Внутренняя энергия идеального газа включает в себя только кинетическую энергию частиц газа.

, , или .

Работой называется энергия, передаваемая от одного тела к другому на макроскопическом уровне: при совершении работы происходит перемещение тел (частей системы)

Элементарная работа , а конечная - .

Энергия, передаваемая от одного тела к другому на микроскопическом уровне (на уровне взаимодействия молекул одного тела с молекулами другого), называется теплотой.

Закон сохранения энергии в молекулярной физике (I начало термодинамики)

Теплота, подведенная к идеальному газу, идет на изменение его внутренней энергии и работу, которую совершает газ над окружающими телами.

dQ =dU + δA, или для конечных значений Q=ΔU+A.

Теплоемкостью C системы (тела, вещества, газа) называется физическая величина, численно равная теплоте, которую необходимо сообщить системе, для того чтобы увеличить ее температуру на 1 К:

.

Молярной теплоемкостью вещества называется физическая величина, численно равная теплоте, которую необходимо сообщить 1 молю вещества, для того чтобы увеличить его температуру на 1 K:

.

Молярная теплоемкость идеального газа в изохорическом процессе

= .

Молярная теплоемкость идеального газа в изобарическом процессе

.

Энтропия идеального газа – физическая величина, численно равная количеству соударений, за счет которых газ, приведенный в контакт с телом бесконечно большой теплоемкости и нулевой температуры, охладился бы до абсолютного нуля:

Адиабатическим называется процесс, протекающий в системе, которая не обменивается теплотой с окружающей средой: .

Политропическим называют процесс в идеальном газе, в ходе которого теплоемкость системы постоянна:

.

Статистика идеального газа

Функция, описывающая распределение молекул по скоростям, представляет собой отношение числа частиц, имеющих скорость в некотором интервале, к полному количеству частиц в системе и к ширине этого интервала.

Функция распределения представляет собой отношение вероятности dw того, что молекула имеет скорость из интервала dv , к ширине этого интервала.

.

Функция распределения - вероятность, рассчитанная на единичный интервал скоростей, эта величина называется иначе плотностью вероятности.

Функция распределения Максвелла

Условие нормировки функции Максвелла

Характеристические скорости

.

Барометрическая формула

Распределение Больцмана

ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА

Средняя длина свободного пробега молекулы газа – усредненное расстояние, которое пробегает молекула между двумя последовательными столкновениями

Уравнение Фика для стационарной диффузии

Коэффициент диффузии

Формула Ньютона для стационарного явления внутреннего трения

Коэффициент внутреннего трения

Уравнение Фурье для явления стационарной теплопроводности

Коэффициент теплопроводности

РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ

Потенциал Ленарда-Джонса:

Уравнение Ван-дер-Ваальса для реального газа

а – константа, зависящая от характера сил потенциального взаимодействия между молекулами реального газа, b – константа для данного газа, равная объему, недоступному для перемещения молекулам 1 моля этого газа.

И зотермы Ван-дер-Ваальса

Экспериментальные изотермы реального газа

Внутренняя энергия реального газа включает в себя кинетическую энергию молекул реального газа и энергию их потенциального взаимодействия

Эффектом Джоуля–Томсона называют изменение температуры реального газа при его расширении в условиях, когда газ не обменивается теплотой с окружающей средой и не совершает работу против действия внешних сил. В ходе положительного эффекта газ охлаждается, отрицательный эффект характеризуется повышением температуры, при нулевом эффекте температура газа после расширения не изменяется.