Вход через социальные сети

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов

Тип Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Тема форума Инжекторный насос

Как закачать воду в паровой котёл, используя давление пара в котле?

18 / - Anik 454 23.01.2017 at 09:43 by Anik
scientist Dilantin | Buy In Peru


Looking for a dilantin? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- enderpearlratioivc 10 21.01.2017 at 02:48 by enderpearlratioivc
scientist Zofran | Without Prescription Western Union


Looking for a zofran? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- enderpearlratioivc 12 20.01.2017 at 05:53 by enderpearlratioivc
scientist Elavil | Buy On-Line


Looking for a elavil? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- enderpearlratioivc 27 18.01.2017 at 20:29 by enderpearlratioivc
scientist Pyridium | Order Plus


Looking for a pyridium? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- enderpearlratioivc 89 17.01.2017 at 13:55 by enderpearlratioivc
scientist Zestoretic | Purchase Generic


Looking for a zestoretic? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- enderpearlratioivc 32 16.01.2017 at 15:57 by enderpearlratioivc
scientist Hyzaar | Purchase


Looking for a hyzaar? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- enderpearlratioivc 53 16.01.2017 at 15:57 by enderpearlratioivc
scientist Plavix | Buy Online Canada


Looking for a plavix? Not a problem!

Guaranteed Worldwide...

- enderpearlratioivc 24 16.01.2017 at 14:44 by enderpearlratioivc
Тема форума Квантовая запутанность и передача информации
Приветствую всех.
Увидев недавно в новостях очередное исследование о квантовой запутанности...
34 / - Дмитрий40 5 818 12.01.2017 at 16:15 by vipakoz
Тема форума Квантовая запутанность и передача информации

Добрый день!

Прошу сразу, ссаными тряпками не гнать за орфографию или безграммотность в...

10 / - mw-rn7 361 12.01.2017 at 13:26 by vipakoz
Тема форума Соотношения Крамерса-Кронига

Здравствуйте. У меня возникла проблема в применение на практике соотношения Крамерса-Кронига....

- igor.galushka.90 91 08.01.2017 at 17:16 by igor.galushka.90
Тема форума Нужна помощь

Необходимо определить длинну пробега бета-частицы в алюминии, этиловом спирте и олово при...

1 / - yulya.baravaya 164 08.01.2017 at 01:31 by zykov
Тема форума Нужная длина волны из двух ненужных.

С Новым Годом, уважаемые обитатели форума!

Подскажите пожалуйста, что будет в ...

5 / - levonti.m 286 06.01.2017 at 12:10 by folk
Тема форума Помогите понять что такое напряжение в электрике углубленно

Здравствуйте.
Я почти ничего не понимаю в электрике и решил понять наконец азы...

3 / - GuitarFan 422 05.01.2017 at 02:10 by folk
Тема форума движение против потока

Самоходная баржа Ивана Кулибина движется против потока благодаря завезенному против течения на...

3 / - igmatsem 251 03.01.2017 at 09:59 by dust1939
Тема форума скорость шарика после удара

после удара ногой со скорость 10м/сек шарик приобретает скорость 20м/сек
каким законом...

21 / - leonidzilb 1 449 25.12.2016 at 12:33 by E61
Тема форума задачка по механике с другого форума

...

- w.wrobel 278 20.12.2016 at 15:21 by w.wrobel
Тема форума Задачя по физики

Можно с чертижом и с дано.

3 / - RTropin00_1 379 14.12.2016 at 15:12 by GEPIDIUM
Тема форума Обтекание вращающегося шара вязкой жидкостью

Твердый шар, вращающийся вокруг оси Oy с некоторой постоянной угловой скоростью,...

- avenir 203 08.12.2016 at 16:40 by avenir
Тема форума Почему в тепловом потоке это происходит?

Обстоятельства.

Допустим плоский нагреватель подвешен вертикально.

От него...

9 / - sopov.48 781 07.12.2016 at 19:18 by dust1939
Тема форума Динамика вращательного движения тела вокруг неподвижной оси

На цилиндр намотана тонкая гибкая нерастяжимая лента, массой которой по сравнению с массой...

3 / - karina_novikova_1997 441 06.12.2016 at 21:37 by zykov
Тема форума КПД чайника!

Найти КПД чайника, если его P=1кВт, диаметр чайника d=150мм, высота h=200мм, нач. температура...

1 / - s.polontsov 317 06.12.2016 at 17:30 by s.polontsov
Тема форума Неопределенность результата измерения
Существует два подхода к обработке результатов измерений. Первый из них предлагает найти...
18 / - Andrew58 9 317 26.11.2016 at 19:25 by YuraKlimenko
Тема форума Динамика: правильно ли я решил задачу?

Всем доброго дня!

Подскажите правильно ли я решаю и если нет, то в чем и где я ошибаюсь...

- Palich 306 24.11.2016 at 18:14 by Palich
Тема форума Радиоактивный распад

Радиоактивные химические элементы характеризуются периодом полураспада. Пусть у некоторого...

2 / - ar_yak 442 20.11.2016 at 17:04 by dust1939
  • 297страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 292страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Инжекторный насос

Как закачать воду в паровой котёл, используя давление пара в котле?

18 / - Anik 454 23.01.2017 at 09:43 by Anik
Квантовая запутанность и передача информации
Приветствую всех.
Увидев недавно в новостях очередное исследование о квантовой запутанности...
34 / - Дмитрий40 5 818 12.01.2017 at 16:15 by vipakoz
Квантовая запутанность и передача информации

Добрый день!

Прошу сразу, ссаными тряпками не гнать за орфографию или безграммотность в...

10 / - mw-rn7 361 12.01.2017 at 13:26 by vipakoz
Соотношения Крамерса-Кронига

Здравствуйте. У меня возникла проблема в применение на практике соотношения Крамерса-Кронига....

- igor.galushka.90 91 08.01.2017 at 17:16 by igor.galushka.90
Нужна помощь

Необходимо определить длинну пробега бета-частицы в алюминии, этиловом спирте и олово при...

1 / - yulya.baravaya 164 08.01.2017 at 01:31 by zykov
Нужная длина волны из двух ненужных.

С Новым Годом, уважаемые обитатели форума!

Подскажите пожалуйста, что будет в ...

5 / - levonti.m 286 06.01.2017 at 12:10 by folk
Помогите понять что такое напряжение в электрике углубленно

Здравствуйте.
Я почти ничего не понимаю в электрике и решил понять наконец азы...

3 / - GuitarFan 422 05.01.2017 at 02:10 by folk
движение против потока

Самоходная баржа Ивана Кулибина движется против потока благодаря завезенному против течения на...

3 / - igmatsem 251 03.01.2017 at 09:59 by dust1939
скорость шарика после удара

после удара ногой со скорость 10м/сек шарик приобретает скорость 20м/сек
каким законом...

21 / - leonidzilb 1 449 25.12.2016 at 12:33 by E61
задачка по механике с другого форума

...

- w.wrobel 278 20.12.2016 at 15:21 by w.wrobel
Задачя по физики

Можно с чертижом и с дано.

3 / - RTropin00_1 379 14.12.2016 at 15:12 by GEPIDIUM
Обтекание вращающегося шара вязкой жидкостью

Твердый шар, вращающийся вокруг оси Oy с некоторой постоянной угловой скоростью,...

- avenir 203 08.12.2016 at 16:40 by avenir
Почему в тепловом потоке это происходит?

Обстоятельства.

Допустим плоский нагреватель подвешен вертикально.

От него...

9 / - sopov.48 781 07.12.2016 at 19:18 by dust1939
Динамика вращательного движения тела вокруг неподвижной оси

На цилиндр намотана тонкая гибкая нерастяжимая лента, массой которой по сравнению с массой...

3 / - karina_novikova_1997 441 06.12.2016 at 21:37 by zykov
КПД чайника!

Найти КПД чайника, если его P=1кВт, диаметр чайника d=150мм, высота h=200мм, нач. температура...

1 / - s.polontsov 317 06.12.2016 at 17:30 by s.polontsov
Неопределенность результата измерения
Существует два подхода к обработке результатов измерений. Первый из них предлагает найти...
18 / - Andrew58 9 317 26.11.2016 at 19:25 by YuraKlimenko
Динамика: правильно ли я решил задачу?

Всем доброго дня!

Подскажите правильно ли я решаю и если нет, то в чем и где я ошибаюсь...

- Palich 306 24.11.2016 at 18:14 by Palich
Радиоактивный распад

Радиоактивные химические элементы характеризуются периодом полураспада. Пусть у некоторого...

2 / - ar_yak 442 20.11.2016 at 17:04 by dust1939
Парадокс Гиббса. Обоснование статистической физики

Можно ли считать операциональное объяснение парадокса Гиббса окончательным?

Каковы...

2 / - magnus-crank 534 19.11.2016 at 17:34 by magnus-crank
Задача на уравнение гармонических колебаний

Ворона села на небольшую льдину высотой 10 см, плавающую в озере. Оцените частоту малых...

1 / - fire09 433 16.11.2016 at 21:38 by zykov
Фотосинтез

Если убрать у люминисцентной лампы люминафор она также будет питать растение ?

5 / - Andrei_87 1 579 13.11.2016 at 10:17 by vladimirgold
Скорость света в вкаууме

Скорость света в вакууме является константой только в инерциальных системах отсчёта?

а...

6 / - Beg-1986 947 12.11.2016 at 16:15 by dust1939
Физика света
Здравствуйте уважаемые форумчане. Как-то я задался вопросом возможности замкнуть световой поток в...
7 / - Фарит 2 898 12.11.2016 at 16:09 by trofimovae1988
Устойчивое кол-во товара в высоту

Здраствуйте. Поступила от начальства такая задача:

Товар одинаковый по параметрам,...

10 / - romanbober26rus 1 132 07.11.2016 at 18:35 by magnus-crank
тело на движущейся призме
на призме движущейся с ускорением находится тело надо найти ускорение тела
решаю по...
- leonidzilb 362 03.11.2016 at 13:22 by leonidzilb
  • 292страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
18.08.2014, 04:14
adminus
0 up down

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов

Тепловое равновесие.
Температура. Шкала температур Цельсия.

Молекулярная физика и термодинамика изучают свойства и поведение макроскопических систем, т.е. систем, состоящих из огромного числа атомов и молекул. Типичные системы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, содержат около 1025 атомов.

При исследовании таких систем важнейшими являются макроскопические величины, непосредственно измеряемые опытным путём и характеризующие свойства всей совокупности молекул в целом. Учитывая необычайную сложность макросистем, следует начать изучение с наиболее простых объектов – систем, состояние которых не меняется со временем. Состояние макроскопической системы, в котором она может находится неопределённо долгое время, называется равновесным (о нём говорят также, как о состоянии теплового равновесия). 

Равновесное состояние системы в целом может быть описано при помощи величин, называемых макроскопическими параметрами, к числу которых относят давление, объем и т. д. Каждый из параметров характеризует некоторое свойство системы. Так объем V мера свойства системы занимать ту или иную область пространства; давление Р мера свойства системы сопротивляться внешнему изменению ее объёма.

В состоянии теплового равновесия макроскопические параметры не меняются со временем, остаются постоянным.

Одним из наиболее важных параметров, характеризующих равновесные свойства макроскопической системы, является температура. Введем этот параметр, для чего рассмотрим два тела, которые могут взаимодействовать и обмениваться энергией. Этот тип взаимодействия, который называется тепловым, приводит к тому, что в результате столкновений молекул в области контакта двух тел происходит передача энергии от быстрых молекул к медленным. Это означает, что энергия движения атомов в одном теле уменьшается, в другом – увеличивается. Тело, которое теряет энергию, называют более нагретым, а тело, к которому энергия переходит – менее нагретым. Такой переход энергии продолжается до тех пор, пока не установится состояние теплового равновесия. В состоянии теплового равновесия степени нагретости тел одинаковы. Для характеристики степени нагретости тела вводят параметр, называемый температурой.

Из опыта известно, что при изменении температуры изменяются размеры тел, электрическое сопротивление и другие свойства. Таким образом, температуру можно определить по изменению какого-либо удобного для измерения физического свойства данного вещества.

Чаще всего для измерения температур используют свойство жидкости изменять объем при нагревании и охлаждении. Прибор, с помощью которого измеряется температура, называется термометром.

 

Обыкновенный жидкостной термометр состоит из небольшого стеклянного резервуара, к которому присоединена стеклянная трубка с узким внутренним каналом. Резервуар и часть трубки наполнены ртутью или другой жидкостью. Температуру среды, в которую погружен термометр, определяют по положению верхнего уровня ртути в трубке. Деления на шкале условились наносить следующим образом. Цифру 0 ставят в том месте шкалы, где устанавливается уровень столбика жидкости, когда термометр опущен в тающий снег, цифру 100 – в том месте, где устанавливается уровень столбика жидкости, когда термометр погружен в пары воды, кипящей при нормальном давлении (105 Па). Расстояние между этими метками делят на 100 равных частей, называемых градусами. Такая температурная шкала создана Цельсием. Градус по шкале Цельсия обозначают °С.

Кроме макроскопических параметров вводят параметры системы, связанные с индивидуальными характеристиками составляющих её частиц, называемые микроскопическими. К их числу относятся в первую очередь масса частиц, их скорость, кинетическая энергия.

Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.

Теория создана немецким физиком Р. Клаузисом в 1957 году для модели реального газа, которая называется идеальный газ. Основные признаки модели:

bullet

расстояния между молекулами велики по сравнению с их размерами;

bullet

взаимодействие между молекулами на расстоянии отсутствует;

bullet

при столкновениях молекул действуют большие силы отталкивания;

bullet

время столкновения много меньше времени свободного движения между столкновениями.

Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) устанавливает связи между макро- и микропараметрами идеального газа. Основное уравнение МКТ выражает выражает связь давления газа со средней кинетической энергией поступательного движения молекул. Давление газа на стенки сосуда является результатом многочисленных ударов молекул. При каждом ударе стенка получает силовой импульс, величина которого зависит от скорости молекул и, следовательно, от энергии их движения. При огромном числе ударов создается постоянное давление газа на стенку. Число ударов зависит от концентрации молекул n. Таким образом, можно ожидать, что давление газа связано с концентрацией молекул и с энергией их движения. Получим основное уравнение МКТ.

Рассмотрим сферический объём радиуса R, в котором находится N молекул идеального газа. Рассмотрим движение одной из них. Допустим, что молекула двигалась прямолинейно с импульсом ударилась о стенку под углом ψ к нормали и отскочила от неё под тем же углом, имея импульс . Найдём импульс, переданный молекулой стенке при ударе. Из закона сохранения импульса:

Т. к. удар упругий, и = 0, поэтому направлен по нормали к стенке и по модулю равен:

.

Путь, который молекула проходит от одного удара о стенку до другого, равен хорде АВ, т. е. величине 2Rcosψ.

Найдем число ударов молекулы о стенку за одну секунду. Оно равно отношению скорости молекулы к пути, проходимому молекулой от одного столкновения со стенкой до другого:

.

Сталкиваясь со стенками сосуда, одна молекула за одну секунду сообщает ей импульс

Суммарный импульс, сообщенный всеми N молекулами стенке сосуда за одну секунду будет равен

.

Из II закона Ньютона следует, что импульс, сообщённый за единицу времени стенке, численно равен силе, поэтому сила давления, действующая на поверхность сосуда, равна

.

Давление найдём, разделив силу на площадь поверхности сферического сосуда:

,

где – объём сосуда с газом.

Перепишем полученное равенство в виде:

Помножив и поделив правую часть на число молекул N в объёме V, получим:

или  (9)

Здесь введена величина – средняя квадратичная скорость, равная корню квадратному из суммы квадратов всех скоростей, делённой на число молекул:

.   (10)

Тогда

,   (11)
где n –концентрация молекул.

Это уравнение называется основным уравнением молекулярно-кинетической теории идеального газа.

Получим связь давления со средней кинетической энергией поступательного движения молекулы

.   (12)

Из формулы (11) , следовательно:

.   (13)

Таким образом, давление идеального газа пропорционально произведению концентрации молекул на среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы. Это утверждение можно считать другой формулировкой основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.

Закон Дальтона.

Рассмотрим газ, состоящий из молекул различных веществ, который находится в объёме V. Вследствие хаотического теплового движения молекулы каждой компоненты смеси будут распределены по объёму равномерно, т.е. так как если бы остальные компоненты газа отсутствовали. Из–за постоянных соударений молекул друг с другом, сопровождающихся частичным обменом между ними импульсами и энергиями, в смеси устанавливается тепловое равновесие. Всё это приводит к тому, что давление каждой из компонент смеси не будет зависеть от присутствия остальных.

Тогда результирующее давление определяется суммарным давлением всех компонентов, т.е. для смеси газов справедлив закон Дальтона: давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов.

,   (14)
где k – номер газовой компоненты в смеси, Pk – ее парциальное давление, т.е. то давление, которое имел бы k–ый газ, если бы только он один занимал весь объём, занимаемый смесью.

Средняя квадратичная скорость молекул.

Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории можно получить формулу для расчета средней квадратичной скорости молекул

.

Произведение массы одной молекулы m0 на число молекул в единице объема n равно плотности вещества r : r = m0×n.

Таким образом, . Отсюда следует, что

.   (15)