Билет №21.

Число степеней свободы молекулы. Закон распределения по степеням свободы. Степень свободы - это число независимых координат, полностью определяющих положение системы в пространстве. Независимо от общего числа степеней свободы молекул три степени свободы всегда поступательные. Ни одна из поступательных степеней свободы не имеет преимущества перед другими, поэтому на каждую из них приходится в среднем одинаковая энергия, равная 1/3 значения _

Атомы всегда находятся в движении и чем выше температура, тем интенсивнее движение. – поступательная энергия.

Однако наряду с поступательным движением возможны также вращательные движения и колебательные. Оба этих движения связаны с запасом энергии. Определить которую позволяет «закон о равнораспределении энергии по степеням свободы»

Числом степени свободы механической системы называется – количество независимых величин с помощью которых может быть задано положение системы. У материальной точки ч.с.с.=3, у 2-х материальных точек = 6, если они связаны, то ч.с.с.=5.

Закон Больцмана о распределении энергии по степеням свободы молекул: для статистической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится среднекинетическая энергия, равная kT/2, а на каждую колебательную степень свободы - в среднем энергия, равная kT.

Постоянное ускорение эквивалентно псевдо силе, в чем градиент концентрации есть множество. Тогда...

Билет №22.

Модель идеального газа. Термодинамический и статистический методы. Число Авагадро – число атомов или молекул содержащихся в 1 моле вещества. N_A=6.022*10²³ моль^-1

Идеальный газ – газ, состоящий из молекул, взаимодействие между которыми пренебрежимо мало. Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа во много раз больше потенциальной энергии взаимодействия. - основное уравнение для МКТ.

Методы: а) динамический метод n=2,7*10¹⁹ см^-3 Этот метод не пригоден теоретически и практически.

б) Термодинамический метод. Теория здесь базируется на законах начала.

в) Статистический. Основан на модельных атомно-молекулярных представлениях. Задача: зная законы поведения частиц, из которых состоит система установить закон поведения макроскопического вещества.

А так же газ, удовлетворяющий этим 6 условиям, называется идеальным: 1) Закон Авагадро: При одинаковых p и T молярные объемы газов одинаковы. 2) Закон Бойля-Мариотта: При T=const pV=const 3) Закон Гей-Люссака: При p=const V/T = const 4) Закон Шарля: При V=const p/T=const 5) Закон Дальтона: общее давление равно сумме парциальных давлений. 6) Закон Джоуля: U=CT

Тогда   

Билет №23.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов ДЛя вывода основного уравнения молекулярно-кинетической теории рассмотрим одноатомный идеальный газ. Предположим, что молекулы газа движутся хаотически, число взаимных столкновений между молекулами газа пренебрежимо мало по сравнению с числом ударов о стенки сосуда, а соударения молекул со стенками сосуда абсолютно упругие. Выделим на стенке сосуда некоторую элементарную площадку S и вычислим давление, оказываемое на эту площадку. При каждом соударении молекула, движущаяся перпендикулярно площадке передает ей импульс m₀v-(-m₀v)=2m₀v, где m₀ - масса молекулы, v - ее скорость. За время t площадки S достигнут только те молекулы, которые заключены в объеме цилиндра с основанием S и высотой vt. Число этих молекул равно nSvt. Так как молекулы движутся хаотично вдоль 3-х осей, по 6-ти направлениям, то число ударов молекул вдоль данного направления о площадку S будет nSvt/6. При столкновении с площадкой эти молекулы передадут ей импульс

Тогда давление газа, оказываемое им на стенку сосуда,

Подставив вместо среднее квадратичное значение скорости получим основное уравнение молекулярно - кинетической теории идеальных газов.

Согласно закону Бойля…таким образом.

Билет №24.

Второе начало термодинамики. Неравенство Клаузиуса.

Термодинамика – раздел физики, в котором изучается условие превращения одного вида энергии в другое и количественное отношение при этих превращениях.

Если система периодически возвращается в первоначальное состояние, то изменение ее внутренней энергии DU=0. Тогда, согласно первому началу термодинамики, A=Q, т.е. вечный двигатель первого рода - периодически действующий двигатель, который совершал бы работу большую. чем сообщенная ему из вне энергия, - невозможен.

Используя понятие энтропии и неравенство Клаузиуса (DS>=0), второе начало термодинамики можно сформулировать как закон возрастания энтропии замкнутой системы при необратимых процессах: любой необратимый процесс в замкнутой системе происходит так, что энтропия системы при этом возрастает.

Функция состояния, дифференциалом которой является dQ/T, называется энтропией и обозначается S. Для обратимых процессов изменение энтропии dS=0. Энтропия системы, совершающей необратимый цикл, возрастает: dS>0 Эти выражения относятся только к замкнутым системам, если же система обменивается теплотой с внешней средой, то ее энтропия может вести себя любым образом. Данные отношения можно представить в виде неравенства Клаузиуса: В , т.е. энтропия замкнутой системы может либо возрастать (в случае необратимого процесса), либо оставаться постоянной (в случае обратимых процессов).

Задачи нет!

Билет №25.

Явление на границах между средами.

Твердые тела, как и жидкие, по тем же причинам обладают поверхностной энергией и натяжением. При этом, если речь идет о границе раздела 2-х сред, следует иметь ввиду, что поверхностная энергия на границе раздела зависит от свойств обоих сред. Другими словами, надо рассматривать суммарную поверхностную энергию α₁₂ двух сред.

Рассмотрим каплю жидкости на поверхности твердого тела. Для равновесия необходимо, чтобы все силы, действующие на элемент контура, рисунку в точке О, уравновесились. Эти силы состоят из сил поверхностного натяжения α_12, α_23, α_13, действующих вдоль границ раздела между средами. Равнодействующая этих сил: α_{12 +} α_{23 +} α₁₃ уравновешена молекулярным силам твердого тела, которая направлена вниз. Поэтому равновесие обеспечивающее равновесие равно нулю суммарной проекции сил на горизонтальном направлении. α₁₃= α₁₂ + α₂₃  где - краевой угол,

– жидкость смачивает; - полное смачивание.

– жидкость не смачивает; - полное не смачивание.