Молекулярно-кінетична теорія ідеального газу презентация

Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу для тиску.
Середня кінетична енергія молекул.
Молекулярно-кінетичне тлумачення абсолютної температури.
Середнє число зіткнень і середня довжина вільного пробігу молекул.
Закон рівномірного розподілу енергії за ступенями вільності молекул.
Внутрішня енергія ідеального газу.

Молекулярна фізика і термодинаміка – розділи фізики, в яких вивчаються макроскопічні процеси в тілах, що зв’язані з великою кількістю атомів і молекул, з яких складаються тіла.
Для дослідження цих процесів використовують два методи: статистичний (молекулярно-кінетичний) і термодинамічний.
Молекулярна фізика вивчає будову і властивості речовини, виходячи з молекулярно-кінетичних уявлень про те, що всі тіла складаються з атомів і молекул, які перебувають у неперервному тепловому русі.
Термодинаміка – розділ фізики, що вивчає загальні властивості макроскопічних систем, що знаходяться в стані термодинамічної рівноваги, і процеси переходу між цими станами.
Термодинамічна система – сукупність макроскопічних тіл, які взаємодіють і обмінюються енергією як між собою, так і з іншими тілами.

У молекулярно-кінетичній теорії користуються моделлю ідеального газу, що задовольняє такі умови:
1) власний об’єм молекул газу нехтовно малий порівняно з об’ємом посудини;
2) між молекулами газу відсутні сили взаємодії;
3) зіткнення молекул газу між собою і з стінками посудини абсолютно пружні.
Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу для тиску:
Величина vср.кв. називається середньою квадратичною швидкістю.

Середня кінетична енергія молекул
Отже, середня кінетична енергія поступального руху молекул ідеального газу залежить тільки від його абсолютної температури, <εк> прямо пропорційна до Т.

Абсолютна температура є міра середньої кінетичної енергії поступального руху молекул.
де k=1,38*10-23 Дж/К стала Больцмана

Мінімальна відстань, на яку зближуються при зіткненні центри двох молекул, називається ефективним діаметром молекули.
Середнє число зіткнень молекули за одиницю часу дорівнюватиме:
де n - концентрація молекул.
Середня відстань між послідовними зіткненнями молекули називається середня довжина вільного пpoбiгу
Середнє число зіткнень і середня довжина вільного пробігу молекул.

Закон рівномірного розподілу енергії за ступенями вільності молекул.
Числом ступенів вільності називають найменше число координат, які необхідно задати для того, щоб повністю визначити положення тіла у просторі, або кількість незалежних рухів, які може виконувати тіло.
Молекула одноатомного газу, що довільно рухається у просторі, має три ступені вільності (x,y,z).
Молекула двоатомного газу має п'ять ступенів вільності (три ступені вільності будуть поступальними, а дві – обертальними навколо осей )
Триатомна і багатоатомні нелінійні молекули мають 6 ступенів вільності – 3 поступальних і 3 обертальних

Закон Больцмана про рівномірний розподіл енергій за ступенями вільності молекул:
Для статичної системи, що перебуває у стані термодинамічної рівноваги, на кожний поступальний і обертальний ступінь вільності припадає в середньому кінетична енергія, що дорівнює kT/2, а на кожний коливний ступінь вільності – в середньому енергія kT.

Внутрішня енергія – це енергія хаотичного (теплового) руху мікрочастинок системи (молекул, атомів, електронів, ядер і тощо) і енергія взаємодії цих частинок.
До внутрішньої енергії не належать кінетична енергія системи як цілого і потенціальна енергія системи у зовнішніх полях.
Для моля ідеального газу внутрішня енергія дорівнює сумі кінетичних енергій молекул:
Внутрішня енергія ідеального газу.

Теплота, надана системі, витрача¬єть¬ся на збільшення її внутрішньої енергії і на виконання системою роботи проти зов¬ніш¬ніх сил.
Теплота ніколи не може переходити сама собою від тіл з нижчою температурою до тіл з вищою температурою.
Неможливо побудувати та¬ку періодично діючу теплову машину, яка, отримавши ззовні деяку кількість теп¬ло¬ти при довільній температурі, цілком пе¬ре¬творювала би її в механічну роботу і при цьо¬му поверталась би точно у вихідний стан.
Перший закон термодинаміки
Другий закон термодинаміки