Молекулярная физика и термодинамика Учитель ВКК Гудова Г.Н.

Молекулярная физика и
термодинамика
Учитель ВКК
Гудова Г.Н.
МКОУ Калачеевская
СОШ №1
Основные понятия
O Молекула- мельчайшая частица вещества,
обладающая всеми его свойствами
O Атом - частица вещества микроскопических
размеров и массы, наименьшая часть
химического элемента, являющаяся носителем
его свойств.
O Идеальный газ - теоретическая модель газа.
Пренебрегается взаимодействием
частиц газа (средняя кинетическая энергия
частиц много больше энергии их взаимодействия)
Основные понятия
O Диффузия - процесс взаимного
проникновения молекул или атомов одного
вещества между молекулами или
атомами другого при взаимном
соприкосновении.
O Броуновское движениебеспорядочное движение
микроскопических видимых, взвешенных в
жидкости или газе частиц твердого
вещества, вызываемое
тепловым движением частиц жидкости или
газа.
Основные понятия
O Количество вещества ( 𝜈) — физическая
величина,
характеризующая количество однотипных
структурных единиц, содержащихся
в веществе. Под структурными единицами
понимаются любые частицы, из которых
состоит вещество.
O 1 моль— это количество вещества,
содержащее столько молекул, атомов,
ионов, электронов или других структурных
единиц, сколько содержится атомов в 12
граммах углерода
Основные понятия
O 1 моль— это количество вещества,
содержащее столько молекул, атомов,
ионов, электронов или других структурных
единиц, сколько содержится атомов в 12
граммах углерода
O Молекулярная масса- (Mr) – это
число, показывающее во сколько раз масса
данного вещества больше массы 1/12
атома углерода.
O Молярная масса- масса 1 моля вещества
Основные понятия
O Абсолютный нуль температуры –
O
O
O
O
минимальный теоретический предел
температуры, который может иметь
физическое тело.
t= - 273,15 0С соответствует Т = 0 К
NA=6•1023 1/моль, (число Авогадро)
k= 1,38•10 -23 Дж/К (пост. Больцмана)
R= 8,31 Дж/моль К (газовая постоянная)
Молекулярная физика
Основные положения МКТ:
O 1. Все тела (вещества) состоят из частиц
между которыми есть промежутки.
O 2. Частицы находятся в постоянном,
беспорядочном движении.
O 3. Частицы вещества взаимодействуют
друг с другом: притягиваются на небольших
расстояниях и отталкиваются, когда эти
расстояния уменьшаются
Молекулярная физика
O Масса:
m0 =
M
NA
(масса молекулы)
𝑵
𝒎=
∙𝑴
(масса вещества)
𝑵𝑨
O Количество вещества:
ν=
m
M
,
ν=
N
NA
O Концентрация (количество молекул в единице
объема):
𝒏=
𝑵
𝑽
Молекулярная физика
O Связь температурных шкал: T=273+t
Молекулярная физика
O Давление газа создается ударами
беспорядочно движущихся молекул о дно и
стенки сосуда:
O 𝑝=
O 𝑝=
1
3
1
3
𝑛 𝑚0 𝑣 2 ,
𝜌 𝑣 2,
O p=n k T,
O 𝑝=
2
3
𝑛 𝐸𝑘 .
O Диаметр молекулы: 𝑎 =
3
𝑀
𝜌∙𝑁𝐴
Молекулярная физика
O Скорость движения молекул:
𝑣=
3𝑘𝑇
𝑚0
R = 8,31
O
,
𝑣=
3𝑅𝑇
𝑀
.
Дж
моль∙ К
Энергия теплового движения молекул:
𝐸=
𝑚0 𝑣 2
2
,
𝐸=
2
3
𝑘 𝑇.
Молекулярная физика
O Уравнение Менделеева – Клапейрона:
𝑚
𝑀
𝜌𝑅𝑇
𝑀
𝑝𝑉 =
𝑅𝑇
𝑝=
𝑝𝑉 = 𝜈𝑅𝑇
O Уравнение Клапейрона:
𝑝𝑉
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇
𝑝1 𝑉1 𝑝2 𝑉2
=
𝑇1
𝑇2
Газовые законы
O
Бойля-Мариотта
O T=const;
p1V1=p2V2
O Изотермический
Газовые законы
O
Гей - Люссака
O p=const;
O Изобарный
𝑉1
𝑇1
=
𝑉2
𝑇2
Газовые законы
O Шарля
V=const;
O Изохорный
𝑝1
𝑇1
=
𝑝2
𝑇2
Термодинамика
O Внутренняя энергия - тела это суммарная
энергия теплового движения его частиц
(кинетическая) плюс
потенциальная энергия их
взаимодействия друг с другом.
O 𝑈=
3 𝑚
∙ 𝑅𝑇
2 𝑀
(для одноатомного газа)
O Работа при постоянном давлении: А= p∙ΔV
Термодинамика
1 закон термодинамики:
O ΔU= Q + A Внутреннюю энергию можно
изменить передачей теплоты
(теплопроводность, конвекция,
излучение) или совершением работы.
O Q= ΔU + A΄ Количество теплоты,
переданное системе идет на изменение
внутренней энергии и на совершение
работы.
где А – работа, совершенная над газом
(газ сжали), A΄– работа газа (газ
расширился)
Термодинамика
Площадь фигуры под графиком
давления численно равна работе
Термодинамика
Применение 1 закона термодинамики к
изопроцессам:
O 1. Изотермический: T= const, ΔT=0,
Q=A΄
(вся теплота идет на совершение работы)
O 2. Изобарный: p=const, ,
Q=5/2νRT, Q= 5/2 pΔV
O 3. Изохорный: V=const, ΔV=0, A΄ =0,
Q = ΔU
(Вся теплота идет на изменение внутренней энергии).
O 4. Адиабатный: (процесс, происходящий без
теплообмена с окружающей средой) Q=0,
A΄ = - ΔU
(Работа совершается за счет уменьшения внутренней
энергии)
Термодинамика
O Коэффициент полезного действия: 𝜂 =
𝐴
𝑄1
∙ 100%
O 𝐴 = 𝑄1 − 𝑄2
O 𝜂=
𝑄1 −𝑄2
𝑄1
∙ 100%
O Для идеального
теплового двигателя:
𝜂=
Т1 −Т2
Т1
𝑄2
𝑄1
=
Т2
Т1
∙ 100%,
Агрегатные состояния вещества
АВ –нагревание твердого тела, в кристаллической
решетке молекулы колеблются интенсивнее.
ВС – плавление, разрушается кристаллическая
решетка. CD- нагревание жидкости, молекулы
жидкости движутся быстрее.
DE-испарение при кипении, молекулы покидают
жидкость. ЕF- нагревание пара, молекулы пара
движутся быстрее. FMNKTP – обратный процесс:
остывание пара, конденсация, остывание жидкости,
кристаллизация, остывание твердого тела.
Агрегатные состояния вещества
Нагревание(остывание) ,
Q = cm Δt,
с – удельная теплоемкость – количество
теплоты, необходимое для нагревания 1 кг
вещества на 10С (1К)
O Плавление (кристаллизация)
Q = ± λm ,
λ –удельная теплота плавления – количество
теплоты, необходимое для плавления 1 кг
кристаллического вещества, взятого при
температуре плавления
Испарение (конденсация)
Q=±rm
r - удельная теплота испарения – количество
теплоты, необходимое для испарения1 кг
жидкости, взятой при температуре кипения
O
Агрегатные состояния вещества
O
Влажность – отношение парциального
давления пара к давлению насыщенного
пара при данной температуре
𝑝
𝜑 = ∙ 100%
𝑝н
O Насыщенный пар – пар, находящийся в
термодинамическом равновесии со своей
жидкостью (зависит только от
температуры).
O Точка росы – температура, при которой
водяной пар, содержащийся в воздухе
становится насыщенным.
Психрометр
Агрегатные состояния
вещества
Кристаллическое
Аморфное
Есть определенная t
плавления
Нет определенной t
плавления
Анизотропны
Изотропны (физические
(физические свойства тела
по всем направлениям
различны)
свойства тела по всем
направлениям одинаковы)
Дальний порядок
расположения
молекул
Ближний порядок
расположения
молекул
Спасибо за внимание!