Вход через социальные сети

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов

Тип Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Тема форума Сложение гармонических колебаний

Только начинаю решать задачи на эту тему, дали вот такую вот задачу:

Точка одновременно...

- mer_zull 21 20.04.2018 at 09:15 by mer_zull
Тема форума Где сила тяжести в формуле полной механической энергии пружинного маятника?

Мне надо выяснить почему в формуле полной механической энергии пружинного маятника нету...

7 / - SergeyBerezovsky 247 15.04.2018 at 16:44 by blandux
Тема форума Поляризация плоского конденсатора

Описание моей проблемы: Я решаю задачу, мне надо найти поверхностную плотность...

- SergeyBerezovsky 84 15.04.2018 at 15:16 by SergeyBerezovsky
Тема форума Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра (нити)...

Есть такие слова: "Бесконечный цилиндр радиуса R заряжен равномерно; линейная плотность заряда...

52 / - SergeyBerezovsky 2 406 14.04.2018 at 19:08 by zykov
Тема форума Какой материал максимально нагревается при солнечной радиации? (всех видах солнечной радиации?)

Здравствуйте) 
Вопрос в названии темы.
Приходит на ум - графит... возможно, есть что...

13 / - phi.sag 346 13.04.2018 at 10:53 by dust1939
Тема форума Вопросы по термодинамике (о ее величинах), механике и электростатики

Всем привет, хотелось бы обсудить следующие вопросы, знатоки или же, люди, компетентные в них,...

- vocheeeg 105 12.04.2018 at 23:36 by vocheeeg
Тема форума Помогите, не сходится энергетический баланс

Имеется резервуар с идеальным газом.  Давление газа в резервуаре Р1. Через сопло (узкое...

8 / - dm.tarnovskiy 518 03.04.2018 at 19:01 by zykov
Тема форума Импульс электрического тока

Пусть мы бросили кусок меди с какой-то начальной скоростью. Этот кусок сталкивается с неким...

55 / - Таланов 7 801 12.03.2018 at 13:06 by boris122
Тема форума Распределение Максвелла по скоростям

Решаю задачу (см. рис.), которую дал преподаватель в вузе и при её защите, он задал мне вопрос...

22 / - AndreyAbramovi4 3 430 05.03.2018 at 23:20 by peregoudov
Тема форума Как радиоволны отражаются от ионосферы?

Как радиоволны отражаются от ионосферы?

Кто знает где внятно расписан механизм отражения...

2 / - sopov.48 450 03.03.2018 at 11:57 by boris122
Тема форума Блоки с растяжимой нитью

Не могу понять куда двигаться в данной задаче (см, рис,). Суть в том, что нити в задачах обычно...

7 / - AndreyAbramovi4 1 161 02.03.2018 at 13:26 by AndreyAbramovi4
Тема форума Расчет погружения тела в вязкую жидкость

Друзья, пожалуйста, помогите информацией/литературой/добрым советом.

Нужно сделать...

- pankovdmitry 482 27.02.2018 at 23:09 by pankovdmitry
Тема форума Тема для конференции по физике

Добрый вечер! В скором времени в моем ВУЗе намечается конференция по физике, в которой я хотел...

6 / - Igirinsky 948 24.02.2018 at 00:39 by boris122
Тема форума Вернётся ли тело на Землю?
Здраствуйте. Может, мой вопрос покажется наивным, но я столкнулась с этим при расчёте одной задачи...
8 / - GEPIDIUM 1 545 21.02.2018 at 17:06 by dust1939
Тема форума Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

На каком принципе...

25 / - sopov.48 3 808 08.02.2018 at 21:49 by boris122
Тема форума GPS и ОТО

Здравствуйте. Хотелось бы обсудить следующее.

Множество раз я читал и слышал о том...

29 / - lermont 4 526 30.01.2018 at 13:48 by boris122
Тема форума Какие есть этому объяснения?

Берём данные здесь:...

12 / - sopov.48 3 459 08.01.2018 at 17:12 by zykov
Тема форума Мнения о теории Сергея Сипарова

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Давно хотел поинтересоваться Вашими мнениями о теории...

14 / - Солярис 6 116 29.12.2017 at 13:07 by Таланов
Тема форума Рождение электрон-позитронной пары в кулоновском поле ядра

Допустим ядро двигается с ускорением навстречу фотону. Оказавшись в...

- arman.armenpress 648 27.12.2017 at 16:21 by arman.armenpress
Тема форума Ответы на два этих вопроса дадут основание для сомнений

Полагаю, что КОНКРЕТНЫЕ ответы на два этих вопроса дадут основание для определённых сомнений....

21 / - sopov.48 6 088 22.12.2017 at 14:08 by sopov.48
Тема форума Помогите с решением задачи , прошу

В однородном магнитном поле с индукцией 2Тл вертикально вверх движется горизонтальный прямой...

- Kirill.mr76 717 20.12.2017 at 22:05 by Kirill.mr76
Тема форума Ответ: Баланс мощностей

помогите рассчитать здесь баланс мощностей

- tatyana.akhnetz... 677 19.12.2017 at 20:27 by tatyana.akhnetz...
Тема форума Помогите дать ответ, какие это атомы и что происходит на картинках?

Есть картинки, зарисовки, на которых происходит какой то процесс. В зарисовках есть непонятные...

17 / - starkindustry 2 758 19.12.2017 at 11:09 by blandux
Тема форума Невесомость внутри сферы

Добрый день.

Возник такой вопрос. Если внутри полой сферы в любой точке гравитация на...

2 / - onlyfoistock 1 094 18.12.2017 at 10:59 by dust1939
Тема форума Нарушение закона сохранения энергии №2

Всем доброго времени суток!

Вот есть такая замечательная картинка (иллюстрация), которая...

48 / - lermont 5 313 02.12.2017 at 06:14 by zykov
  • 299страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 294страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
Название темы Ответов Автор Просмотров Последнее сообщение
Сложение гармонических колебаний

Только начинаю решать задачи на эту тему, дали вот такую вот задачу:

Точка одновременно...

- mer_zull 21 20.04.2018 at 09:15 by mer_zull
Где сила тяжести в формуле полной механической энергии пружинного маятника?

Мне надо выяснить почему в формуле полной механической энергии пружинного маятника нету...

7 / - SergeyBerezovsky 247 15.04.2018 at 16:44 by blandux
Поляризация плоского конденсатора

Описание моей проблемы: Я решаю задачу, мне надо найти поверхностную плотность...

- SergeyBerezovsky 84 15.04.2018 at 15:16 by SergeyBerezovsky
Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра (нити)...

Есть такие слова: "Бесконечный цилиндр радиуса R заряжен равномерно; линейная плотность заряда...

52 / - SergeyBerezovsky 2 406 14.04.2018 at 19:08 by zykov
Какой материал максимально нагревается при солнечной радиации? (всех видах солнечной радиации?)

Здравствуйте) 
Вопрос в названии темы.
Приходит на ум - графит... возможно, есть что...

13 / - phi.sag 346 13.04.2018 at 10:53 by dust1939
Вопросы по термодинамике (о ее величинах), механике и электростатики

Всем привет, хотелось бы обсудить следующие вопросы, знатоки или же, люди, компетентные в них,...

- vocheeeg 105 12.04.2018 at 23:36 by vocheeeg
Помогите, не сходится энергетический баланс

Имеется резервуар с идеальным газом.  Давление газа в резервуаре Р1. Через сопло (узкое...

8 / - dm.tarnovskiy 518 03.04.2018 at 19:01 by zykov
Импульс электрического тока

Пусть мы бросили кусок меди с какой-то начальной скоростью. Этот кусок сталкивается с неким...

55 / - Таланов 7 801 12.03.2018 at 13:06 by boris122
Распределение Максвелла по скоростям

Решаю задачу (см. рис.), которую дал преподаватель в вузе и при её защите, он задал мне вопрос...

22 / - AndreyAbramovi4 3 430 05.03.2018 at 23:20 by peregoudov
Как радиоволны отражаются от ионосферы?

Как радиоволны отражаются от ионосферы?

Кто знает где внятно расписан механизм отражения...

2 / - sopov.48 450 03.03.2018 at 11:57 by boris122
Блоки с растяжимой нитью

Не могу понять куда двигаться в данной задаче (см, рис,). Суть в том, что нити в задачах обычно...

7 / - AndreyAbramovi4 1 161 02.03.2018 at 13:26 by AndreyAbramovi4
Расчет погружения тела в вязкую жидкость

Друзья, пожалуйста, помогите информацией/литературой/добрым советом.

Нужно сделать...

- pankovdmitry 482 27.02.2018 at 23:09 by pankovdmitry
Тема для конференции по физике

Добрый вечер! В скором времени в моем ВУЗе намечается конференция по физике, в которой я хотел...

6 / - Igirinsky 948 24.02.2018 at 00:39 by boris122
Вернётся ли тело на Землю?
Здраствуйте. Может, мой вопрос покажется наивным, но я столкнулась с этим при расчёте одной задачи...
8 / - GEPIDIUM 1 545 21.02.2018 at 17:06 by dust1939
Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

Каким образом определяют, что фотон имеет свойство (признак) волны?

На каком принципе...

25 / - sopov.48 3 808 08.02.2018 at 21:49 by boris122
GPS и ОТО

Здравствуйте. Хотелось бы обсудить следующее.

Множество раз я читал и слышал о том...

29 / - lermont 4 526 30.01.2018 at 13:48 by boris122
Какие есть этому объяснения?

Берём данные здесь:...

12 / - sopov.48 3 459 08.01.2018 at 17:12 by zykov
Мнения о теории Сергея Сипарова

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Давно хотел поинтересоваться Вашими мнениями о теории...

14 / - Солярис 6 116 29.12.2017 at 13:07 by Таланов
Рождение электрон-позитронной пары в кулоновском поле ядра

Допустим ядро двигается с ускорением навстречу фотону. Оказавшись в...

- arman.armenpress 648 27.12.2017 at 16:21 by arman.armenpress
Ответы на два этих вопроса дадут основание для сомнений

Полагаю, что КОНКРЕТНЫЕ ответы на два этих вопроса дадут основание для определённых сомнений....

21 / - sopov.48 6 088 22.12.2017 at 14:08 by sopov.48
Помогите с решением задачи , прошу

В однородном магнитном поле с индукцией 2Тл вертикально вверх движется горизонтальный прямой...

- Kirill.mr76 717 20.12.2017 at 22:05 by Kirill.mr76
Ответ: Баланс мощностей

помогите рассчитать здесь баланс мощностей

- tatyana.akhnetz... 677 19.12.2017 at 20:27 by tatyana.akhnetz...
Помогите дать ответ, какие это атомы и что происходит на картинках?

Есть картинки, зарисовки, на которых происходит какой то процесс. В зарисовках есть непонятные...

17 / - starkindustry 2 758 19.12.2017 at 11:09 by blandux
Невесомость внутри сферы

Добрый день.

Возник такой вопрос. Если внутри полой сферы в любой точке гравитация на...

2 / - onlyfoistock 1 094 18.12.2017 at 10:59 by dust1939
Нарушение закона сохранения энергии №2

Всем доброго времени суток!

Вот есть такая замечательная картинка (иллюстрация), которая...

48 / - lermont 5 313 02.12.2017 at 06:14 by zykov
  • 294страниц:
  • 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)