Презентация на тему Молекулярно-кинетические представления о строении тел (лекция № 10)

– М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. – 368

Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001

Сивухин Д.В. Общий курс физики. Том II. Термодинамика и молекулярная физика. — М.: Наука, 1975—1990.

изучения являются системы, состоящие из очень большого числа частиц,

Макросистема – система, имеющая массу, сравнимую с массой окружающих нас предметов и тел.

Микрочастица – частица, масса которой сравнима с массой атомов.

механики (затруднительно из-за большого числа взаимодействующих частиц – требуется

вероятностей, а в качестве основной применяемой величины выступает функция

При этом не требуется знания характера соударения микрочастиц, их начальных условий движения и точного решения уравнений динамики для всех микрочастиц.

Молекулярная (статистическая) физика изучает те свойства вещества, которые обусловлены его молекулярным строением.

а лишь такими средними величинами, которые характеризуют движение совокупности

Основные положения

1. Все тела состоят из молекул.

2. Все молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

3. Между молекулами существуют силы притяжения и отталкивания.

Молекула – наименьшая частица вещества, сохраняющая все его химические свойства.

независимо от конкретной физической природы их микрочастиц.
Термодинамический метод

представления о строении системы (вещества) и физическая природа самой

(паскаль),

(кельвин).

энергии.
Подразделяют равновесную термодинамику и неравновесную термодинамику или термодинамику

Термодинамическая система – тело или несколько тел. Между ними или другими телами происходит перетекание энергии и вещества. Для описания изменений такой системы тел кроме законов механики требуется применение законов термодинамики.

стенки системы.
Замкнутая термодинамическая система – нет обмена энергией

Адиабатная термодинамическая система (адиабатически изолированная система) – система, которая не обменивается теплом с термодинамическими телами.

параметры – давление p, объем V, абсолютная температура T,

В большинстве термодинамических задач трех параметров достаточно для описания состояния термодинамической системы.

если при сохранении внешних условий параметры состояния являются установившимися

Мы рассматриваем такие равновесные системы.

утверждает, что изолированная термодинамическая система (предоставленная себе самой) стремится

1. Если две термодинамические системы, имеющие тепловой контакт, находятся

2. Если какая-либо термодинамическая система находится в термодинамическом равновесии с двумя другими системами, то и эти две системы находятся в термодинамическом равновесии др. с другом.

метод использует параметры состояния. А термодинамический метод часто не

ней происходит термодинамический процесс.
Переход из одного термодинамического состояния

Состояние системы можно изобразить точкой на термодинамических плоскостях (pV, pT, TV). Т.к. параметры состояния взаимосвязаны, для изображения состояния достаточно двух параметров. Линия изображает процесс.

те же состояния как в прямой, так и в

Равновесный процесс является обратимым.

собой непрерывную последовательность равновесных состояний системы.

Круговой или циклический – термодинамический процесс, в ходе которого система возвращается в исходное состояние.

данном состоянии обладает внутренней энергией.
Внутренняя энергия U тела

Внутренняя энергия U – функция состояния, т.е. ее значения зависят только от термодинамических параметров в данном состоянии (в данный момент времени), но не от способа перехода в это состояние.

макросистемы.
Если при установлении теплового контакта между

Температура – функция внутренней энергии системы и обычно возрастает с увеличением внутренней энергии.

Теплопередача – передача энергии от одного тела к другому без переноса вещества и совершения механической работы.

Если две равновесные термодинамические системы находятся в тепловом контакте

2. Если какая-либо равновесная термодинамическая система имеет одну и ту же температуру с двумя другими системами, то эти три системы находятся в термодинамическом равновесии при одной и той же температуре.

Для этого используют некоторые особые точки.
По международному соглашению

Tтр = 273,16 К.

1 К = 1° С.

льда и кипения воды ≈ 100 кельвин.
Tпл =

Здесь t – температура по шкале Цельсия, T – температура по шкале Кельвина.

Температуру T = 0 называют абсолютным нулем, ему соответствует

Температура – это одна из макроскопических характеристик макросистемы. Она

к другому путем совершения работы одного тела над другим

Работа есть мера переданной от одного тела к другому механической энергии.

Работа, совершенная телом, считается положительной; работа, полученная телом – отрицательной.

теплового обмена между телами не связана с изменением внешних

Количество теплоты δQ – величина переданной от одного тела к другому энергии теплового движения молекул посредством теплообмена между телами.

Три основных способа теплообмена: конвекция; теплопроводность; излучение.

Теплота, полученная телом, считается положительной, отданная телом – отрицательной.

является идеальный газ:
1. молекулы идеального газа не взаимодействуют

2. в равновесном состоянии движения молекул полностью хаотично. Это позволяет в грубом приближении считать, что все молекулы движется только в направлениях x,y и z.

то в каждом из этих направлений движутся по n/3

Только в простейшем случае (для идеального газа) знаем связь параметров состояния.

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона).

которого она в общем случае совершает работу A, получает

внутренняя энергия системы изменяется на ΔU.

идет на приращение ΔU её внутренней энергии и на

(10.1)

где

Здесь U1 и U2 – внутренняя энергия системы в состояниях 1 и 2 соответственно.

системы; A < 0 – работа производится над системой.

Приращение внутренней энергии ΔU может иметь любой знак, в частности, быть равным нулю.

Рассмотрим элементарный процесс, для которого δQ – количество теплоты, поступающее в систему на элементарном участке процесса.