Содержание
- 2. Из формул (1) и (2) следует: (3) Здесь – масса одной молекулы. N – число молекул
- 3. 2. Статистический метод исследования. Средние значения. Статистический метод – метод исследования систем из большого числа частиц,
- 4. Средний импульс частиц позволяет определить давление. Давление - величина, численно равная средней силе, действующей со стороны
- 5. 3. Состояния и процессы в системах Состояние системы, состоящей из большого числа частиц, можно описывать двумя
- 6. Итак, состоянием теплового равновесия называется стационарное состояние термодинамически изолированной системы. В состоянии равновесия системы все ее
- 7. Обратимым процессом называется процесс, при котором система может проходить одну и ту же непрерывную последовательность равновесных
- 8. 4. Идеальный газ. Уравнение состояния. Идеальным газом называется система частиц, собственными размерами которых по сравнению со
- 9. 5. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Уравнение Менделеева-Клапейрона Пусть в сосуде объемом находится идеальный газ
- 10. При каждом соударении молекула, движущаяся перпендикулярно стенке, передает ей импульс . . В среднем по направлению
- 12. Скачать презентацию
Из формул (1) и (2) следует:
(3)
Здесь – масса одной молекулы. N
Из формул (1) и (2) следует:
(3)
Здесь – масса одной молекулы. N
2. Между частицами в телах существуют силы взаимодействия - отталкивания и притяжения.
Силы взаимодействия между частицами по своей физической природе имеют электростатический (кулоновский) характер.
3. Частицы вещества находятся в беспрерывном хаотическом движении.
Хаотическое движение частиц описывается статистическими (вероятностными) закономерностями и называется тепловым.
4. Хаотичность движения частиц была открыта англичанином Броуном (Броуновское движение).
2. Статистический метод исследования. Средние значения.
Статистический метод – метод исследования систем
2. Статистический метод исследования. Средние значения.
Статистический метод – метод исследования систем
Свойства и поведение каждой частицы внутри системы описываются физическими величинами, которые называются микроскопическими параметрами (масса, значения координат и импульсов отдельных молекул и т.д.).
Макроскопическим параметром называется физическая величина, характеризующая какое-либо свойство системы частиц как целого или ее отдельной макроскопической части. Макроскопические параметры определяют усредненную картину движения частиц. Они имеют смысл средних значений физических величин.
Рассмотрим некоторые из важнейших макроскопических параметров и их связь с усредненными микропараметрами.
Плотность вещества - величина, численно равная массе, приходящейся в среднем на единицу объема системы:
(4)
где - среднее число частиц в единице объема вещества (концентрация). Соотношение (4) справедливо для системы, состоящей из частиц одного сорта. Среднее число частиц в некотором малом, но макроскопическом объеме определяет плотность вещества в этом объеме.
Средний импульс частиц позволяет определить давление.
Давление - величина, численно равная средней
Средний импульс частиц позволяет определить давление.
Давление - величина, численно равная средней
Степень нагретости системы определяется макроскопическим параметром - температурой, которая является мерой интенсивности теплового движения частиц. В случае классического описания движения частиц системы температура определяется соотношением Больцмана
(5)
и называется абсолютной. Здесь - средняя кинетическая энергия поступательного движения одной частицы; - постоянная Больцмана.
Все макроскопические параметры испытывают многочисленные относительно малые случайные отклонения от средних значений, называемые флуктуациями. В этих случайных отклонениях и проявляется статистический смысл макроскопических параметров.
3. Состояния и процессы в системах
Состояние системы, состоящей из большого числа
3. Состояния и процессы в системах
Состояние системы, состоящей из большого числа
- либо с помощью полного набора независимых микроскопических параметров всех частиц системы,
- либо с помощью небольшого количества независимых макроскопических параметров, которые в таком случае называются параметрами состояния.
В соответствии с этими способами описания различают микро- и макро- состояния системы.
Микроскопическое состояние системы определено, если заданы все независимые микропараметры частиц системы;
Макроскопическое состояние системы определено, если задан полный набор независимых макроскопических параметров системы.
Стационарным называется установившееся (все макроскопические изменения в системе закончены) в результате перехода системы из одного состояния в другое состояние при постоянных внешних условиях.
Если при неизменных внешних условиях через границы системы не переносится энергия, импульс, вещество и электрический заряд, то система называется термодинамически изолированной, и в таком случае она приходит в состояние теплового или термодинамического равновесия. Будем такие состояния называть просто равновесными.
Итак, состоянием теплового равновесия называется стационарное состояние термодинамически изолированной системы. В
Итак, состоянием теплового равновесия называется стационарное состояние термодинамически изолированной системы. В
Процесс установления равновесного состояния называется релаксацией, а характерное время такого перехода - временем релаксации. Любые другие состояния, не подчиняющиеся данному определению, называются неравновесными.
Переход системы из одного макроскопического состояния в другое называется процессом. При этом система должна проходить ряд последовательных неравновесных состояний. Реально любой процесс, связанный с нарушением равновесного состояния, является неравновесным.
Равновесным (квазистатическим) называют процесс, представляющий собой непрерывную последовательность равновесных состояний. На диаграмме состояний равновесный процесс изображается непрерывной кривой (рис. 1.1, кривая 1А2).
Обратимым процессом называется процесс, при котором система может проходить одну и
Обратимым процессом называется процесс, при котором система может проходить одну и
PS. Отметим, что любой равновесный процесс обратимый.
Круговым (циклическим) процессом называется такой, при котором после каких-либо макроскопических изменений система переходит в исходное состояние.
Часто макроскопические системы участвуют в процессах, при которых один из макроскопических параметров остается постоянным. Такие процессы называются изопроцессами. Примерами изопроцессов являются: изотермический ( ), изобарный ( ) , изохорный ( )и т.д.
4. Идеальный газ. Уравнение состояния.
Идеальным газом называется система частиц, собственными размерами
4. Идеальный газ. Уравнение состояния.
Идеальным газом называется система частиц, собственными размерами
Для газообразных и жидких систем свойства равновесного состояния описываются давлением , объемом и температурой , поэтому эти параметры называются параметрами состояния (макроскопические).
Функцией состояния системы называется такая функция, приращение которой определяется только начальными и конечными параметрами равновесных состояний и не зависит от вида процесса, по которому система совершала переход между двумя равновесными состояниями. Пример.
Уравнением состояния называется математическая связь между равновесными значениями параметров состояния.
Уравнение состояния можно записать в общем(неявном) виде:
(6)
Явный вид функции состояния может быть найден только для простейших моделей систем частиц, в частности, для самой простой газовой модели – идеального газа.
5. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Уравнение Менделеева-Клапейрона
Пусть в сосуде
5. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Уравнение Менделеева-Клапейрона
Пусть в сосуде
Концентрация молекул в газе по
определению , где – полное число
молекул в сосуде.
Если при соударениях со стенками за время элементарной площадке стенки сосуда передается импульс , то давление газа, оказываемое им на стенку сосуда, определится как средняя сила, действующая на единичную площадку
(7).
При каждом соударении молекула, движущаяся перпендикулярно стенке, передает ей импульс .
При каждом соударении молекула, движущаяся перпендикулярно стенке, передает ей импульс .
Заменяя скорость одной молекулы на ее среднее значение и, подставляя в (7), получим выражение для давления
(8)
Представив (8) в виде
а также, вспомнив молекулярно-кинетическое толкование температуры (5), получаем следующее уравнение для давления идеального газа
(9)
Выражение (9) называется основным уравнением молекулярно-кинетической теории для давления идеального газа.