, с которой молекула подей-
ствовала на стенку, будет иметь то же значение. Следовательно, в результате удара молекулы на стенку подействовала сила, импульс которой равен 2m₀|vₓ|.
Молекул много, и каждая из них передаёт
стенке при столкновении такой же импульс. За время t они передадут стенке импульс 2m₀|vₓ|Z, где Z — число ударов всех молекул о стенку за это время. Число Z, очевидно, прямо пропорционально концентрации молекул, т. е. числу молекул в единице объёма, а также скорости молекул |vₓ|. Чем больше эта скорость, тем больше молекул за время t успеют столкнуться со стенкой. Если бы молекулы «стояли на месте», то столкновений их со стенкой не было бы совсем. Кроме того, число столкновений молекул со стенкой про- порционально площади S поверхности стенки: Z ~𝑛|vₓ|St. Надо ещё учесть, что в среднем только половина всех молекул движется к стенке. Благодаря хаотичному движению направления движения молекул по и против оси ОХ равновероятны, поэтому вторая половина молекул движется в обратную сторону. Значит, число ударов молекул о стенку за время t
Z = 1/2𝑛|vₓ|St и полный импульс силы, подействовавшей на стенку, Ft = 2m₀|vₓ|Z. Отсюда F = nm₀vₓ²S.
Учтём, что не все молекулы имеют одно и то же значение квадрата скорости vₓ². В действительности средняя сила, действующая на стенку, пропор-
циональна не vₓ², а среднему значению квадрата скорости v̅ₓ² : F = nm₀v̅ₓ²S. Так как согласно формуле v̅ₓ² = 1/3v̅², то F = 1/3nm₀v̅²S. Таким образом, давление газа на стенку сосуда равно:
p = F̅/S = 1/3 nm₀v̅²
Связь давления со средней кинетической энергией молекул
Если через E̅ обозначить среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы m₀v²/2 E̅ = 2 , то уравнение МКТ можно записать в виде
p = 2/3 n E̅
Давление идеального газа пропорционально произведению концентрации молекул и средней кинетической энергии поступательного движения молекул.
макроскопическими параметрами называют
величины V, р, t, характеризующие состояние макроскопических тел без учёта их молекулярного строения
Тепловым равновесием называют
акое состояние тел, при котором температура во всех точках системы одинакова. Любое макроскопическое тело или группа макроскопических тел при неизменных внешних условиях самопроизвольно переходит в состояние теплового равновесия.
в отличие от жидкостей все разреженные газы — водород, гелий, кислород —
расширяются при нагревании
По этой причине в физике для установления рациональной темпера- турной шкалы используют изменение давления определённого количества разреженного газа при постоянном объёме или изменение объёма газа при постоянном давлении. Такую шкалу иногда называют идеальной газовой шкалой температур.
