Презентация на тему "Молекулярная физика и ее основные положения"

Содержание

• 
  Слайд 1

  МОЛЕКУЛЯРНАЯФИЗИКА

  §1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МКТ

• 
  Слайд 2

  ОСНОВНЫЕПОЛОЖЕНИЯ МКТ (I)

  Любое тело состоит из большого числа весьма малых обособленных частиц – молекул. Молекула является мельчайшей частицей вещества, сохраняющей все его химические свойства. Простейшие моле- кулы (содержат только одно ядро), называются атомами.

• 
  Слайд 3

  2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МКТ (II)

• 
  Слайд 4

  3. ОСНОВНЫЕПОЛОЖЕНИЯ МКТ (III)

• 
  Слайд 5

  4. КОЛИЧЕСТВОВЕЩЕСТВА

  Амедео Авогадро 1776-1856 Итальянский физик и химик

• 
  Слайд 6

  5. РАЗМЕР МОЛЕКУЛ

  Естественно предположить, что в жидкостях и твердых телах молекулы расположены «вплотную» друг к другу. Объем молекулы можно оценить, разделив объем моля жидкости на число молекул в моле (число Авогадро). Известно, что 1 моль воды имеет массу 18 г и занимает объем 18 см3. Следовательно,

• 
  Слайд 7

  6. СТАТИСТИЧЕСКИЙ ИТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ

  Существуют два способа описания процессов, происходящих в макро- скопических телах (телах, состоящих из большого числа частиц) – статистический и термодинамический. Статистический метод изучает свойства макроскопических тел исходя из свойств образующих тело частиц и взаимодействий между ними. Свойства тел, наблюдаемые на опыте, объясняются как усред- ненный результат действия отдельных молекул. Термодина- мический метод изучает свойства тел, не вдаваясь в их микроско- пическую структуру, а опираясь на фундаментальные законы (начала термодинамики), уста- новленные обобщением экспе- риментальных фактов.

• 
  Слайд 8

  7. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ

  Термодинамической системой называется совокупность макроскопических тел, которые могут обмениваться энергией между собой и окружающей средой. Термодинамическая система может находиться в различных состояниях, различающихся температурой, давлением, объемом, плотностью… Подобные величины, характерезу- ющие состояние системы, называ- ются параметрами состояниями. Термодинамические системы, которые не обмениваются с внешней средой ни энергией, ни веществом называ- ются замкнутыми (изолированными).

• 
  Слайд 9

  8. РАВНОВЕСНЫЕ ИНЕРАВНОВЕСНЫЕ СОСТОЯНИЯ

  Параметры состояния не всегда имеют определенные значения (одинаковые во всех точках системы). Состояние, в котором хотя бы один из параметров не имеет определенного значения, называется неравновесным. Состояние термодинамической системы будет равновесным, если все параметры cостояния имеют определенные значе- ния, не изменяющиеся с течением времени.

• 
  Слайд 10

  9. РЕЛАКСАЦИЯ.ВРЕМЯ РЕЛАКСАЦИИ

  Если систему, находящуюся в неравновесном состоянии изолировать от внешней среды, то есть предоставить самой себе, то она перейдет в равновесное состояние. Такой переход называется процессом релак- сации или просто релаксацией (relaxatio – уменьшение напряжения, ослабление, расслабление). Время, за которое первоначальное откло- нение какой-либо величины от равновесного значения уменьшается в e (2,718281828…)раз, называется временем релаксации.

• 
  Слайд 11

  10. РАВНОВЕСНЫЕ ПРОЦЕССЫ

  Термодинамическим процессом называется переход системы из одного состояния в другое. Такой переход всегда связан с нарушением равновесия системы. Например, при сжатии газа давление в первую очередь возрастет вблизи поршня – равновесие нарушится. Нарушение равновесия будет тем значительнее, чем быстрее перемещать поршень. Если двигать поршень очень медленно, то равновесие нару- шается незначительно и давление в разных точках мало отличается от равновесного для данного объема газа. В пределе, при бесконечно медленном сжатии процесс окажется состоящим из последовательности равновесных состояний. Такой процесс называется равновесным или квазистатическим.

• 
  Слайд 12

  11. ОБРАТИМЫЕ ИНЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ

  При изменении направления равновесного процесса (например, замене сжатия газа расширением) система будет проходить через те же равновесные состояния, что и при прямом ходе, но в обратной последова- тельности. Поэтому равновесные процессы называют также обратимыми процессами. Равновесное состояние можно изобразить точкой на координатной (фазовой) плоскос- ти, а равновесный процесс – кривой линией. Неравновесное состояние и процесс не могут быть изображенными таким способом. Неравновесные процессы являются необратимыми процессами.

• 
  Слайд 13

  12. КРУГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ (ЦИКЛЫ)

  Процесс, при котором система после ряда изменений возвра- щается в исходное состояние, называется круговым процессом или циклом. Графически цикл изображается замкнутой кривой на фазовой диаграмме.

• 
  Слайд 14

  13. ТЕМПЕРАТУРА

  Если два тела находятся в состоянии термодинамического равновесия, то есть не обмениваются энергией путем теплопередачи, то этим телам припи- сывается одинаковая температура. Если между телами происходит направ- ленный теплообмен, то телу отдающему энергию приписывают большую темпе- ратуру по сравнению с телом, получа- ющим тепловую энергию. Ряд свойств тел – объем, давление, электрическое сопротивление – зависит от температуры. Любое из этих свойств Можно использовать для количествен- ного определения температуры.

• 
  Слайд 15

  14. УРВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

  Параметры состояния термодинамической системы закономерно связаны между собой. Соотношение, определяющее связь между параметрами состояния системы, называется уравнением состояния. Газ, взаимодействием между молекулами которого можно пренебречь, называется идеальным газом. Опытным путем было установлено, что при обычных условиях (комнатная темпе- ратура, атмосферное давление) газы подчиняются уравнению

• 
  Слайд 16

  15. ЗАКОН ШАРЛЯ

  Жан Александр Шарль 1746-1823 французский физик и изобретатель

• 
  Слайд 17

  16. ЗАКОН БОЙЛЯ-МАРИОТТА

  Роберт Бойль 1627-1691 английский химик, физик и теолог Эдм Мариотт 1620-1684 французский физик

• 
  Слайд 18

  17. ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮССАКА

  Жозеф Луи Гей-Люссак 1778-1850 французский химик и физик

• 
  Слайд 19

  18. ЗАКОН ДАЛЬТОНА

  Джон Дальтон 1766-1844 английский физик

• 
  Слайд 20

  19. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ

• 
  Слайд 21

  §2. СТАТИСТИЧЕСКАЯФИЗИКА

• 
  Слайд 22

  1.ЧИСЛО МОЛЕКУЛ, ДВИЖУЩИХСЯ В ЗАДАННОМ НАПРАВЛЕНИИ

  Хаотичность движения молекул приводит к тому, что распределение молекул по направлениям является равномерным. Тогда, количество молекул, движущихся в пределах бесконечно малого телесного угла

• 
  Слайд 23

  2. ЧИСЛО УДАРОВМОЛЕКУЛ О СТЕНКУ (I)

  Выделим из N молекул, заключенных в сосуде, те молекул, модуль скорости которых лежит в пределах от V до V+dV. Из числа этих молекул направления движения, заключенные внутри телесного угла будет иметь количество молекул Из выделенных молекул долетят за время dt до площадки dS и ударятся о нее молекулы, заключенные в цилиндре с основанием dS и высотой Число этих молекул равно

• 
  Слайд 24

  3. ЧИСЛО УДАРОВМОЛЕКУЛ О СТЕНКУ (II)

• 
  Слайд 25

  4. ДАВЛЕНИЕ ГАЗАНА СТЕНКУ (I)

  Стенки сосуда, в котором заключен газ, подвергаются непрерывной бомбардировке молекулами. Если предположить, что молекулы отска- кивают от стенки по закону зеркального отражения и модуль скорости молекулы не изменяется, то импульс, сообщаемый стенке молекулой при ударе равен Импульс, передаваемый поверхности dS за время dt, молекулами движущимися в пределах телесного угла со скоро- стью в интервале от V до V+dV, будет равен

• 
  Слайд 26

  5. ДАВЛЕНИЕ ГАЗАНА СТЕНКУ (II)

  Проинтегрируем выражение для импульса по всем возможным скоростям и направ- лениям движения молекул:

• 
  Слайд 27

  6. ОСНОВНОЕУРАВНЕНИЕ МКТ

• 
  Слайд 28

  7. СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

  Температура есть величина, пропорциональная средней кинетической энергии поступательного движения молекул. Отметим, что эта энергия не зависит от массы молекул.

• 
  Слайд 29

  8. СРЕДНЯЯКВАДРАТИЧНАЯ СКОРОСТЬ

• 
  Слайд 30

  9. ЗАКОН РАВНОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

  В классической статистической физике вводится закон равнораспре- деления энергии по степеням свободы, согласно которому в состоянии термодинамического равновесия на каждую степень свободы молекулы приходится в среднем энергия, равная kT/2.

• 
  Слайд 31

  10. ЧИСЛО СТЕПЕНЕЙСВОБОДЫ

• 
  Слайд 32

  11. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

• 
  Слайд 33

  12. МОЛЯРНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬИДЕАЛЬНОГО ГАЗА