Температура и внутренняя энергия. Молекулярная физика

Молекулярная физика.

Тепловое движение молекул.МОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.Агрегатные состояния в-ва.Идеальный газ.

Молекулярная физика –раздел физики ,изучающий строение и свойства в-ва.Любое тело-твердое,жидкое,газообразное-состоит из большого количества малых обособленных частиц-молекул.Молекулы всякого в-ва находятся в беспорядочном ,хаотическом не имеющих направления движении.Его интенсивность зависит от температуры в-ва.Д-во существования хаотического движения молекул –броуновское движение.Оно заключается в том ,что малые взвешенные в жидкости частицы всегда находятся в состоянии непрерывного движения,и не зависят от внешних причин. Теплово́е движе́ние — процесс хаотического (беспорядочного) движения частиц, образующих вещество. Чаще всего рассматривается тепловое движение атомов и молекул.

Хаотичность — важнейшая черта теплового движения. Важнейшими доказательствами существования движения молекул является Броуновское движение и диффузия.

Межмолекулярное взаимодействие — взаимодействие между электрически нейтральными молекулами или атомами.Межмолекуляреное взаимодействие имеет электрическую природу и складывается из сил притяжения и отталкивания.

Агрега́тное состоя́ние — состояние вещества, характеризующееся определёнными качественными свойствами: способностью или неспособностью сохранять объём иформу

, наличием или отсутствием дальнего и ближнего порядка и другими. Изменение агрегатного состояния может сопровождаться скачкообразным изменением свободной энергии, энтропии, плотности и других основных физических свойств.^[1].

Выделяют три основных агрегатных состояния: твёрдое тело, жидкость и газ.

Изменения агрегатного состояния это термодинамические процессы, называемые фазовыми переходами. Выделяют следующие их разновидности: из твёрдого в жидкое —плавление; из жидкого в газообразное — испарение и кипение; из твёрдого в газообразное — сублимация; из газообразного в жидкое или твёрдое — конденсация.

Твердое-Состояние, характеризующееся способностью сохранять объём и форму. Атомы твёрдого тела совершают лишь небольшие колебания вокруг состояния равновесия.

Жидкость-Состояние вещества, при котором оно обладает малой сжимаемостью, то есть хорошо сохраняет объём, однако неспособно сохранять форму. Жидкость легко принимает форму сосуда, в который она помещена. Атомы или молекулы жидкости совершают колебания вблизи состояния равновесия.

Газ-Состояние, характеризующееся хорошей сжимаемостью, отсутствием способности сохранять как объём, так и форму. Газ стремится занять весь объём, ему предоставленный. Атомы или молекулы газа ведут себя относительно свободно, расстояния между ними гораздо больше их размеров.

Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями. Различают классический идеальный газ (его свойства выводятся из законов классической механики и описываются статистикой Больцмана) и квантовый идеальный газ (свойства определяются законами квантовой механики, описываются статистиками Ферми — Дирака или Бозе — Эйнштейна

).

Температура и внутренняя энергия.

Внутренняя энергия-энергия тела за вычетом кинетической энергии тела как целого ипотенциальной энергии тела во внешнем поле сил. внутренняя энергия складывается из кинетической энергии хаотическогодвижения молекул, потенциальной энергии взаимодействия между ними и внутримолекулярной энергии. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.

Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии:

где

§ — подведённая к телу теплота, измеренная в джоулях

§ — работа, совершаемая телом против внешних сил, измеренная в джоулях

Температу́ра-скалярная физическая величина. характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.В быту применяется междунаврподная практическая температурная шкала-Цельсия.Единица абсолютной температуры –называются кельвином.

2.Уравнение состояния идеального газа.(менделеева-Клайперона).Частные случаи уравнения состояния.Графическое изображение.

Уравнение состоянияидеального газа ( или уравнение Клапейрона — Менделеева) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температуройидеального газа. Уравнение имеет вид:

где

§ — давление,

§ — молярный объём,

§ — универсальная газовая постоянная

§ — абсолютная температура,К

Частные случаи:

1. Если T = const, то pV = const (изотермический процесс) или

2. Если V = const, то (изохорический процесс) или:

3. Если p = const, то (изобарический процесс) или:

(рисунок еще с сайта скачать)