MolFiz_2012_v2

Агрегатные состояния

Молекулярное движение в жидкостях наиболее сложно. В нем наблюдаются черты, присущие тепловому движению частиц как в газах, так и твердых телах. Каждая молекула в течение некоторого промежутка времени колеблется около определенного положения равновесия, которое само время от времени смещается на расстояние, соизмеримое с размерами молекул. В результате молекулы внутри жидкости колеблются и медленно перемещаются. Некоторое время они находятся около определенных мест, как бы в оседлом состоянии.

11

Макроскопическая система

В классической физике предполагают, что молекулы движутся в соответствии с законами ньютоновской механики. Однако число молекул в любом теле очень велико: при обычных давлениях и температурах в каждом кубическом метре газа содержится порядка 1025 молекул, а в жидких и твердых телах - порядка 1028 молекул. Поэтому практически невозможно решить систему уравнений для описания движения молекул и найти вид траектории, а также закономерность движения по ней для каждой отдельной молекулы. Именно потому и говорят, что местоположение и скорость каждой молекулы изменяются во времени

случайным образом.

12

Методы описания макроскопических систем

Для изучения физических свойств макроскопических систем, состоящих из

очень большого числа молекул, используют

два взаимно дополняющих друг друга

метода: статистический и термодинамический.

13

Статистический метод

Статистический метод основан на законах теории вероятностей и математической статистики.

В совокупном движении огромного числа молекул, координаты и скорости которых в любой момент времени случайны, проявляются статистические (вероятностные) закономерности.

Раздел теоретической физики, в котором изучают физические свойства макроскопических систем с помощью статистического метода, называется

статистической физикой.

14

Термодинамический метод

Термодинамический метод состоит в изучении физических свойств макроскопических систем путем анализа условий и количественных соотношений для процессов превращения энергии в рассматриваемых системах.

Соответствующий раздел теоретической физики называют термодинамикой.

Рассматриваемую макроскопическую систему в термодинамике называют термодинамической системой.

Физические величины, служащие для характеристики состояния термодинамической системы, называют

термодинамическими параметрами (параметрами состояния) системы. В качестве параметров состояния

в термодинамике используют объем, давление, температуру и другие величины.

15

Молекулярная физика

Тема 2:

Основные представления молекулярно-кинетической теории идеального газа

16

Содержание

•Модель идеального газа. Законы идеального

газа.

•Понятие температуры. Идеально-газовая шкала температур.

•Основное уравнение молекулярно-

кинетической теории газов.

17

Идеальный газ

Идеальным газом называется газ, в котором взаимодействие между молекулами происходит только путем их упругих столкновений между собой. Другие виды взаимодействия в таком газе отсутствуют. В реальном газе молекулы взаимодействуют друг с другом (притягиваются и отталкиваются). Любой реальный газ можно считать идеальным, если он достаточно разрежен.

Рассмотрим равновесный газ, т.е. газ внутренние параметры которого зависят только от его внешних параметров и температуры.

18

Идеальный газ

Равновесное состояние идеального газа (или любой простой системы) полностью определяется значениями всего лишь двух параметров — температуры Т и объема V (химический состав газа предполагается заданным). Соответственно, давление в такой системе

P f V ,T .

Это соотношение называют термическим уравнением состояния, или уравнением состояния, идеального газа. В термодинамике уравнение состояния исследуемой системы предполагается известным из опыта.

19

Законы идеальных газов

Закон Бойля-Мариотта:

если T, m = const, то

Закон Гей-Люссака:

если P, m = const, то

Закон Шарля: если

V, m = const, то

PV const.

VT const.

TP const.

20