Тема: «Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Распределение числа молекул по скоростям. Распределение Больцмана»

1.Вопросы для проверки исходного (базового) уровня знаний:

1. Идеальный газ.

2. Число степеней свободы тела.

3. Уравнение Менделеева-Клапейрона.

4. Универсальная газовая постоянная.

5. Закон Авогадро.

2. Целевые задачи:

Студент должен знать: Основное уравнение молекулярно- кинетической теории идеального газа Теорему Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы Распределение Максвелла Распределение Больцмана, барометрическую формулу Формулу Сезерлэнда Студент должен уметь: Выводить формулу для средней квадратичной скорости поступательного движения молекул Графически иллюстрировать распределения Максвелла и Больцмана Выводить формулу для средней длины свободного пробега молекул

Литература 1.Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика.М., «Дрофа», 2004, §2.4. 2. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я.Курс физики. М., «Дрофа»,2004, §§ 9.1-9.5. 3. Грабовский Р.И. Курс физики. М., «Высшая школа», 1974, §§41-43, 45, 46. 4. Боциев И.Ф., Боциева Н.И. Методическая разработка для студентов 1 курса фармацевтического факультета к практическому занятию по теме «Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Распределение числа молекул по скоростям. Распределение Больцмана», 11 с.

3. Задания для самостоятельной работы по изучаемой теме:

1. Объясните, почему давление газа является функцией средней кинетической энергии поступательного движения его молекул?

2. При каких условиях реальный газ близок по своим свойствам к идеальному газу?

3. Перечислите упрощающие предположения для вывода основного уравнения молекулярно-кинетической теории.

4. Выведите из основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа закон Бойля-Мариотта.

5.Получите выражения для полной энергии одноатомной, двухатомной и многоатомной молекул.

6. Найдите среднюю квадратичную скорость молекул кислорода при температуре 0 ˚С.

7. Опишите опыт Штерна для экспериментальной проверки закона Максвелла.

8. Запишите выражение максвелловской функции распределения. Почему при повышении температуры максимум кривой распределения будет смещаться вправо, а при понижении температуры влево?

9. Что называют распределением Больцмана?

10. Запишите барометрическую формулу. Получите из нее формулу для зависимости концентрации молекул газа от высоты над уровнем земли. Приведите соответствующий график.

11. Объясните в рамках молекулярно-кинетических представлений распределение молекул идеального газа в гравитационном поле.

12. Что называют длиной свободного пробега молекулы?

13. Почему с повышением температуры средняя длина свободного пробега молекул возрастает?

14. Допишите недостающие сведения в нижеследующем тексте:

• Средняя ………. скорость - ………. характеристика движения молекул, получаемая путем усреднения ……………………….. множества молекул.

• Вращение двухатомной молекулы вокруг оси, проходящей через оба атома, ……………… положения молекулы в……………….

• Ввиду ………….. движения молекул все виды их …………. ( и поступательные, и вращательные) равновероятны.

• Большинство молекул газа имеет скорости, близкие к ……………. скорости.