ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ
Молекулярно – кинетическая теория идеальных газов · Закон Бойля – Мариотта (изотермический процесс): при , , где – давление, Па; – объем, м3; – термодинамическая температура, К; – масса газа, кг. · Закон Гей-Люссака (изобарный процесс): , или при , ; · Закон Шарля (изохорный процесс): , или при , , где – температура по шкале Цельсия, °C; и – соответственно объем и давление при ; коэффициент 1/273 К-1; индексы 1 и 2 относятся к произвольным состояниям.
а) б) в) Рис. 2.
Состояние системы, находящейся в тепловом равновесии, изображают точкой на плоскости в прямоугольной системе координат, на осях которой откладывают в зависимости от условий задачи параметры: p, V (рис. 2. а); V, T (рис. 2. б); p, T (рис. 2. в). Равновесный процесс, в котором участвует газ, изображают в виде графиков между соответствующими параметрами p и V; V и T; p и T. На диаграммах (рис. 2. а, б, в) представлены графики изопроцессов в различных системах координат. · Закон Дальтона для давления смеси п идеальных газов , где – парциальное давление -го компонента смеси. · Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона – Менделеева) (для 1 моль газа), (для произвольной массы газа), где – молярный объем, м3/моль; Дж/(моль×К) – молярная универсальная газовая постоянная; – молярная масса газа, кг/моль; – масса газа, кг; – количество вещества, моль. · Зависимость давления газа от концентрации п молекул и температуры , где – постоянная Больцмана ( R/Na, – постоянная Авогадро); n = N/V – концентрация молекул, м-3. · Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов , или , или , где – средняя квадратичная скорость молекул; – суммарная кинетическая энергия поступательного движения всех молекул газа; п – концентрация молекул; – масса одной молекулы; – масса газа; N – число молекул в объеме газа V. · Скорость молекул: наиболее вероятная ; средняя квадратичная ; средняя арифметическая . · Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы идеального газа 0 = 3kT/2. · Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям , где – функция распределения молекул по скоростям, которая определяет относительное число молекул из общего числа N молекул, скорости которых лежат в интервале от до . · Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по энергиям теплового движения , где – функция распределения молекул по энергиям теплового движения, которая определяет относительное число молекул из общего числа N молекул, имеющие кинетические энергии , заключенные в интервале от до . · Барометрическая формула , где и давление газа на высоте и . · Распределение Больцмана во внешнем потенциальном поле , где п и – концентрация молекул на высоте и ; – потенциальная энергия молекулы в поле тяготения. · Среднее число соударений, испытываемых молекулой газа за 1 с: , где –эффективный диаметр молекулы; п – концентрация молекул; – средняя арифметическая скорость молекул. · Средняя длина свободного пробега молекул газа . · Закон теплопроводности Фурье , где – теплота, прошедшая посредством теплопроводности через площадь за время ; – градиент температуры; – теплопроводность: , где – удельная теплоемкость газа при постоянном объеме; ρ – плотность газа; – средняя арифметическая скорость теплового движения его молекул; – средняя длина свободного пробега молекул. · Закон диффузии Фика , где – масса вещества, переносимая посредством диффузии через площадь за время ; – градиент плотности, – диффузия: . · Закон Ньютона для внутреннего трения (вязкости) , где – сила внутреннего трения между движущимися слоями площадью ; – градиент скорости; – динамическая вязкость Па×с: . Основы термодинамики
· Средняя кинетическая энергия поступательного движения, приходящаяся на одну степень свободы молекул, . · Средняя энергия молекулы , где – сумма поступательных, вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы . · Внутренняя энергия идеального газа , где – количество вещества; – масса газа; – молярная масса газа; – универсальная газовая постоянная. · Первое начало термодинамики , где – количество теплоты, сообщенное системе или отданное ею; – изменение ее внутренней энергии; – работа системы против внешних сил. · Первое начало термодинамики для малого изменения состояния системы . · Связь между молярной и удельной теплоемкостями газа , где – молярная масса газа. · Молярные теплоемкости газа при постоянном объеме и постоянном давлении , . · Уравнение Майера . · Изменение внутренней энергии идеального газа . · Работа, совершаемая газом при изменении его объема: . · Полная работа при изменении объема газа , где и – соответственно начальный и конечный объемы газа. · Работа газа: при изобарном процессе или ; при изотермическом процессе или . · Уравнение адиабатного процесса (уравнение Пуассона) , , , где Cp/CV = (i + 2)/i – показатель адиабаты. · Работа в случае адиабатного процесса , или , где , , и , – соответственно начальные и конечные температура и объем газа. · Термический коэффициент полезного действия для кругового процесса (цикла) , где – количество теплоты, полученное системой; – количество теплоты, отданное системой; – работа, совершаемая за цикл. · Термический коэффициент полезного действия цикла Карно , где – температура нагревателя; – температура холодильника. · Изменение энтропии при равновесном переходе из состояния 1 в состояние 2 . Статистическое толкование энтропии приводит к расчетной зависимости , где – постоянная Больцмана, ; – термодинамическая вероятность. Для одного моля идеального газа , где – изохорная молярная теплоемкость газа, – универсальная газовая постоянная, – молярный объем, – энтропия одного моля, принятая за начало отсчета.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (607)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |