Гоу впо «Воронежский государственный

технический университет»

Кафедра общей физики технологического профиля

Молекулярная физика и термодинамика методические указания

к решению задач

по дисциплине «Общая физика»

для студентов физико-технического факультета

очной формы обучения

Воронеж 2009

Составители: канд.физ.-мат.наук А.Г. Москаленко,

канд. техн. наук М.Н. Гаршина,

канд. физ.-мат. наук Е.П. Татьянина,

УДК 531 (07)

Молекулярная физика и термодинамика: методические указания к решению задач по дисциплине «Общая физика» для студентов физико-технического факультета очной формы обучения / ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. А.Г. Москаленко, М.Н. Гаршина, Е.П. Татьянина. Воронеж, 2008. 42 с.

В методических указаниях кратко изложен теоретический материал, представлены классификация и методы решения задач, рассмотрены примеры решения типовых задач, соответствующих программе общего курса физики. По каждой теме имеются задачи для самостоятельного решения и варианты контрольных заданий.

Методические указания предназначены для студентов физико-технического факультета очной формы обучения.

Ил. 7. Библиогр.: 6 назв.

Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. Н.В. Матовых

Ответственный за выпуск зав. кафедрой,

профессор В.С. Железный

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет», 2009

Молекулярная физика и термодинамика

методические указания

к решению задач

по дисциплине «Общая физика»

для студентов физико-технического факультета

очной формы обучения

Составители:

Москаленко Александр Георгиевич

Гаршина Мария Николаевна

Татьянина Елена Павловна

В авторской редакции

Компьютерный набор Е.П. Татьяниной

Подписано в печать 03.03.2009

Формат 60х84/16. Бумага для множительных аппаратов.

Усл. печ. л. 2,8 Уч.-изд. л. 2,6. Тираж 100 экз. «С»

Заказ №

ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14

1. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа

1.1. Теоретический материал

Уравнения состояния идеального газа:

а) уравнение Менделеева-Клапейрона: ;

б) соотношение между давлением и концентрацией: ,

где р, V, T – давление, объем, температура идеального газа; m, M - масса газа и молярная масса; R=8,31 Дж/(моль·К) – универсальная газовая постоянная; = 1,38·10^-23 Дж/К - постоянная Больцмана; - концентрация молекул; N_A =610²³ моль^-1 – постоянная Авогадро; V_M – молярный объем.

Закон Дальтона

,

где p – давление смеси различных газов, p_i – парциальное давление газа, входящего в состав смеси.

Основное уравнение кинетической теории газов

,

где E_к - кинетическая энергия поступательного движения N молекул газа, - средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы газа, m₀ – масса одной молекулы; - средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул газа:

.

Средняя арифметическая скорость: ;

Наиболее вероятная скорость: .

Распределение Максвелла по скоростям

где dN – число молекул идеального газа из общего числа N его молекул в единице объема, скорости которых заключены в интервале от u до (u+du), - относительная скорость молекул.

Распределение Максвелла по энергиям

где dN – число молекул идеального газа из общего числа N его молекул в единице объема, кинетические энергии которых заключены в интервале от Е до (Е+dЕ).

Барометрическая формула

,

где p – давление на высоте h, p₀ – давление на уровне моря (h=0).

Закон распределения частиц в потенциальном силовом поле (распределение Больцмана)

,

где n и n₀ – концентрация молекул на высоте h и h₀=0 соответственно, Е_п – потенциальная энергия молекулы в поле консервативных сил.