Презентация на тему "Молекулярно кинетическая теория идеальных газов"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Физика Молекулярно-кинетическая теория 1

• 
  Слайд 2
  

  2 7. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов 7.1. Статистический и термодинамический методы исследования Молекулярная физика и термодинамика — разделы физики, в которых изучаются зависимости свойств тел от их строения, взаимодействия между частицами и характера движения частиц. Молекулярная физика — раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений. Основа молекулярной физики — это представление, что все тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении. Явления в молекулярной физике изучаются с помощью статистического метода. Статистический метод – это метод исследования систем, состоящих из большого числа частиц и использующий статистические закономерности динамических характеристик этих частиц (скорости, энер­гии и т. д.).

• 
  Слайд 3
  

  3 Термодинамика — раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, а также процессы перехо­да между этими состояниями. Явления термодинамики изучаются с помощью термодинамического метода. Термодинамический метод – это метод исследования систем, состоящих из большого числа частиц и использующий величины, характеризующие систему в целом (давление, объем, температура). Состояние системы задает­ся термодинамическими параметрами (параметрами состояния) —температурой, давлением и удельным объемом. Термодинамика имеет дело с термодинамической системой. Термодинамическая система – это совокупность мак­роскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами (внешней средой).

• 
  Слайд 4
  

  4 Температура — физическая величина, харак­теризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. В настоящее время применяются только две температурные шкалы — термодина­мическую и Международную практическую. В Международной практической шкале тем­пература измеряется в градусах Цельсия (°С). Температура замерзания и кипения воды при давлении 1,013105 Па соответственно 0 и 100°С (реперные точки). В термодинамической шкале тем­пература измеряется в кельвинах (К). Температура определяется по одной реперной точке — тройная точка воды (температура, при которой лед, вода и насыщенный пар при давления 609 Па находятся в термодинамическом равновесии). Температура этой точки по термодинамической шкале равна 273,15К.

• 
  Слайд 5
  

  5 Термодинамическая температура и температура по Между­народной практической шкале связаны соотношением: Т = 273,15 + t. Нормальные условия: Удельный объем v— это объем единицы массы. Когда тело однородно, т. е. его плотность = const, то v=V/m=1/ .

• 
  Слайд 6
  

  6 7.2. Законы, описывающие поведение идеальных газов В молекулярно-кинетической теории пользуются моделью идеаль­ного газа, согласно которой считают, что: 1) собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда; 2) между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия; 3) столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.

• 
  Слайд 7
  

  7 Изотерма. Закон Бойля—Мариотта: «для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная»: Роберт Бойль (1627—1691)—английский ученый; Эдм Мариотт (1620—1684) — французский физик.

• 
  Слайд 8
  

  8 Законы Гей-Люссака 1) объем данной массы газа при постоянном давлении изменяется линейно с температурой: Жозеф Гей-Люссак (1778—1850) — французский ученый. Процесс, протекающий при постоянном давлении, называется изобарным. Изобара.

• 
  Слайд 9
  

  9 2) давление данной массы газа при постоянном объеме изменяется линейно с тем­пературой: Процесс, протекающий при постоянном объеме, называется изохорным. Изохора.

• 
  Слайд 10
  

  10 В термодинамической шкале температур:

• 
  Слайд 11
  

  11 Закон Авогадро: «моли любых газов при одинаковых температуре и давлении занимают одинаковые объемы». А. Авогадро (1776—1856) — итальянский физик и химик. При нормальных условиях этот объем равен 22,4110–3 м3/моль(молярный объем).

• 
  Слайд 12
  

  12 Моль – единица количества вещества, количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится в 0,012 кг изотопа углерода. В одном моле различных веществ содержится одно и то же число молекул, называемое постоянной Авогадро: Молярная масса: – это масса одного моля вещества.

• 
  Слайд 13
  

  13 Закон Дальтона: «давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений p1, p2 ,..., рnвходящих в нее газов»: Парциальное давление — давление, которое производил бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объем, равный объему смеси при той же температуре. Дж. Дальтон (1766—1844) — английский химик и физик.

• 
  Слайд 14
  

  14 7.3. Уравнение состояния идеального газа (Менделеева-Клапейрона) Уравнением состояния термодинамической системы называется уравнение, которое связывает давление р, объем V и температуру Т: Французский физик и инженер Бенуа Клапейрон (1799—1864). Русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев (1834—1907)

• 
  Слайд 15
  

  15 Пусть некоторая масса газа занимает объем V1, имеет давление р1 и находится при тем­пературе T1. Эта же масса газа в другом произвольном состоянии характеризуется параметрами р2, V2,T2. Переход из состояния 1в состояние 2 осуществляется в виде двух процессов: изотермического (изотерма 1–1'), изохорного (изохора 1'–2).

• 
  Слайд 16
  

  16 В соответствии с законами Бойля — Мариотта и Гей-Люссака за­пишем: Исключив из уравнений получим: — уравнением Клапейрона, в котором В— газовая постоянная, различная для разных газов.

• 
  Слайд 17
  

  17 Менделеев объединил уравнение Клапейрона с законом Авогадро. Согласно закону Авогадро, при одинаковых р и Тмоли всех газов занимают одинаковый молярный объем Vm,поэтому постоянная В будет одинаковой для всех газов. - уравнение состояния идеального газа или уравнение Менделеева-Клапейрона для моля газа. Эта общая для всех газов постоянная обозначается Rи называется молярной газовой постоянной:

• 
  Слайд 18
  

  18 Уравнение Клапейрона — Менделеева для газамассой т: — количество вещества. Вводя постоянную Больцмана: уравнение состояния можно записать в виде: где NA/Vm = n— концентрация молекул (число молекул в единице объема).

• 
  Слайд 19
  

  19 Число молекул, содержащихся в 1 м3 газа при нормальных условиях, называется числом Лошмидта: 1. Давление идеального газа при данной температуре прямо пропорциональ­но концентрации его молекул (или плотности газа). 2. При одинаковых температуре и давлении все газы содержат в единице объема одинаковое число молекул. В результате можно сделать выводы: Иоганн Лошмидт (1821-1895) — австрийский физик и химик, член Австрийской академии наук.

• 
  Слайд 20
  

  20 7.4. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов Пусть в сосуде объемом Vнаходится идеальный газ массой m с числом молекул Nкаждая из которых имеет массу m0и скорость v. Концентрация молекул в газе n=N/V. Выделим на стенке сосуда некоторую элементарную площадку Sи вычислим давление, оказываемое на эту площадку. При каждом соударении молеку­ла, движущаяся перпендикулярно площадке, передает ей импульс: m0v – (– m0v) = 2m0v, m0— масса молекулы, v — ее скорость.

• 
  Слайд 21
  

  21 За время dtплощадке dSпередается импульс dP. Тогда давление газа, оказываемое на стенку сосуда, будет равно: Хаотическое движение молекул происходит вдоль трех взаимно перпендикулярных направлений. Вдоль каждого из них движется 1/3 молекул. Половина молекул 1/6 движется вдоль данного направления в одну сторону, половина — в противоположную. Тогда число ударов молекул, движущихся в заданном направлении, о площадку Sбудет 1/6nSvt. При столкновении с площадкой эти молекулы передадут ей импульс:

• 
  Слайд 22
  

  22 Давление газа, оказываемое им на стенку сосуда: Если газ в объеме V содержит Nмолекул, движущихся со скоростями v1, v2, ..., vN,то целесообразно рассматривать среднюю квадратную скорость: Тогда основное уравнение молекулярно-кинетической те­ории идеальных газов примет вид:

• 
  Слайд 23
  

  23 Другие формы этого уравнения : 1. Учитывая, что n=N / V,получим 2. Так как масса газа m=Nm0,то уравнение можно переписать в виде: 3. Для одного моля газа т=М(М — молярная масса):

• 
  Слайд 24
  

  24 Используя уравнение Клапейрона — Менделеева получим: Так как M=m0NА, т0 — масса одной молекулы, NА— постоянная Авогадро, то: k=R/NА— постоянная Больцмана.

• 
  Слайд 25
  

  25 Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеаль­ного газа: Вывод: термодинамическая температура является мерой средней кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа/ При Т=0 =0, т. е. при 0 К прекращается поступательное движение молекул газа, а следовательно, его давление равно нулю.