Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Тема 8. Молекулярно - кинетическая теория идеальных газов





Молекулярная физика и термодинамика - разделы физики, в которых изучаются макроскопические (параметры) процессы в телах, связанные с огромным числом атомов и молекул, содержащихся в телах.

Для исследования этих процессов применяют два метода: статистический (молекулярно-кинетический) и термодинамический.

Молекулярная физика изучает строение и свойства вещества, исходя из молекулярно – кинетических представлений, основывающихся на том что:

1) все тела состоят из молекул

2) молекулы непрерывно и беспорядочно движутся

3) между молекулами существуют силы притяжения и отталкивания - межмолекулярные силы.

Статистический метод основан на том, что свойства макроскопической системы определяются, в конечном счете, свойствами частиц системы.

Термодинамика – изучает общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями и не рассматривает микропроцессы, которые лежат в основе этих превращений. Этим термодинамический метод отличается от статистического метода. Основа термодинамического метода – определение состояния термодинамической системы.

Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией между собой и внешней средой.

Состояние системы задается термодинамическими параметрами: p, V, T.

Применяют две шкалы температуры: Кельвина и Цельсия.

 

T = t + 2730 - связь между температурами t и Т

 

где t - измеряется в Цельсиях 0 С ; Т - измеряется в кельвинах К.

В молекулярно – кинетической теории пользуются 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.

Состояние идеального газа характеризуется 3 параметрами: p, V, T.

- уравнение Менделеева - Клайперона

или уравнение состояния идеального газа

здесь: - количество вещества [моль]

R = 8,31 - универсальная газовая постоянная

 

Опытным путем был установлен целый ряд законов, описывающих поведение идеальных газов.

Рассмотрим эти законы:

1) T constизотермический процесс

р

 

T –растет pV = const -

закон Бойля – Мариотта

 

 

V

2) p = const - изобарный процесс

V

p2-const - закон Гей - Люссака

p1 p2

p1>p2

Т

 

3) V constизохорный процесс

р

V1 - закон Шарля

V2

V1>V2

T

4) Закон Авогадро: моли любых газов при одинаковой температуре и давлении имеют одинаковые объемы.



При нормальных условиях: V = 22,4×10-3м3/моль

В 1 моле различных веществ содержится одно и то же число молекул, называемое постоянной Авогадро

NA = 6,02×1023 моль-1

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

p = p1 + p2 + . . . + pn – закон Дальтона

где p1, p2 , . . . pn – парциальные давления.

- постоянная Больцмана k = 1,38 ×10-23 Дж/К

При одинаковых температурах и давлении все газы в единице объема содержат одинаковое число молекул.

Число молекул, содержащихся, в 1м3 газа при нормальных условиях называется числом Лошмидта NL = 2,68×1025 м3

Нормальные условия: р0 = 1,013×103 Па

V0 = 22,4×10-3м3/моль

Т0 = 273 К

R = 8,31 Дж/мольК

 

На основе использования основных положений молекулярно-кинетической теории было получено уравнение, которое позволяет вычислить давление газа, если известны m - масса молекулы газа, среднее значение квадрата скорости u2 и концентрация n молекул.

 
 


- основное уравнение молекулярно-кинетической теории

 

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул

 

 
 


Тогда - первое следствие из основного уравнения МКТ

- концентрация молекул

 

Температура – есть мера средней кинетической энергии молекул.

Тогда - второе следствие из основного уравнения МКТ

Теперь запишем <u> - среднюю квадратичную скорость движения молекул

или

 

Средняя арифметическая скорость движения молекул определяется по формуле

или

Молекулы, беспорядочно двигаясь, непрерывно сталкиваются друг с другом. Между двумя последовательными столкновениями молекулы проходят некоторый путь, который называется длиной свободного пробега.

Длина свободного пробега все время меняется, поэтому следует говорить о средней длине свободного пробега <l>, как о среднем пути, проходимом молекулой между двумя последовательными соударениями

 
 

 


<z> - среднее число столкновений, испытываемых молекулой за

<u> - средняя скорость.

Минимальное расстояние, на которое при столкновении сближаются центры двух молекул называется эффективным диаметром молекулы. d.

 
 


d

Среднее число столкновений за одну секунду равно числу молекул в объеме

<z> = nV, где n – концентрация молекул

V = pd2<u>

<z> =pd2n<u> при учете движения всех молекул

- средняя длина свободного пробега молекул

Тогда <z> = pd2n<u> - среднее число столкновений молекул за 1с.

Таким образом, <l> обратно пропорциональна концентрации молекул.

 





Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 229; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.006 сек.