Кинетическая теория идеальных газов

М.П. Сарина. Механика, молекулярная физика и термодинамика. Молекулярная физика и термодинамика

Кинетическая теория идеальных газов

Изучаются системы, состоящие из большого числа частиц

Законы поведения большого

Идеальный газ

Молекулы идеального газа –материальные точки

Молекулы движутся хаотично

Между столкновениями движение равномерное

Рассмотрим столкновение молекулы со стенками сосуда

m- масса молекулы

V- скорость молекулы

Давление

Вычислим импульс силы, передаваемый всеми молекулами стенке сосуда

Z

Х

Y

За время Δt к

Вычислим количество молекул (N), которые ударятся о стенку за время Δt

Каждая молекула передает стенке импульс

Все молекулы передают импульс

Давление, оказываемое на стенку

Если в газе содержится N молекул, движущихся со скоростями V1, V2,V3…,

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории

ТЕМПЕРАТУРА

Температура – величина, характеризующая тепловое равновесие
Особенности
1) температура не аддитивна
2) температурную шкалу

Выбирают 2 реперные точки (температура кипения воды и таяния льда) и

Шкала Кельвина

Шкала Цельсия

Опытные законы идеального газа

Закон Бойля -Мариотта

P

V

Изотермический процесс

Закон Гей-Люссака

P

V

Изобарический процесс

P

V

Изохорический процесс

Закон Авогадро

При одинаковом давлении и температуре в равных объемах газов содержится

Закон Дальтона

Давление смеси газов равно сумме парциальных давлений
Парциальное давление – давление

Уравнение Клапейрона –Менделеева (уравнение состояния идеального газа)

m- масса газа

R= 8,31 Дж/(моль·К)

Для 1 моля

k- постоянная Больцмана

N- количество молекул

Число степеней свободы

Число степеней свободы- количество независимых переменных, полностью определяющих положение

Одноатомный газ
Молекула – материальная точка

Z

Х

Y

Три поступательных степени свободы

Двухатомный газ

Z

Х

Y

Три поступательных степени свободы

Две вращательных степени свободы

Трехатомный газ

Z

Х

Y

Три поступательных степени свободы

Три вращательных степени свободы

Для реальных молекул необходимо учитывать колебательные степени свободы

Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы

Для системы, находящейся в тепловом