Термодинамика

Термодинамика

Распределение Максвелла Квантовая физика Задачи по курсу физики

Молекулы газа вследствие теплового движения испытывают многочисленные соударения друг с другом. При каждом соударении скорости молекул изменяются как по величине, так и по направлению. В результате в сосуде, содержащем большое число молекул, устанавливается некоторое статистическое распределение молекул по скоростям, зависящее от абсолютной температуры Т. При этом все направления векторов скоростей молекул оказываются равноправными (равновероятными), а величины скоростей подчиняются определенной закономерности. Распределение молекул газа по величине скоростей называется распределением Максвелла.

Если одновременно измерить скорости большого числа N молекул газа и выделить некоторый малый интервал скоростей от v до v+v, то в выделенный интервал v попадает некоторое число N молекул. На графике удобно изображать зависимость величины от скорости v. При достаточно большом числе N эта зависимость изображается плавной кривой, имеющей максимум при (наиболее вероятная скорость). Здесь m - масса молекулы, - постоянная Больцмана.

Основные представления молекулярно-кинетической теории вещества.

Диффузию в газах можно наблюдать если сосуд с пахучим газом открыть в помещении.

Моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько содержится атомов углерода в 0,012 кг углерода.

Возникает закономерный вопрос: какова масса одного моля вещества. Это уже зависит от самого вещества.

Микро- и макропараметры системы Техническая термодинамика (т/д) рассматривает закономерности взаимного превращения теплоты в работу.

Агрегатные состояния Всякое вещество может находиться в трёх агрегатных состояниях: в твёрдом, жидком и газообразном. Протонно-нейтронная структура ядра Спин, магнитный и электрический моменты ядер

Распределение Больцмана В присутствии гравитационного поля (или, в общем случае, любого потенциального поля) на молекулы газа действует сила тяжести.

Универсальное уравнение состояния идеального газа. Идеальным газом называется такой газ, у которого отсутствуют силы взаимного притяжения и отталкивания между молекулами и пренебрегают размерами молекул.

Давление Давление определяется силой, с которой газ давит на единицу площади стенки сосуда.

Шкала Фаренгейта применяется в некоторых странах (Англия, США) до сих пор. После Фаренгейта были предложены многие другие шкалы и конструкции термометров. >

Изопроцессы Следует отметить, что задолго до того, как уравнение состояния идеального газа было теоретически получено на основе молекулярно-кинетической модели, закономерности поведения газов в различных условиях были хорошо изучены экспериментально.

Зависимость между плотностью газа и его давлением Вспомним, что плотностью вещества называется масса, заключенная в единице объема.

Закон Шарля с точки зрения молекулярной теории Что происходит в микромире молекул, когда температура газа меняется, например когда температура газа повышается и давление его увеличивается?

Характерным параметром распределения Максвелла является так называемая среднеквадратичная скорость означает среднее значение квадрата скорости. В молекулярной физике доказывается, что

где - молярная масса.

Из выражения для среднеквадратичной скорости следует, что средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа есть

Характерными параметрами распределения Максвелла являются наиболее вероятная скорость υв, соответствующая максимуму кривой распределения, и среднеквадратичная скорость где – среднее значение квадрата скорости.

Формула для среднего давления газа на стенку сосуда запишется в виде

Это уравнение устанавливает связь между давлением p идеального газа, массой молекулы m0, концентрацией молекул n, средним значением квадрата скорости и средней кинетической энергией поступательного движения молекул. Его называют основным уравнением молекулярно-кинетической теории газов.

Таким образом, давление газа равно двум третям средней кинетической энергии поступательного движения молекул, содержащихся в единице объема.

Распределение Максвелла является одной из важнейших статистических закономерностей молекулярной физики.


На главную