Понятие об идеальном газе,Законы и уравнения состояния идеального газа

Основные представления и методы в молекулярно-кинетической теории вещ-ва

Молекулярная физика и термодинамика-разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул. Для исследования этих процессов применяют два качественно различных и взаимно допол­няющих друг друга метода: статистический (молекулярно-кинетический) и термодинами­ческий. Первый лежит в основе молекулярной физики, второй — термодинамики.Молекулярная физика-раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении.Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа молекул.Законы поведения огромного числа молекул, являясь статистическими закономерностями, изучаются с помощью статистического метода.Этот метод основан на том,что свойства макроскопической системы в конеч­ном счете определяются свойствами частиц системы. Например, температура тела определяется скоростью хаотического движе­ния его молекул, но так как в любой момент времени разные молекулы имеют различные скорости, то она может быть выражена только через среднее значение скорости движения молекул. Нельзя говорить о температуре одной молекулы. Таким образом, макроскопические характеристики тел имеют физический смысл лишь в слу­чае большого числа молекул.

Понятие об идеальном газе,Законы и уравнения состояния идеального газа

В молекулярно-кинетической теории пользуются идеализированной модельюидеаль­ного 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.Модель идеального газа можно использовать при изучении реальных газов, так как они в условиях, близких к нормальным (например, кислород и гелий), а также при низких давления» и высоких температурах близки по своим свойствам к идеальному газу. Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнение Клапейрона-Менделеева)-формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид: где P-давление, -молярный объём,T-абсолютная температура,R-универсальная газовая постоянная. Эта форма записи носит имя уравнения (закона) Менделеева - Клапейрона. -закон Бойля-Мариотта. -закон Гей-Люссака. -закон Шарля (второй закон Гей-Люссака)Часто пользуются несколько иной формой уравнения состояния идеального газа, вводя постоянную Больцмана: След-но где NA/Vm = n — концентрация молекул (число молекул в единице объема).

1.3Внутренняя энергия,работа и теплота в термодинамике.Теплоёмкость вещ-ва.Работа расширения газа

Внутренняя энергия — однозначная функция термодинамического состояния систе­мы, т. е. в каждом состоянии система обладает вполне определенной внутренней энергией . Допустим, что некоторая система (газ, заключенный в цилиндр под поршнем), обладая внутренней энергией U1, получила некоторое количество теплоты Q и, перейдя в новое состояние, характеризующееся внутренней энергией U2, совершила работу А над внешней средой, т. е. против внешних сил. Количество теплоты считается положительным, когда оно подводится к системе, а работа — положительной, когда система совершает ее против внешних сил. Опыт показывает, что в соответствии с законом сохранения энергии при любом способе перехода системы из первого состояния во второе изменение внутренней энергии DU=U2–U1 будет одинаковым и равным разности между количеством теплоты Q, полученным системой, и работой А, совершенной системой против внешних сил: или (1)Уравнение (.1) выражаетпервое начало термодинамики: теплота, сообщаемая систе­ме, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил. (1) в дифференциальной форме будет иметь вид или в более корректной форме где dU — бесконечно малое изменение внутренней энергии системы, dA — элементар­ная работа, dQ — бесконечно малое количество теплоты. В этом выражении dU является полным дифференциалом, а dA и dQ таковыми не являются. ля рассмотрения конкретных процессов найдем в общем виде внешнюю работу, совершаемую газом при изменении его объема. Рассмотрим, например, газ, находя­щийся под поршнем в цилиндрическом сосуде. Если газ, расширяясь, пере­двигает поршень на бесконечно малое расстояние dl, то производит над ним работу где S-площадь поршня, Sdl=dV-изменение объема системы. Таким образом, Полная работа Удельная теплоемкость вещества-величина, равная количеству теплоты, необходи­мому для нагревания 1 кг вещества на 1 К: Молярная теплоемкость-величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К: выражение первого начала термодинамики для 1 моль газа : . тогда Молекула двухатомного газа облада­ет тремя поступательными, двумя вращательными и одной колебательной степенями свободы.