Опорные конспекты по теме «Молекулярная физика»

Опорные конспекты по теме

«Молекулярная физика»

(10класс)
Основы молекулярно-кинетической теории (МКТ)

МКТ изучает свойства систем, состоящих из большого числа микроскопических частиц, характер движения и взаимодействия этих частиц.

 

Сформулированы на основе опытов

Основные положения МКТ	Доказательства
Вещество состоит из частиц	Делимость вещества, растворимость, парообразование (котёл с маслом, спирт с водой)
Частицы находятся в непрерывном хаотическом движении	Диффузия (распространение запахов), броуновское движение
Частицы взаимодействуют друг с другом	Склеивание, смачивание, плохая сжимаемость жидкостей

Приблизительные значения: размеры атомов D ~ 10­10 м

масса атомов m0 ~ 10­26 кг

Основные величины молекулярной физики

	Наименование величины	Обозначение	Формула	Единица измерения
1	Относительная молекулярная масса	Mr	m0С-масса атома углерода	-
2	Количество вещества			Моль
3	Число молекул			-
4	Молярная масса	М
5	Масса молекулы	m0		кг
6	Масса вещества	m		кг
7	Концентрация молекул	n
8	Средняя квадратичная скорость	Vкв
9	Средняя кинетическая энергия молекул			Дж

NA = 6.022·1023 1/моль - постоянная Авогадро

k = 1,38·10-23 Дж/К - постоянная Больцмана

Тепловое движение

беспорядочное (хаотичные) движение молекул в твердых телах, жидкостях и газах.

Силы взаимодействия между молекулами

Межмолекулярные силы
Силы отталкивания

Модель взаимодействия между двумя молекулами

 

При растяжении пружины шарики стремятся сблизиться

При сжатии отталкиваются

F

r

При r = 2r0 силы притяжения и отталкивания уравновешены

При r > 2r0 преобладают силы притяжения

При r < 2r0 преобладают силы отталкивания

Строение газообразных, жидких и твердых тел

	Газ	Жидкость	Твердое тело
Свойства вещества	Не сохраняет форму и объем, легко сжимаем	Сохраняет объем, не сохраняет форму, течет	Сохраняет объем и форму
Структура вещества	Беспорядок (хаос)	Ближний порядок	Дальний порядок
Характер теплового движения	Хаотическое движение	Сочетание колебаний молекул со скачком из одних временных положений равновесия в другие	Колебания частиц вблизи положений равновесия
Силы взаимодействия между молекулами	Недостаточны, чтобы удержать молекулы друг около друга	Способствует упорядоченному расположению соседних молекул	Удерживают молекулы вблизи положений равновесия

«Идеальный газ»

Газ (греч. chaos) - хаос.

Идеальный газ - это газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежительно мало.

«Идеальный газ»:

1. Число молекул в V велико

2. Размеры молекул << расстояний между ними (разреженные газы)

3. Распределение молекул в V равномерно

4. Соударения между молекулами абсолютно упругие

5. Молекулы взаимодействуют только в момент соударения

6. К движению молекулы применимы законы механики Ньютона

Модель «Идеальный газ»

 

Отражает свойства реальных разреженных газов

 

Основное уравнение МКТ газа

МКТ устанавливает количественную связь между макроскопическими величинами, характеризующими состояние газа (давление, температура) и микроскопическими величинами, характеризующими движения молекул.

Давление в газе обусловлено ударами молекул о стенку сосуда.

 

Импульс, передаваемый всем молекулам при ударе о стенку сосуда и отскоке

Z - число ударов Z ~ n Z ~ S Z ~ vX

 

F·Δt=2m0 ·VX·Z,

 

F=p·S

Давление идеального газа

 

Термодинамическая система – это совокупность рассматриваемых микроскопических тел, которые могут взаимодействовать между собой и с внешней средой (обмениваться энергией и веществами).

Изолированная – это термодинамическая система, которая не взаимодействует с внешними телами

Макроскопические параметры – физические величины, характеризующие состояние макроскопических тел без учета молекулярного строения тел

Тепловое (термодинамическое) равновесие – это такое состояние системы, при котором все макроскопические параметры сохраняют свои значения с течением времени

Процесс – переход термодинамической системы из одного состояния в другое.

Термодинамическая система

изолированная

неизолированная

Тепловое равновесие (равновесное состояние) P(t) = const V(t) = const T(t) = const

неравновесное состояние P(t) V(t) T(t)

P1 (t) = const V1 (t) = const T1 (t) = const . . .

P2 (t) = const V2 (t) = const T2 (t) = const . . .

Процесс

Температура

Температура характеризует состояние теплового равновесия термодинамической системы (все тела системы имеют одну и ту же температуру)

Измерение температуры

Электрического сопротивления
Ртутный	Спиртовой	Цветовой	газовый

Цельсия C°	Фаренгейта F°	Реомюра R°	Цветовая	Идеальная газовая

0°C – температура таяния льда

100°C – температура кипения воды

Абсолютная шкала температур (шкала Кельвина)

 

k – постоянная Больцмана

T – абсолютная (термодинамическая) температура

Абсолютная температура – мера средней кинетической энергии движения молекул

[T] = 1K

Tmin = 0 – абсолютный нуль температуры

(p = 0 при V = const или V → 0 при p = const)

T = t°C + 273

Всегда Т > 0

1K = 1°C ∆T = ∆t

 

Закон Авогадро	p = nkT
Средняя квадратичная скорость (подтверждение – опыт Штерна)

Уравнение состояния идеального газа

-  уравнение Менделеева – Клапейрона

R = kNA = 8,31 Дж / моль ∙ К – универсальная газовая постоянная

- уравнение Клапейрона

Нормальные условия: T = 0°C P = 101325 Па

Газовые законы (m = Const)

Название	З а к о н	Г р а ф и к и	I закон термодинамики
T   T   V   V   V   V   V   p   p   p   1. Изотермический T = Const	pV = Const (Бойль, 1662 г Мариотт, 1676 г)		∆U = 0 Q = A
T   T   T   T   p   V   V   p   2. Изохорный V = Const	(Шарль, 1787 г)		A = 0 Q = ∆U
T   T   p   p   p   P   P   3. Изобарный p = Const	(Гей-Люссак, 1802)		Q = ∆U + A
4. Адиабатный Q = 0			Q = 0 ∆U = A