Молекулярная Молекулярная физикафизика

Презентация Презентация студентки группы 1КОМстудентки группы 1КОМ

ГОУ СПО «СМТТ»ГОУ СПО «СМТТ»Сыромятниковой Сыромятниковой

Екатерины Геннадьевны.Екатерины Геннадьевны.

Содержание. Содержание. Молекулярная физикаМолекулярная физика Основы молекулярно-кинетической теории строения Основы молекулярно-кинетической теории строения

вещества (МКТ)вещества (МКТ) Температура и внутренняя энергия телаТемпература и внутренняя энергия тела Характеристика газообразного состояния веществаХарактеристика газообразного состояния вещества Понятие моли вещества, постоянная Авогадро, Понятие моли вещества, постоянная Авогадро,

постоянная Лошмидта постоянная Лошмидта ДавлениеДавление Понятие вакуума, идеального газа. Основное Понятие вакуума, идеального газа. Основное

уравнение МКТ газовуравнение МКТ газов Зависимость давления газа от температуры при постЗависимость давления газа от температуры при пост

оянном объёмеоянном объёме Абсолютная (термодинамическая) шкала температурАбсолютная (термодинамическая) шкала температур

Кроссворд.Кроссворд.

Молекулярная физикаМолекулярная физика МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА,МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА, раздел физики, изучающий физические раздел физики, изучающий физические

свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их молекулярного строения. В зависимости от рассмотрения их молекулярного строения. В зависимости от молекулярного строения тел, сил межмолекулярного молекулярного строения тел, сил межмолекулярного взаимодействия и характера теплового движения частиц, взаимодействия и характера теплового движения частиц, молекулярная физика изучает особенности процессов фазового молекулярная физика изучает особенности процессов фазового равновесия и фазовых переходов веществ — кристаллизацию и равновесия и фазовых переходов веществ — кристаллизацию и плавление, испарение и конденсацию и др., явления переноса — плавление, испарение и конденсацию и др., явления переноса — диффузию, теплопроводность, внутреннее трение, а также диффузию, теплопроводность, внутреннее трение, а также поверхностные явления на границах раздела различных фаз.поверхностные явления на границах раздела различных фаз.

Разделами молекулярной физики являются физика газообразного Разделами молекулярной физики являются физика газообразного состояния вещества, физика конденсированного состояния состояния вещества, физика конденсированного состояния вещества (жидкости и твердые тела), физические явления в вещества (жидкости и твердые тела), физические явления в поверхностных слоях различных соприкасающихся фаз и др. Из поверхностных слоях различных соприкасающихся фаз и др. Из молекулярной физики выделились в самостоятельные разделы молекулярной физики выделились в самостоятельные разделы физика твердого тела, физическая химия, молекулярная биология физика твердого тела, физическая химия, молекулярная биология и т. д.и т. д.

Задачи молекулярной физики решаются методами статистической Задачи молекулярной физики решаются методами статистической физики, термодинамики и физической кинетики. Они связаны с физики, термодинамики и физической кинетики. Они связаны с изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих физические тела.ионов), составляющих физические тела.

Первым сформировавшимся разделом молекулярной физики была Первым сформировавшимся разделом молекулярной физики была кинетическая теория газов. В процессе ее развития была создана кинетическая теория газов. В процессе ее развития была создана классическая статистическая физика, которая наряду с классическая статистическая физика, которая наряду с термодинамическим методом легла в основу методов термодинамическим методом легла в основу методов теоретического исследования в молекулярной физике.теоретического исследования в молекулярной физике.

Статистический метод, используемый и развитый в молекулярной Статистический метод, используемый и развитый в молекулярной физике, состоит в изучении совокупностей большого числа частиц, физике, состоит в изучении совокупностей большого числа частиц, участвующих в тепловом движении и образующих физические участвующих в тепловом движении и образующих физические тела, находящиеся в различных агрегатных состояниях. Законы тела, находящиеся в различных агрегатных состояниях. Законы поведения совокупностей большого числа частиц, исследуемых поведения совокупностей большого числа частиц, исследуемых статистическими методами, называются статистическими статистическими методами, называются статистическими закономерностями. Математическим аппаратом метода является закономерностями. Математическим аппаратом метода является теория случайных величин и процессов. То есть статистический теория случайных величин и процессов. То есть статистический метод является методом исследования систем, состоящих из метод является методом исследования систем, состоящих из большого количества частиц, и использующий статистические большого количества частиц, и использующий статистические закономерности и средние значения физических величин, закономерности и средние значения физических величин, характеризующих всю совокупность частиц.характеризующих всю совокупность частиц.

Статистический подход является по сути молекулярно-Статистический подход является по сути молекулярно-кинетической теорией, основанной на определенных кинетической теорией, основанной на определенных представлениях о строении вещества. Задачей представлениях о строении вещества. Задачей статистической механики является установление законов статистической механики является установление законов поведения макроскопических систем, состоящих из поведения макроскопических систем, состоящих из большого числа частиц, на основе известных динамических большого числа частиц, на основе известных динамических законов поведения отдельных частиц. При этом законов поведения отдельных частиц. При этом статистическая механика дает возможность установить статистическая механика дает возможность установить связь между макроскопическими параметрами большой связь между макроскопическими параметрами большой системы и средними значениями микроскопических величин, системы и средними значениями микроскопических величин, характеризующих отдельные молекулы. Так как характеризующих отдельные молекулы. Так как макроскопические параметры системы зависят от движения макроскопические параметры системы зависят от движения молекул, задачей статистической физики заключается в том, молекул, задачей статистической физики заключается в том, чтобы выразить свойства системы в целом через чтобы выразить свойства системы в целом через характеристики отдельных молекул.характеристики отдельных молекул.

Термодинамический метод исследования систем, состоящих Термодинамический метод исследования систем, состоящих из большого числа частиц, отличается от статистического из большого числа частиц, отличается от статистического тем, что оперирует величинами, характеризующими систему тем, что оперирует величинами, характеризующими систему в целом, такими как, например, температура и давление. в целом, такими как, например, температура и давление. Термодинамические методы не рассматривают процессы, Термодинамические методы не рассматривают процессы, происходящие на микроуровне.происходящие на микроуровне.

Термодинамический метод исследования систем, состоящих из большого Термодинамический метод исследования систем, состоящих из большого числа структурных элементов, строится на основе применения к системам числа структурных элементов, строится на основе применения к системам нескольких принципов, гипотез, аксиом, которые либо являются нескольких принципов, гипотез, аксиом, которые либо являются обобщением опыта, либо их применение не противоречит ему. обобщением опыта, либо их применение не противоречит ему. Термодинамика представляет собой феноменологическую теорию, Термодинамика представляет собой феноменологическую теорию, основанную на небольшом числе установленных законов, таких, как, основанную на небольшом числе установленных законов, таких, как, например, закон сохранения энергии. В методе не рассматривают например, закон сохранения энергии. В методе не рассматривают микроструктуру систем и механизм совершающихся в них микропроцессов. микроструктуру систем и механизм совершающихся в них микропроцессов. Основные понятия термодинамики вводятся на основе физического Основные понятия термодинамики вводятся на основе физического эксперимента, при этом связь между различными макроскопическими эксперимента, при этом связь между различными макроскопическими параметрами устанавливается опытным путем. Поэтому результаты и параметрами устанавливается опытным путем. Поэтому результаты и методы термодинамики могут быть применимы для любых систем без методы термодинамики могут быть применимы для любых систем без конкретизации деталей их устройств. Термодинамический подход дает конкретизации деталей их устройств. Термодинамический подход дает возможность решать конкретные задачи, не имея сведений о свойствах возможность решать конкретные задачи, не имея сведений о свойствах атомов или молекул.атомов или молекул.

На основе общих теоретических представлений молекулярной физики На основе общих теоретических представлений молекулярной физики получили развитие такие специальные области науки, как физика получили развитие такие специальные области науки, как физика металлов, физика полимеров, физика плазмы, кристаллофизика, физико-металлов, физика полимеров, физика плазмы, кристаллофизика, физико-химическую механика, физико-химия дисперсных систем и поверхностных химическую механика, физико-химия дисперсных систем и поверхностных явлений, теория тепло- и массопереноса. При всём различии объектов и явлений, теория тепло- и массопереноса. При всём различии объектов и методов исследования сохраняется основная идея молекулярной физики - методов исследования сохраняется основная идея молекулярной физики - описание макроскопических свойств вещества, исходя из особенностей описание макроскопических свойств вещества, исходя из особенностей микроскопической (молекулярной) картины его строения.микроскопической (молекулярной) картины его строения.

Основы молекулярно-кинетической Основы молекулярно-кинетической теории строения вещества (МКТ)теории строения вещества (МКТ)

Основные положения МКТ:Основные положения МКТ:1.1. Все вещества состоят из молекул, между Все вещества состоят из молекул, между

которыми имеются межмолекулярные которыми имеются межмолекулярные промежутки.промежутки.

2.2. Молекулы непрерывно и хаотично Молекулы непрерывно и хаотично движутся.движутся.

3.3. Между молекулами на небольших Между молекулами на небольших расстояниях действуют силы расстояниях действуют силы межмолекулярного взаимодействия (силы межмолекулярного взаимодействия (силы притяжения и отталкивания). Природа этих притяжения и отталкивания). Природа этих сил электромагнитная.сил электромагнитная.

Явления, подтверждающие основные Явления, подтверждающие основные положения МКТ: положения МКТ:

диффузиядиффузияБрауновское движениеБрауновское движениеНаличие упругих сил при изменении Наличие упругих сил при изменении

объёма и форма тела.объёма и форма тела.

Температура и внутренняя Температура и внутренняя энергия телаэнергия тела

Температурой (Температурой (tt°°)) называют называют физическую величину, физическую величину, характеризующую степень нагретости характеризующую степень нагретости тела.тела.

tt°° – это мера кинетической энергии – это мера кинетической энергии молекул газа.молекул газа.

Внутренняя энергия телаВнутренняя энергия тела – сумма – сумма кинетической и потенциальной энергии кинетической и потенциальной энергии всех частиц тела.всех частиц тела.

ТЕМПЕРАТУРА (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное ТЕМПЕРАТУРА (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное

состояние), физическая величина, характеризующая состояние состояние), физическая величина, характеризующая состояние

термодинамического равновесия системы. Температура всех частей термодинамического равновесия системы. Температура всех частей

изолированной системы, находящейся в равновесии, одинакова. Если изолированной системы, находящейся в равновесии, одинакова. Если

система не находится в равновесии, то между ее частями, имеющими система не находится в равновесии, то между ее частями, имеющими

различную температуру, происходит теплообмен. Более высокой различную температуру, происходит теплообмен. Более высокой

температурой обладают те тела, у которых средняя кинетическая энергия температурой обладают те тела, у которых средняя кинетическая энергия

молекул (атомов) выше. Измеряют температуру термометрами на основе молекул (атомов) выше. Измеряют температуру термометрами на основе

зависимости какого-либо свойства тела (объема, электрического зависимости какого-либо свойства тела (объема, электрического

сопротивления и т. п.) от температуры. Теоретически температура сопротивления и т. п.) от температуры. Теоретически температура

определяется на основе второго начала термодинамики как производная определяется на основе второго начала термодинамики как производная

от энергии тела по его энтропии. Так, определяемая температура всегда от энергии тела по его энтропии. Так, определяемая температура всегда

положительна, ее называют абсолютной температурой или температурой положительна, ее называют абсолютной температурой или температурой

по термодинамической температурной шкале(обозначается Т). За единицу по термодинамической температурной шкале(обозначается Т). За единицу

абсолютной температуры в СИ принят кельвин (К). Значения температуры абсолютной температуры в СИ принят кельвин (К). Значения температуры

по шкале Цельсия ( по шкале Цельсия ( tt, °С) связаны с абсолютной температурой , °С) связаны с абсолютной температурой

соотношением соотношением tt= = TT-273,15K (1 °С=1 К).-273,15K (1 °С=1 К).

Характеристика газообразного Характеристика газообразного состояния веществасостояния вещества

Основные свойства:Основные свойства:1.1. Летучесть, т. е. газ занимает весь Летучесть, т. е. газ занимает весь

предоставленный ему объём.предоставленный ему объём.2.2. Хорошая сжимаемость.Хорошая сжимаемость.Объяснение свойств на основе МКТ: огромное Объяснение свойств на основе МКТ: огромное

межмолекулярные промежутки и очень слабые межмолекулярные промежутки и очень слабые силы межмолекулярного взаимодействия.силы межмолекулярного взаимодействия.

Молекулы газов движутся поступательно до Молекулы газов движутся поступательно до столкновения с другими молекулами или со столкновения с другими молекулами или со стенками сосуда.стенками сосуда.

VV=400-500м/с.=400-500м/с.

Моль Моль – это порция вещества, в которой содержится одинаковое число – это порция вещества, в которой содержится одинаковое число молекул.молекул.

Число молекул в 1 моле вещества постоянно и называется Число молекул в 1 моле вещества постоянно и называется постоянной постоянной Авогадро.Авогадро.

NNАА=6,02*10=6,02*102323 молек/моль молек/мольЧисло молекул в 1 мЧисло молекул в 1 м33 любого газа постоянно и называется любого газа постоянно и называется постоянной постоянной

Лошмидта. Лошмидта. nnЛЛ==2.7*102.7*102525 молек/м молек/м33

mm00=m/N=m/N или или mm00= = мм/N/N

mm – – масса газа масса газаmm00 – – масса 1 молекулымасса 1 молекулыNN – – число молекул число молекулмм - масса 1 моля вещества - масса 1 моля вещества

VV==m/m/мм или или V=N/NV=N/NАА

Число молей вещества.Число молей вещества.

Понятие моли вещества, постоянная Понятие моли вещества, постоянная Авогадро, постоянная ЛошмидтаАвогадро, постоянная Лошмидта

МОЛЬМОЛЬ, единица количества вещества СИ, обозначается , единица количества вещества СИ, обозначается моль. В 1 моле содержится столько молекул (атомов, моль. В 1 моле содержится столько молекул (атомов, ионов или каких-либо др. структурных элементов ионов или каких-либо др. структурных элементов вещества), сколько атомов содержится в 0,012 кг 12С вещества), сколько атомов содержится в 0,012 кг 12С (углерода с атомной массой 12), т. е. 6,022·1023(углерода с атомной массой 12), т. е. 6,022·1023

АВОГАДРО ПОСТОЯННАЯ (обозначается NА),АВОГАДРО ПОСТОЯННАЯ (обозначается NА), число число молекул или атомов в 1 моле вещества, NА=6,022.1023 молекул или атомов в 1 моле вещества, NА=6,022.1023 моль-1; название в честь А. Авогадро.моль-1; название в честь А. Авогадро.

ЛОШМИДТА ЧИСЛО (обозначается ЛОШМИДТА ЧИСЛО (обозначается NNL),L), число молекул в число молекул в 1 см3 идеального газа при нормальных условиях. 1 см3 идеального газа при нормальных условиях. NNL = L = 2,68.1019 см-3. Впервые (1865) определено 2,68.1019 см-3. Впервые (1865) определено австрийским физиком Й. Лошмидтом (J. Loschmidt, австрийским физиком Й. Лошмидтом (J. Loschmidt, 1821-95).1821-95).

ДавлениеДавление

ДАВЛЕНИЕ,ДАВЛЕНИЕ, физическая величина, характеризующая интенсивность физическая величина, характеризующая интенсивность

нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил F, с которыми нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил F, с которыми

одно тело действует на поверхность S другого (напр., фундамент одно тело действует на поверхность S другого (напр., фундамент

здания на грунт, жидкость на стенки сосуда и т. п.). Если силы здания на грунт, жидкость на стенки сосуда и т. п.). Если силы

распределены вдоль поверхности равномерно, то давление p = распределены вдоль поверхности равномерно, то давление p =

F/S. Давление измеряется в Па или в кгс/см2 (то же, что ат), а F/S. Давление измеряется в Па или в кгс/см2 (то же, что ат), а

также в мм рт. ст., атм и др.также в мм рт. ст., атм и др.Молекулы газа, двигаясь хаотично, сталкиваются со стенками сосуда , Молекулы газа, двигаясь хаотично, сталкиваются со стенками сосуда ,

создавая тем самым давление.создавая тем самым давление.P=F/SP=F/S

Давление измеряется отношением суммарной силой удара всех Давление измеряется отношением суммарной силой удара всех молекул к площади поверхности сосуда.молекул к площади поверхности сосуда.

[p]=[p]=Н/м = Па(паскаль)Н/м = Па(паскаль)

Миллиметр ртутного столба = 1 мм рт Миллиметр ртутного столба = 1 мм рт ст =ст =133 Па133 Па

Техническая атмосфераТехническая атмосфера1 ат = 1 ат = 9,8*109,8*1044 Па ПаФизическая атмосфераФизическая атмосфера1 атм = 760 мм рт ст =1 атм = 760 мм рт ст =1*101*1055 Па- Па-

нормальное атмосферное давление.нормальное атмосферное давление.P=pghP=pgh

- - давление, создаваемое столбом давление, создаваемое столбом жидкости.жидкости.

P = m/vP = m/v (кг/м) (кг/м)

Вакуумом называют состояние газа ниже Вакуумом называют состояние газа ниже атмосферного.атмосферного.

ВАКУУМВАКУУМ в квантовой теории поля, низшее в квантовой теории поля, низшее энергетическое состояние квантового поля. Среднее энергетическое состояние квантового поля. Среднее число частиц — квантов поля — в вакууме равно нулю, число частиц — квантов поля — в вакууме равно нулю, однако в вакууме может происходить рождение однако в вакууме может происходить рождение виртуальных частиц, которые влияют на физические виртуальных частиц, которые влияют на физические процессы (что обнаружено экспериментально).процессы (что обнаружено экспериментально).

ВАКУУМ ВАКУУМ (от лат. vacuum — пустота), состояние газа (от лат. vacuum — пустота), состояние газа при давлениях p, более низких, чем атмосферное. при давлениях p, более низких, чем атмосферное. Различают низкий вакуум (в вакуумных приборах и Различают низкий вакуум (в вакуумных приборах и установках ему соответствует область давлений p установках ему соответствует область давлений p выше 100 Па), средний (0,1 Па < p < 100 Па), высокий выше 100 Па), средний (0,1 Па < p < 100 Па), высокий (10-5 Па < p < 0,1 Па), и сверхвысокий (p < 10-5 Па). (10-5 Па < p < 0,1 Па), и сверхвысокий (p < 10-5 Па). Понятие «вакуум» применимо к газу в откаченном Понятие «вакуум» применимо к газу в откаченном объеме и в свободном пространстве, напр. к космосу.объеме и в свободном пространстве, напр. к космосу.

Понятие вакуума, идеального газа. Понятие вакуума, идеального газа. Основное уравнение МКТ газов.Основное уравнение МКТ газов.

Идеальным газомИдеальным газом называют физическую называют физическую модель газа, молекулы которого приняты модель газа, молекулы которого приняты за материальные точки, а силы за материальные точки, а силы межмолекулярного взаимодействия межмолекулярного взаимодействия принебригают.принебригают.

Основное уравнение МКТ:Основное уравнение МКТ:P=2/3nP=2/3nооEEпостпост

Давление газа прямопропорционально Давление газа прямопропорционально числу его молекул единицы объёма числу его молекул единицы объёма (концентрации молекул) и средней (концентрации молекул) и средней кинетической энергии поступательного кинетической энергии поступательного движения молекул газа.движения молекул газа.

ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ,ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, теоретическая модель газа; в которой пренебрегают теоретическая модель газа; в которой пренебрегают размерами частиц газа, не учитывают силы взаимодействия между размерами частиц газа, не учитывают силы взаимодействия между частицами газа, предполагая, что средняя кинетическая энергия частиц частицами газа, предполагая, что средняя кинетическая энергия частиц много больше энергии их взаимодействия, и считают, что столкновения много больше энергии их взаимодействия, и считают, что столкновения частиц газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.частиц газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.

Существуют модель классического идеального газа, свойства которого Существуют модель классического идеального газа, свойства которого описываются законами классической физики, и модель квантового описываются законами классической физики, и модель квантового идеального газа, подчиняющегося законам квантовой механики. Обе идеального газа, подчиняющегося законам квантовой механики. Обе модели идеального газа справедливы для реальных классических и модели идеального газа справедливы для реальных классических и квантовых газов при достаточно высоких температурах и разряжениях.квантовых газов при достаточно высоких температурах и разряжениях.

В модели классического идеального газа газ рассматривают как В модели классического идеального газа газ рассматривают как совокупность огромного числа одинаковых частиц (молекул), размеры совокупность огромного числа одинаковых частиц (молекул), размеры которых пренебрежимо малы. Газ заключен в сосуд, и в состоянии которых пренебрежимо малы. Газ заключен в сосуд, и в состоянии теплового равновесия никаких макроскопических движений в нем не теплового равновесия никаких макроскопических движений в нем не происходит. Т. е. это газ, энергия взаимодействия между молекулами происходит. Т. е. это газ, энергия взаимодействия между молекулами которого значительно меньше их кинетической энергии, а суммарный которого значительно меньше их кинетической энергии, а суммарный объем всех молекул значительно меньше объема сосуда. Молекулы объем всех молекул значительно меньше объема сосуда. Молекулы движутся по законам классической механики независимо друг от друга, и движутся по законам классической механики независимо друг от друга, и взаимодействуют между собой только во время столкновений, которые взаимодействуют между собой только во время столкновений, которые носят характер упругого удара. Давление идеального газа на стенку сосуда носят характер упругого удара. Давление идеального газа на стенку сосуда равно сумме импульсов, переданных за единицу времени отдельными равно сумме импульсов, переданных за единицу времени отдельными частицами при столкновениях со стенкой, а энергия — сумме энергий частицами при столкновениях со стенкой, а энергия — сумме энергий отдельных частиц.отдельных частиц.

Состояние идеального газа характеризуют три макроскопические Состояние идеального газа характеризуют три макроскопические величины: P — давление, V — объем, Т — температура. На основе модели величины: P — давление, V — объем, Т — температура. На основе модели идеального газа были теоретически выведены ранее установленные идеального газа были теоретически выведены ранее установленные опытным путем экспериментальные законы (закон Бойля— Мариотта, опытным путем экспериментальные законы (закон Бойля— Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля, закон Авогадро). Эта модель легла в закон Гей-Люссака, закон Шарля, закон Авогадро). Эта модель легла в основу молекулярно-кинетических представлений (см. Кинетическая основу молекулярно-кинетических представлений (см. Кинетическая теория газов).теория газов).

Установленная опытным путем связь между давлением, объемом и Установленная опытным путем связь между давлением, объемом и температурой газа приближенно описывается уравнением Клапейрона, температурой газа приближенно описывается уравнением Клапейрона, которое выполняется тем точнее, чем ближе газ по свойствам к которое выполняется тем точнее, чем ближе газ по свойствам к идеальному. Классический идеальный газ подчиняется уравнению идеальному. Классический идеальный газ подчиняется уравнению состояния Клапейрона p = nkT, где р — давление, n - число частиц в состояния Клапейрона p = nkT, где р — давление, n - число частиц в единице объема, k — Больцмана постоянная, Т — абсолютная единице объема, k — Больцмана постоянная, Т — абсолютная температура. Уравнение состояния и закон Авогадро впервые связали температура. Уравнение состояния и закон Авогадро впервые связали макрохарактеристики газа — давление, температуру, массу — с массой его макрохарактеристики газа — давление, температуру, массу — с массой его молекулы.молекулы.

В идеальном газе, где молекулы не взаимодействуют между собой, В идеальном газе, где молекулы не взаимодействуют между собой, энергия всего газа является суммой энергий отдельных молекул и для энергия всего газа является суммой энергий отдельных молекул и для одного моля одноатомного газа эта энергия U =3/2(RT), где R — одного моля одноатомного газа эта энергия U =3/2(RT), где R — универсальная газовая постоянная. Эта величина не связана с движением универсальная газовая постоянная. Эта величина не связана с движением газа как целого и является внутренней энергией газа. Для неидеального газа как целого и является внутренней энергией газа. Для неидеального газа внутренняя энергия представляет сбой сумму энергий отдельных газа внутренняя энергия представляет сбой сумму энергий отдельных молекул и энергии их взаимодействия.молекул и энергии их взаимодействия.

Частицы классического идеального газа распределены по энергиям Частицы классического идеального газа распределены по энергиям согласно распределению Больцмана (см. Больцмана статистика).согласно распределению Больцмана (см. Больцмана статистика).

Модель идеального газа можно использовать при изучении Модель идеального газа можно использовать при изучении реальных газов, так как в условиях, близких к нормальным, а также реальных газов, так как в условиях, близких к нормальным, а также при низких давлениях и высоких температурах реальные газы при низких давлениях и высоких температурах реальные газы близки по свойствам к идеальному газу.близки по свойствам к идеальному газу.

В современной физике понятие идеальный газ применяют для В современной физике понятие идеальный газ применяют для описания любых слабовзаимодействующих частиц и квазичастиц, описания любых слабовзаимодействующих частиц и квазичастиц, бозонов и фермионов. Внеся поправки, учитывающие собственный бозонов и фермионов. Внеся поправки, учитывающие собственный объем молекул газа и действующие межмолекулярные силы, объем молекул газа и действующие межмолекулярные силы, можно перейти к теории реальных газов.можно перейти к теории реальных газов.

При понижении температуры Т газа или увеличении его плотности При понижении температуры Т газа или увеличении его плотности n до определенного значения становятся существенными n до определенного значения становятся существенными волновые (квантовые) свойства частиц идеального газа. Переход волновые (квантовые) свойства частиц идеального газа. Переход от классического идеального газа к квантовому происходит при от классического идеального газа к квантовому происходит при таких значениях Т и n, при которых длины волн де Бройля частиц, таких значениях Т и n, при которых длины волн де Бройля частиц, движущихся со скоростями порядка тепловых, сравнимы с движущихся со скоростями порядка тепловых, сравнимы с расстоянием между частицами.расстоянием между частицами.

В квантовом случае различают два вида идеального газа: если В квантовом случае различают два вида идеального газа: если частицы газа одного вида имеют спин, равный единице, то к ним частицы газа одного вида имеют спин, равный единице, то к ним применяют статистику Бозе — Эйнштейна, если частицы имеют применяют статистику Бозе — Эйнштейна, если частицы имеют спин, равный Ѕ, то применяют статистику Ферми — Дирака. спин, равный Ѕ, то применяют статистику Ферми — Дирака. Применение теории идеального газа Ферми — Дирака к электронам Применение теории идеального газа Ферми — Дирака к электронам в металлах позволяет объяснить многие свойства металлического в металлах позволяет объяснить многие свойства металлического состояния.состояния.

Зависимость давления газа от Зависимость давления газа от температуры при постоянном температуры при постоянном

объёме.объёме.P=P= (t(t°°));; V=const V=constPPt t = P= P0 0 (1+(1+ tt°°) ) З-н ШарляЗ-н Шарля

PP00 – первоначальное давление– первоначальное давление

PPtt – давление при какой-то температуре – давление при какой-то температуре

tt°° - -разница между конечным и начальным разница между конечным и начальным tt°° = 1/273 = 1/273 °°C - C - температурный коэффициент температурный коэффициент

давления – одинаковый для всех газов.давления – одинаковый для всех газов.При нагревании газа его давление При нагревании газа его давление

увеличивается.увеличивается.

P

Po

К 0 t°(-t°; 0)

Координаты точки К (Координаты точки К (-t-t°°;0) показывают, что в природе должна ;0) показывают, что в природе должна существовать температура, при которой давление газа равно существовать температура, при которой давление газа равно нулю. Найдем эту температуру.нулю. Найдем эту температуру.

0=0=PPoo (1+ (1+ tt°°); ); PPoo = 0= 01+ 1+ tt°°=0=0Если Если ttoo °° =0=0°°CC; ; tt°°=t=t°°-0=t-0=t°°1+1+ tt°°=0=01+t1+t°°/273/273°°C=0C=0tt°°=-273=-273°°CC - Абсолютный нуль - Абсолютный нуль tt°°Физический смысл абсолютного нуля:Физический смысл абсолютного нуля:при этой температуре прекращается поступательное движение при этой температуре прекращается поступательное движение

молекул, но при этом движение материи не прекращается, т.к. молекул, но при этом движение материи не прекращается, т.к. не прекращается движение элементарных частиц (электронов, не прекращается движение элементарных частиц (электронов, протонов, нейтронов) из которых состоят атомы и молекулы протонов, нейтронов) из которых состоят атомы и молекулы вещества.вещества.

АБСОЛЮТНЫЙ НУЛЬАБСОЛЮТНЫЙ НУЛЬ температуры, температуры, начало отсчета температуры по начало отсчета температуры по термодинамической температурной термодинамической температурной шкале. Абсолютный нуль расположен на шкале. Абсолютный нуль расположен на 273,16 °С ниже температуры тройной 273,16 °С ниже температуры тройной точки воды, для которой принято точки воды, для которой принято значение 0,01 °С. Абсолютный нуль значение 0,01 °С. Абсолютный нуль принципиально недостижим.принципиально недостижим.

Абсолютная (термодинамическая) Абсолютная (термодинамическая) шкала температур.шкала температур.

Английский физик Кельвин предложил шкалу температур, в которой за Английский физик Кельвин предложил шкалу температур, в которой за начало отсчета принят абсолютный нуль, т. е. начало отсчета принят абсолютный нуль, т. е. tt°°=-273=-273°°CC

На шкале Кельвина нет отрицательных температур.На шкале Кельвина нет отрицательных температур.T = tT = t°°+273+273tt°°=T-273=T-273

КЕЛЬВИНКЕЛЬВИН, единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 , единица термодинамической температуры, равная 1/273,16

части термодинамической температуры тройной точки воды. части термодинамической температуры тройной точки воды.

Обозначается К, до 1968 именовалась градус Кельвина ( °К), Обозначается К, до 1968 именовалась градус Кельвина ( °К),

названа в честь У. Томсона (Кельвина). Единица Международной названа в честь У. Томсона (Кельвина). Единица Международной

практической температурной шкалы; одна из основных единиц СИ. практической температурной шкалы; одна из основных единиц СИ.

1К = 1 °С.1К = 1 °С.

t° °C T K

100° 373°

0 273°

-100° 173°

-273° 0

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРНАЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРНАЯ ШКАЛАШКАЛА (Кельвина шкала), абсолютная шкала (Кельвина шкала), абсолютная шкала температур, не зависящая от свойств температур, не зависящая от свойств термометрического вещества (начало термометрического вещества (начало отсчета — абсолютный нуль температуры). отсчета — абсолютный нуль температуры). Построение термодинамической Построение термодинамической температурной шкалы основано на втором температурной шкалы основано на втором начале термодинамики и, в частности, на начале термодинамики и, в частности, на независимости кпд Карно цикла от природы независимости кпд Карно цикла от природы рабочего тела. Единица термодинамической рабочего тела. Единица термодинамической температуры — кельвин (К) — определяется температуры — кельвин (К) — определяется как 1/273,16 часть термодинамической как 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.температуры тройной точки воды.

КроссвордКроссвордПо вертикали:По вертикали:1.1. Физическая величина, характеризующая степень нагретости Физическая величина, характеризующая степень нагретости

тела. тела. По горизонтали:По горизонтали:1.1. Что называют порцией вещества, в которой содержится Что называют порцией вещества, в которой содержится

одинаковое число молекул.одинаковое число молекул.2.2. Что создают молекулы газа, двигаясь хаотично и сталкиваясь со Что создают молекулы газа, двигаясь хаотично и сталкиваясь со

стенками сосуда.стенками сосуда.3.3. В чём измеряется давление.В чём измеряется давление.4.4. На что нужно поделить силу, при нахождении давления газа.На что нужно поделить силу, при нахождении давления газа.5.5. Кто придумал шкалу температур без отрицательных значений.Кто придумал шкалу температур без отрицательных значений.6.6. На что необходимо поделить массу, при нахождении плотности.На что необходимо поделить массу, при нахождении плотности.7.7. Состояние газа ниже атмосферного.Состояние газа ниже атмосферного.8.8. Как называется свойство, когда газ занимает весь Как называется свойство, когда газ занимает весь

предоставленный ему объём.предоставленный ему объём.

Если не знаешь ответа, нажми на Если не знаешь ответа, нажми на номер вопроса!номер вопроса!

8 18 1

66

11

33

55

22

77

44