Молекулын физик ба термодинамик Гришин. Молекулын физик ба термодинамик молекулын физик i. Ханасан уур, чийгшил

Онлайн сургалтыг баталгаажуулж болно.

Москвагийн Физик технологийн дээд сургуулийн оюутнуудад заадаг ерөнхий физикийн хичээлийн нэг хэсэг болох термодинамик ба молекулын физикийн үндсэн ойлголт, аргуудыг судалдаг. Юуны өмнө термодинамикийн үндсэн хэмжигдэхүүн, ойлголт, постулатуудыг танилцуулна. Үндсэн термодинамик харилцааг авч үздэг. Тусдаа лекцүүд нь фазын шилжилтийн онол, ван дер Ваалсын хийн загвар, гадаргуугийн үзэгдлүүдэд зориулагдсан болно. Статистикийн физикийн үндсэн ойлголтуудыг өгөгдсөн: системийн микро ба макро төлөв, хуваалтын функц, хуваарилалтын функц гэх мэт Максвелл, Больцман, Гибсс нарын тархалтыг авч үзнэ. Хийн дулаан багтаамжийн онолын элементүүдийг танилцуулав. Үндсэн термодинамик хэмжигдэхүүний хэлбэлзлийн илэрхийлэлийг гаргаж авдаг. Хийн дэх молекулын үйл явцын тодорхойлолтыг өгсөн болно: дамжуулах, тархах, дулаан дамжуулах үйл явц.

Хичээлийн тухай

Онлайн сургалт нь физикийн үндсэн асуудлуудын хэлэлцүүлэг, асуудлын дүн шинжилгээ, физик туршилтын үзүүлэнг агуулсан бөгөөд үүнгүйгээр ерөнхий физикийн талаар гүнзгий ойлголттой байх боломжгүй юм. Онлайн хичээлийг амжилттай эзэмшихийн тулд оюутан ерөнхий физикийн "Механик" хичээлийг мэдэж, математик анализын үндсийг эзэмшсэн, шугаман алгебр, магадлалын онолын үндсийг мэддэг байх нь зүйтэй.

Формат

Онлайн курс нь онолын материал, үзэгдлийг зөв ойлгоход шаардлагатай гол термодинамик туршилтуудын үзүүлэн, ердийн асуудлын шийдлийн дүн шинжилгээ, бие даан шийдвэрлэх дасгал, даалгавруудыг агуулдаг.

Долоо, арван гурав, арван найм дахь долоо хоногууд нь шалгах хяналтын даалгавруудыг агуулдаг.

Курсын хөтөлбөр

1-р долоо хоног
Молекулын физик ба термодинамикийн үндсэн ойлголтууд: судалгааны сэдэв, түүний онцлог шинж чанарууд. Молекулын физикийн асуудлууд. Төлөвийн тэгшитгэл. Молекулуудын кинетик энергийн функц болох идеал хийн даралт. Идеал хийн температур ба түүний молекулуудын кинетик энергийн хоорондын хамаарал. Идеал хийн хуулиуд. Идеал хийн төлөвийн тэгшитгэл. Бараг статик, буцах ба эргэлт буцалтгүй термодинамик процессууд. Термодинамикийн тэг эхлэл. Ажил, дулаан, дотоод энерги. Термодинамикийн анхны хууль. Дулааны багтаамж. Тогтмол эзэлхүүн ба тогтмол даралт дахь идеал хийн дулаан багтаамж, Майерын тэгшитгэл. Адиабат ба политропик үйл явц. Идеал хийн политроп тэгшитгэл. Адиабат ба политропик үйл явц. Идеал хийн дотоод энергийн эзэлхүүнээс хамааралгүй байдал.

2 дахь долоо хоног
Термодинамикийн хоёр дахь хууль. Хоёр дахь эхлэлийн томъёолол. Дулааны машин. Дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийг тодорхойлох. Карногийн мөчлөг. Карногийн теорем. Клаузиусын тэгш бус байдал. Бусад термодинамикийн мөчлөгтэй харьцуулахад Карногийн мөчлөгийн хамгийн их үр ашиг. Хөргөлтийн машин. Хөргөгчний үр ашиг. Дулааны насос. Карногийн цикл дээр ажилладаг дулааны насосны үр ашиг. Дулааны насос ба хөргөгчийн үр ашгийн хүчин зүйлсийн хоорондын хамаарал.

3 дахь долоо хоног
Энтропийн термодинамик тодорхойлолт. Энтропи өсөлтийн хууль. Идеал хийн энтропи. Эргэгдэх ба эргэлт буцалтгүй процесс дахь энтропи. Идеал хийн вакуум руу адиабат тэлэлт. Термодинамикийн нэг ба хоёрдугаар хуулиудын хосолсон тэгшитгэл. Термодинамикийн гурав дахь хууль. Температур үнэмлэхүй тэг рүү ойртох тусам энтропи ба дулааны багтаамжийн өөрчлөлт.

4 дэх долоо хоног
Термодинамик функцууд. Термодинамик функцүүдийн шинж чанарууд. Хамгийн их ба хамгийн бага ажил. Термодинамик функцүүдийн өөрчлөлтүүд. Максвеллийн харилцаа. Дотоод энергийн эзэлхүүнээс хамаарах хамаарал. Дулааны багтаамжийн эзэлхүүнээс хамаарах хамаарал. CP болон CV хоорондын харьцаа. Хатуу бодисын термофизик шинж чанар. Хатуу бодисын деформацийн термодинамик. Уян бариулын адиабат суналтын үед температурын өөрчлөлт. Тор дахь хэлбэлзлийн зохицолгүй байдлын үр дагавар болох дулааны тэлэлт. Савааны шугаман тэлэлтийн коэффициент.

5 дахь долоо хоног
Термодинамикийн тэнцвэрийн нөхцөл. Фазын өөрчлөлтүүд. Эхний болон хоёр дахь төрлийн фазын шилжилтүүд. химийн потенциал. Фазын тэнцвэрийн нөхцөл. Фазын тэнцвэрийн муруй. Клаузиус-Клапейроны тэгшитгэл. "Шингэн-уур" хоёр фазын системийн төлөв байдлын диаграмм. Фазын шилжилтийн дулааны температураас хамаарал. Чухал цэг. Гурвалсан цэг. "Мөс-ус-уур"-ын төлөвийн диаграмм. гадаргуугийн үзэгдэл. Гадаргуугийн термодинамик. Гадаргуугийн чөлөөт энерги. ирмэгийн өнцөг. Нойтон, чийгшдэггүй. Лаплас томъёо. Шингэний гадаргуугийн муруйлтаас уурын даралтын хамаарал. Буцалж байна. Шинэ үе үүсэхэд цөмүүдийн үүрэг.

6 дахь долоо хоног
Ван дер Ваалсын хий нь жинхэнэ хийн загвар юм. Ван дер Ваалсын хийн изотермууд. метаставтай төлөвүүд. хэт халсан шингэн ба хэт хөргөсөн уур. Максвеллийн дүрэм ба хөшүүргийн дүрэм. Чухал параметр ба бууруулсан ван дер Ваалсын хийн төлөвийн тэгшитгэл. Ван дер Ваалсын хийн дотоод энерги. Ван дер Ваалсын хийн адиабат тэгшитгэл. Ван дер Ваалсын хийн энтропи. Хий дэх дууны хурд. Нүхнээс хий гарах хурд. Жоуль-Томсоны эффект. Адиабат тэлэлт, хязгаарлах. Бага температур авах.

7 дахь долоо хоног
Шалгаж байна

8 дахь долоо хоног
Динамик ба статистикийн зүй тогтол. Макроскоп ба микроскопийн төлөв байдал. фазын орон зай. Магадлалын онолын элементүүд. хэвийн болгох нөхцөл. Дундаж утга ба тархалт. Бином тархалтын хууль. Пуассоны тархалт. Гауссын тархалт.

9 дэх долоо хоног
Максвелл хуваарилалт. Хурдны бүрэлдэхүүн хэсгүүд ба хурдны үнэмлэхүй утгуудаар бөөмсийн тархалт. Хамгийн их магадлалтай, дундаж ба rms хурд. Максвеллийн энергийн хуваарилалт. Нэг талбайтай нэгж хугацаанд мөргөлдөх молекулуудын нөлөөллийн дундаж тоо. Савны жижиг нүхээр вакуум руу урсах молекулуудын дундаж энерги.

10 дахь долоо хоног
Нэг төрлийн хүчний талбар дахь Больцманы хуваарилалт. барометрийн томъёо. Микро ба макро төлөв. Макро төлөвийн статистик жин. Энтропийн статистик тодорхойлолт. Холимог хий дэх энтропи. Гиббс парадокс. Гиббсын тархалтын төлөөлөл. Хуваалтын функц ба түүний дотоод энергийг олоход ашиглах. Статистик температур.

11 дэх долоо хоног
хэлбэлзэл. Энергийн дундаж утга ба бөөмийн энергийн тархалт (язгуур-дундаж квадратын хэлбэлзэл). Термодинамик хэмжигдэхүүний хэлбэлзэл. Тогтмол эзлэхүүн дэх температурын хэлбэлзэл. Изотерм ба адиабат процессын эзлэхүүний хэлбэлзэл. Нэмэлт физик хэмжигдэхүүнүүдийн хэлбэлзэл. Системийг бүрдүүлэгч хэсгүүдийн тооноос хэлбэлзлийн хамаарал.

12 дахь долоо хоног
Дулааны багтаамж. Дулааны багтаамжийн сонгодог онол. Дулааны хөдөлгөөний энергийг эрх чөлөөний зэрэгт жигд хуваарилах хууль. Талстуудын дулааны багтаамж (Дулонг-Петит хууль). Дулааны багтаамжийн квант онолын элементүүд. Онцлог температур. Дулааны багтаамжийн температураас хамаарах хамаарал.

13 дахь долоо хоног
Мөргөлдөөн. Үр дүнтэй хий-кинетик хөндлөн огтлол. Чөлөөт замын урт. Чөлөөт замын уртад молекулуудын тархалт. Молекулуудын мөргөлдөөний тоо. Тээврийн үзэгдлүүд: зуурамтгай чанар, дулаан дамжуулалт ба тархалт. Фик ба Фурьегийн хуулиуд. Зуурамтгай чанар, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, хий дэх диффузийн коэффициентүүд.

14 дэх долоо хоног
Брауны хөдөлгөөн. Хөдөлгөөнт байдал. Эйнштейн-Смолуховскийн хууль. Бөөмийн хөдөлгөөн ба тархалтын коэффициентийн хамаарал. Ховоржуулсан хий дэх тээвэрлэлтийн үзэгдэл. Кнудсен эффект. шүүдэсжилт. Шулуун хоолойгоор ховордсон хийн урсгал.

15 дахь долоо хоног
Шалгаж байна

Сургалтын үр дүн

"Термодинамик" хичээлийг судалсны үр дүнд оюутан дараахь зүйлийг хийх ёстой.

• Мэдэх:
  • молекулын физик, термодинамикийн үндсэн ойлголтууд;
  • молекулын физик, термодинамикт хэрэглэгддэг физик хэмжигдэхүүний утга;
  • идеал хий ба ван дер Ваалсын хийн төлөвийн тэгшитгэл;
  • Больцман ба Максвелл нарын хуваарилалт, эрх чөлөөний зэрэгт энергийн жигд тархалтын хууль;
  • термодинамикийн тэг, нэг, хоёр, гурав дахь хуулиуд, Клаузиусын тэгш бус байдал, энтропийн өсөлтийн хууль;
  • тогтвортой термодинамик тэнцвэрийн нөхцөл;
  • Клаузиус-Клапейроны тэгшитгэл;
  • Лаплас томъёо;
  • дамжуулах процессыг тодорхойлсон тэгшитгэл (тархалт, зуурамтгай чанар, дулаан дамжуулалт);
• Боломжтой байх:
  • асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд хийн молекул-кинетик онолын үндсэн заалтуудыг ашиглах;
  • дулааны процесс, дамжуулах процессын тэнцвэрийн төлөвийг дүрслэхдээ молекулын физик, термодинамикийн хуулиудыг ашиглах;
• Өөрийн:
  • бодисын төлөв байдлын параметрүүдийг тооцоолох арга;
  • ажил, дулааны хэмжээ, дотоод энергийг тооцоолох арга;

Үүсгэсэн ур чадвар

• шинжлэх ухааны асуудал, физикийн үйл явцыг шинжлэх, байгалийн шинжлэх ухааны чиглэлээр олж авсан суурь мэдлэгийг практикт ашиглах чадвар (OK-1)
• шинэ асуудал, нэр томьёо, арга зүйг эзэмших, шинжлэх ухааны мэдлэг эзэмших чадвар, бие даан суралцах чадвар (ОК-2)
• физик, математикийн чиглэлээр олж авсан мэдлэгээ мэргэжлийн үйл ажиллагаандаа ашиглах чадвар (PC-1)
• Мэргэжлийн үйл ажиллагааны явцад тавигдсан даалгаврын мөн чанарыг ойлгох, тэдгээрийг тайлбарлах, шийдвэрлэхэд тохирох физик, математикийн хэрэгслийг ашиглах чадвар (PC-3)
• Физик-математикийн чиглэлээр мэдлэгээ сургалтын профайлын дагуу шинжлэх ухааныг цаашид хөгжүүлэхэд ашиглах чадвар (PC-4)
• Математик, физик, компьютерийн шинжлэх ухааны онол арга зүйг ашиглан чанарын болон тоон загвар бүтээх чадвар (PC-8)

Молекулын физик. Термодинамик.

1.Статистик ба термодинамик арга

2.Идеал хийн молекул-кинетик онол

2.1 Үндсэн тодорхойлолтууд

2.2.Идеал хийн туршилтын хуулиуд

2.3 Идеал хийн төлөвийн тэгшитгэл (Клапейрон-Менделеевийн тэгшитгэл

2.4.Идеал хийн молекул кинетик онолын үндсэн тэгшитгэл

2.5 Максвелл хуваарилалт

2.6 Больцманы хуваарилалт

3. Термодинамик

3.1.Дотоод энерги. Эрх чөлөөний зэрэгт энергийн жигд хуваарилалтын хууль

3.2.Термодинамикийн нэгдүгээр хууль

3.3.Хийн эзэлхүүнийг өөрчлөх үеийн ажил

3.4 Дулааны багтаамж

3.5.Термодинамикийн нэгдүгээр хууль ба изопроцесс

3.5.1 Изохорик процесс (V = const)

3.5.2.Изобарик процесс (p = const)

3.5.3 Изотерм процесс (T = const)

3.5.4. Адиабат процесс (dQ = 0)

3.5.5. Политроп үйл явц

3.6.Тойрог процесс (мөчлөг). Эргэж болох ба эргэлт буцалтгүй үйл явц. Карногийн мөчлөг.

3.7.Термодинамикийн хоёрдугаар хууль

3.8 Бодит хий

3.8.1.Молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч

3.8.2 Ван дер Ваалсын тэгшитгэл

3.8.3 Бодит хийн дотоод энерги

3.8.4.Жоуль-Томсоны эффект. Хий шингэрүүлэх.

1.Статистик ба термодинамик арга

Молекулын физик ба термодинамик - судалдаг физикийн салбаруудмакроскоп үйл явц бие махбодид агуулагдах асар олон тооны атом, молекулуудтай холбоотой. Эдгээр үйл явцыг судлахын тулд үндсэндээ өөр (гэхдээ бие биенээ нөхдөг) хоёр аргыг ашигладаг. статистик (молекул кинетик) болонтермодинамик.

Молекулын физик - бүх бие нь тасралтгүй эмх замбараагүй хөдөлгөөнд байдаг молекулуудаас тогтдог гэдгийг үндэслэн молекул кинетикийн үзэл баримтлалд тулгуурлан бодисын бүтэц, шинж чанарыг судалдаг физикийн салбар. Молекулын физикийн судалсан процессууд нь асар олон тооны молекулуудын нэгдсэн үйл ажиллагааны үр дүн юм.. Асар их тооны молекулуудын зан үйлийн хуулиудыг ашиглан судалдагстатистикийн арга , энэ нь ямар шинж чанарт тулгуурладагмакроскоп систем системийн хэсгүүдийн шинж чанар, тэдгээрийн хөдөлгөөний онцлог, эдгээр хэсгүүдийн динамик шинж чанарын дундаж утгууд (хурд, энерги гэх мэт) -ээр тодорхойлогддог.Жишээлбэл, биеийн температур нь түүний молекулуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөний дундаж хурдаар тодорхойлогддог бөгөөд нэг молекулын температурын талаар ярих боломжгүй юм.

Термодинамик - макроскопийн системийн ерөнхий шинж чанарыг судалдаг физикийн салбартермодинамикийн тэнцвэрийн төлөв , мөн эдгээр мужуудын хоорондох шилжилтийн үйл явц.Термодинамикийг авч үздэггүй бичил процессууд , эдгээр өөрчлөлтүүдийн үндэс суурь болох боловч дээр суурилсан термодинамикийн хоёр зарчим - туршилтаар тогтоосон суурь хуулиуд.

Физикийн статистик аргуудыг физик, химийн олон салбарт ашиглах боломжгүй, харин термодинамик аргууд нь бүх нийтийн шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч статистикийн аргууд нь бодисын микроскопийн бүтцийг тогтоох боломжийг олгодог бол термодинамик аргууд нь зөвхөн макроскопийн шинж чанаруудын хоорондын хамаарлыг тогтоодог. Молекул-кинетик онол ба термодинамик нь бие биенээ нөхөж, нэг цогцыг бүрдүүлдэг боловч судалгааны арга барилаараа ялгаатай.

2.Идеал хийн молекул-кинетик онол

2.1 Үндсэн тодорхойлолтууд

Молекул-кинетик онолын судалгааны объект нь хий юм. Тийм гэж итгэдэг Санамсаргүй хөдөлгөөн хийдэг хийн молекулууд нь харилцан үйлчлэлийн хүчээр холбогддоггүй тул мөргөлдөөний үр дүнд бүх чиглэлд тараахыг эрмэлзэж, тэдэнд өгсөн бүх эзэлхүүнийг дүүргэдэг.Тиймээс хий нь хийн эзэлдэг савны эзэлхүүнийг авдаг.

Хамгийн тохиромжтой хий нь хий юм: түүний молекулуудын дотоод эзэлхүүн нь савны эзэлхүүнтэй харьцуулахад өчүүхэн бага байдаг; хийн молекулуудын хооронд харилцан үйлчлэх хүч байхгүй; хийн молекулуудын бие биетэйгээ болон савны ханатай мөргөлдөх нь туйлын уян хатан байдаг.Олон тооны бодит хийн хувьд хамгийн тохиромжтой хийн загвар нь тэдгээрийн макро шинж чанарыг сайн тодорхойлдог.

Термодинамик систем - Өөр хоорондоо болон бусад биетэй (гадаад орчин) харилцан үйлчилж, энерги солилцдог макроскопийн цогц биетүүд.

Системийн төлөв байдал- физик хэмжигдэхүүний багц (термодинамик параметрүүд, төлөвийн параметрүүд) , термодинамик системийн шинж чанарыг тодорхойлдог:температур, даралт, тодорхой эзэлхүүн.

Температур- макроскопийн системийн термодинамик тэнцвэрийн төлөвийг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн. SI системд ашиглахыг зөвшөөрдөг термодинамик болон практик температурын хуваарь .Термодинамикийн хуваарьт усны гурвалсан цэгийг (609 Па даралттай мөс, ус, уурын термодинамик тэнцвэрт байдалд байх температур) тэнцүү гэж үздэг. T = 273.16 Кельвин градус[K]. Практикийн хувьд 101300 Па даралттай усны хөлдөх ба буцлах цэгийг t \u003d 0 ба t \u003d 100 градус Цельсийн тэнцүү гэж үздэг. [C].Эдгээр температур нь харилцан хамааралтай байдаг

T = 0 К температурыг тэг Келвин гэж нэрлэдэг бөгөөд орчин үеийн үзэл баримтлалын дагуу энэ температурт хүрэх боломжгүй боловч хүссэн хэмжээгээр ойртох боломжтой.

Даралт - хэвийн хүчээр тодорхойлогддог физик хэмжигдэхүүнФ хий (шингэн) дотор байрлуулсан нэг хэсэгт хийн (шингэн) талаас үйлчилдэг. p = F/S, S нь талбайн хэмжээ юм. Даралтын нэгж нь паскаль [Па]: 1 Па нь 1 м 2 талбайтай (1 Па = 1 Н / м) хэвийн гадаргуу дээр жигд тархсан 1 Н хүчнээс үүссэн даралттай тэнцүү байна. 2).

Тодорхой эзлэхүүннэгж массын эзэлхүүн юм v = V/m = 1/r, V нь m массын эзэлхүүн, r нь нэгэн төрлийн биеийн нягт юм. Нэг төрлийн биеийн хувьд v ~ V тул нэгэн төрлийн биеийн макроскоп шинж чанарыг v ба V хоёуланг нь тодорхойлж болно.

Термодинамик процесс - термодинамик системийн дор хаяж нэг термодинамик параметрийн өөрчлөлтөд хүргэдэг аливаа өөрчлөлт.Термодинамик тэнцвэр- термодинамик параметрүүд нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй макроскоп системийн ийм төлөв.Тэнцвэрийн үйл явц - Термодинамикийн параметрүүдийн хязгаарлагдмал хугацааны өөрчлөлт нь хязгааргүй бага байхаар явагддаг процессууд.

изопроцессууд төлөвийн үндсэн үзүүлэлтүүдийн нэг нь тогтмол хэвээр байх тэнцвэрт үйл явц юм.изобар процесс - тогтмол даралтын дор явагдах процесс (координатаарВ,т түүнийг дүрсэлсэнизобар ). Изохорик процесс- тогтмол эзэлхүүнтэй үйл явц (координатаар p,t түүнийг дүрсэлсэнизохор ). Изотерм процесс - тогтмол температурт явагдах процесс (координатаар p,V түүнийг дүрсэлсэнизотерм ). адиабат процесссистем ба хүрээлэн буй орчны хооронд дулааны солилцоо байхгүй процесс юм (координатаар p,V түүнийг дүрсэлсэнадиабат ).

Тогтмол (тоо) Авогадро - нэг моль дахь молекулын тоо N A \u003d 6.022. 10 23 .

Ердийн нөхцөл: p = 101300 Па, T = 273.16 К.

МОЛЕКУЛАР ФИЗИК, ТЕРМОДИНАМИКИЙН ҮНДЭС

Статистик ба t / d судалгааны арга .

Молекулын физик ба термодинамик нь бие махбодид агуулагдах асар олон тооны атом, молекулуудтай холбоотой макроскопийн үйл явцыг судалдаг физикийн салбар юм.

Молекулын физикнь молекул-кинетик гэгдэх ойлголт дээр үндэслэн бодисын бүтэц, шинж чанарыг судалдаг физикийн салбар юм. Эдгээр санаануудын дагуу:

1. Аливаа бие - хатуу, шингэн эсвэл хийн - маш олон тооны тусгаарлагдсан тоосонцор-молекулуудаас тогтдог.

2. Аливаа бодисын молекулууд эцэс төгсгөлгүй эмх замбараагүй хөдөлгөөнд байдаг (жишээ нь, Брауны хөдөлгөөн).

3. Идеалжуулсан идеал хийн загварыг ашигласан бөгөөд үүний дагуу:

a). Хийн молекулын дотоод эзэлхүүн нь савны эзэлхүүнтэй харьцуулахад бага байдаг (ховор).

б). Молекулуудын хооронд харилцан үйлчлэх хүч байхгүй.

онд). Хийн молекулууд хоорондоо болон савны ханатай мөргөлдөх нь туйлын уян хатан байдаг.

4. Биеийн макроскопийн шинж чанарыг (даралт, температур гэх мэт) статистикийн аргуудыг ашиглан тайлбарласан бөгөөд гол ойлголт нь статистикийн чуулга, i.e. нэг бөөмс гэхээсээ илүү бүхэл бүтэн чуулгын дундаж шинж чанарыг (дундаж хурд, энерги) нэвтрүүлэх замаар олон тооны бөөмсийн зан төлөвийг тодорхойлдог.

Термодинамик нь молекул-кинетик онолоос ялгаатай нь макроскопийн зургийг сонирхохгүйгээр биеийн макроскоп шинж чанарыг судалдаг.

Термодинамик- термодинамикийн тэнцвэрт байдалд байгаа макроскопийн системийн ерөнхий шинж чанар, эдгээр төлөв хоорондын шилжилтийн үйл явцыг судалдаг физикийн салбар.

Термодинамик нь термодинамикийн зарчмууд гэж нэрлэгддэг 3 үндсэн хуулинд суурилдаг бөгөөд энэ нь олон тооны туршилтын баримтуудыг нэгтгэн дүгнэхэд үндэслэсэн болно.

Молекул-кинетик онол ба термодинамик нь бие биенээ нөхөж, нэг цогцыг бүрдүүлдэг боловч судалгааны янз бүрийн арга барилаараа ялгаатай байдаг.

Термодинамик систем - өөр хоорондоо болон бусад биетэй харилцан үйлчилж, энерги солилцдог макроскопийн цогц биетүүд. Системийн төлөвийг термодинамик параметрүүдээр тогтоодог - термодинамик системийн шинж чанарыг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүний багц, ихэвчлэн температур, даралт, тодорхой эзэлхүүнийг төлөвийн параметр болгон сонгодог.

Температур- макроскопийн системийн термодинамик тэнцвэрийн төлөвийг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн.

[T]=K - термодинамик хэмжүүр, [ t] = ° C - олон улсын практик цар хүрээ. Термодинамик ба m / n практик температурын хамаарал: T \u003d t + 273, жишээ нь t = 20 ° C T = 293 K.

Тодорхой эзэлхүүн нь массын нэгжийн эзэлхүүн юм. Бие нь нэгэн төрлийн байх үед өөрөөр хэлбэл ρ = const , дараа нь нэгэн төрлийн биеийн макроскоп шинж чанар нь биеийн эзэлхүүнийг тодорхойлж болноВ.

Идеал хийн молекул-кинетик онол (м.к.т.).

§1 Идеал хийн тухай хууль .

Молекул кинетик онолд хамгийн тохиромжтой хийн загварыг ашигладаг.

Хамгийн тохиромжтой хий молекулууд нь хоорондоо хол зайд харилцан үйлчлэлцдэггүй, өөрийн гэсэн өчүүхэн хэмжээтэй хий гэж нэрлэдэг.

Бодит хийд молекулууд нь молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний үйлчлэлийг мэдэрдэг. Гэсэн хэдий ч H 2, He, O 2, N 2 n. y. (T=273K, P=1.01 10 5 Па) ойролцоогоор хамгийн тохиромжтой хий гэж үзэж болно.

Параметрүүдийн аль нэг нь ( p , V , T , S ) тогтмол хэвээр байхыг изопроцесс гэнэ.

1. Изотерм процесс T=const, m=const , дүрсэлсэн байна Бойл-Мариотын хууль:

pV = const

1. Изобарикүйл явц p = const тодорхойлсон Гей-Луссакийн хууль

V = V 0 (1+ α t );

V = V 0 α T

Дулааны тэлэлтийн коэффициент-1 градус

1. Изохорик процесс V = const

дүрсэлсэн Чарльзын хууль

p = p 0 (1+ α t );

p = p 0 α T

Эзлэхүүний температураас хамаарах хамаарлыг тодорхойлдог.α нь 1 К-аар халаахад хийн эзлэхүүний харьцангуй өөрчлөлттэй тэнцүү байна. Туршлагаас харахадбүх хийн хувьд ижил бөгөөд тэнцүү байна.

4. Нэг мэнгэ бодис. Авогадрогийн дугаар. Авогадрогийн хууль.

атомын масс ( ) химийн элемент нь энэ элементийн атомын массыг нүүрстөрөгчийн изотоп С 12-ын атомын массын 1/12-д харьцуулсан харьцаа юм.

ӨМНӨХ ҮГ

Молекулын физик ба термодинамик нь эрчим хүчний ерөнхий ойлголт, түүний хувирал, янз бүрийн нөхцөлд бодисын шинж чанар, шинж чанарыг үндсэн түвшинд судалдаг. Энэ төрлийн асуудлыг авч үзэх нь ерөнхий техникийн болон тусгай салбарыг хөгжүүлэх үндэс суурийг тавьдаг. Их дээд сургууль төгсөгчдийн ирээдүйн практик үйл ажиллагаанд энэхүү мэдлэг, ур чадвар нь инженерийн асуудлыг шийдвэрлэх, шийдвэрлэх, түүнчлэн шинэ төрлийн машин, тоног төхөөрөмжийг эзэмшихэд туслах ёстой.

Үүний дагуу сурах бичигт дулааны үзэгдлийг тодорхойлдог үндсэн ойлголт, хэмжигдэхүүн, тэдгээрийн хоорондын хамаарлыг тууштай оруулсан болно. Сонгодог статистикийн онцлог, Максвелл-Больцманы тархалт, тээвэрлэлтийн үзэгдэл, квант электроник ба плазмын тухай ойлголт, фазын хувирал зэргийг авч үзсэн.

Термодинамикийн үндсийг эхний ба хоёрдугаар зарчмын үндсэн дээр авч үздэг.

Текстийг холбогдох сэдвүүдээр асуудлыг шийдвэрлэх жишээнүүдийг хавсаргасан болно.

Хавсралтад физик тогтмолууд, зарим математикийн хамаарал, түүнчлэн оюутнуудын яриа хэлэлцээ хийх эсвэл бие даан ажиллах асуулт, даалгавруудыг багтаасан болно.

Квантын статистик болон хатуу биеийн физиктэй холбоотой дутуу материалыг манай өмнө хэвлэгдсэн гарын авлагад (3) авах боломжтой.

Уг гарын авлагад стандарт бус нэгжүүдийг жишээн дээр (кал, атм, мм м.у.б. гэх мэт) өгсөн боловч стандарт SI нэгжийн системийг ашигладаг.

ОРШИЛ

МОЛЕКУЛАР ФИЗИК БА ТЕРМОДИНАМИК

Молекулын физик- аливаа бие нь тасралтгүй эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөнд байдаг олон тооны бөөмс (атом эсвэл молекул) -аас бүрддэг гэсэн туршлагаас үүдэлтэй санаан дээр үндэслэн бодисын бүтэц, шинж чанарыг судалдаг физикийн салбар юм.. Механикийн хувьд биеийн хөдөлгөөнийг бие махбодид үйлчлэх анхны нөхцөл, хүчээр онцгойлон тодорхойлдог. Эдгээр утгыг мэдсэнээр та биеийн байрлалыг хүссэн үедээ тооцоолж болно. Ийм үзэгдлийг динамик хуулиар дүрсэлсэн байдаг. Молекулын физик нь асар олон тооны бөөмсийн үйлчлэлээс үүдэлтэй үзэгдлийг авч үздэг. Ийм асар олон тооны бөөмс хөдөлж, координат, хурд нь байнга өөрчлөгддөг бол компьютер дээр ч гэсэн асар олон тооны атом, молекул бүрийн хөдөлгөөнийг тооцоолох боломжгүй байдаг тул энэ тохиолдолд магадлалын эсвэл статистикийн зүй тогтол илэрч, статистик физикийн аргаар судалдаг. Энэ нь молекулын физикийн хуулиудыг механикийн хуулиуд болгон бууруулж болохгүй гэсэн үг юм. Статистикийн физикийн хувьд тодорхой молекулын загварыг авч үзэж, түүнд статистикийн математик аргууд, магадлалын онолуудыг ашигладаг. Тиймээс судалгаанд статистикийн аргыг ашигладаг.

Статистикийн аргамагадлалын онол болон математикийн статистикийн хуулиудад тулгуурласан.

Статистикийн физик авч үздэг тэнцвэрт байдал -макроскопийн үзүүлэлтүүд цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй төлөв.

Статистикийн физикийн аргуудыг судалдаг, жишээлбэл, тархалт, дулаан дамжуулалт, дулааны багтаамж - бодисын бүтцээр бүрэн тодорхойлогддог үзэгдлүүд. Олон тооны бөөмсөөс бүрдэх бие дэх макроскопийн процессыг термодинамик судалдаг.

Термодинамик- янз бүрийн төрлийн энерги, дулаан, ажлын харилцан хамаарал, харилцан хувиргалтыг судалдаг физикийн салбар.

Термодинамик нь тодорхой молекулын загварыг авч үздэггүй. Туршилтын өгөгдөл дээр үндэслэн термодинамикийн үндсэн хууль буюу зарчмуудыг томъёолсон болно. Эдгээр хуулиуд ба тэдгээрийн үр дагавар нь макроскопийн энергийн хувиралтай холбоотой тодорхой физик үзэгдлүүдэд хамаарна, i.e. бие даасан атом, молекулуудад тохиолддог процессууд биш, харин маш олон тооны бөөмсөөс бүрдсэн биетүүд.

Тиймээс термодинамик ба статистик физикийн сэдэв нь ижил бөгөөд зөвхөн бие биенээ нөхөх аргууд нь ялгаатай байдаг.

Термодинамикийг авч үздэг термодинамик системүүд. систем орон зайн хязгаарлагдмал мужид хаалттай физик объектуудын багц гэж нэрлэдэг. термодинамик систембие биетэйгээ болон гадаад орчинтой энерги, бодис солилцдог макроскопийн цогц бие, талбайн нийлбэр гэж нэрлэдэг. Систем нь нэг биеэс бүрдэж болно. Системийг тодорхойлдог шинж тэмдгүүд, жишээлбэл, даралт, температур, нягтрал гэх мэт. термодинамик параметрүүд буюу төлөвийн параметрүүд гэж нэрлэдэг.Ихэвчлэн системийн төлөвийг бүрэн дүрсэлсэн параметрүүдийн хамгийн бага тоог сонгодог.

Ялгах өргөн хүрээтэйбодисын хэмжээнээс хамааран утгууд нь параметрүүд ба эрчимтэйутга нь бодисын хэмжээнээс хамаардаггүй параметрүүд. Өргөн хүрээний хэмжигдэхүүний жишээ бол эрчим хүч, эрчимтэй хэмжигдэхүүн бол нягтрал, температур юм. Ихэвчлэн өргөн хүрээний параметрүүдийг том үсгээр, эрчимтэй параметрүүдийг жижиг үсгээр тэмдэглэдэг.

Бүх термодинамик параметрүүдийн нийлбэр нь системийн термодинамик төлөвийг тодорхойлдог. Төрийн тэгшитгэл системийн төлөв байдал болон бусад параметрүүдийг хоёуланг нь тодорхойлоход шаардлагатай термодинамик параметрүүдийн хамгийн бага тоог холбодог. Термодинамикийн арга нь термодинамик системийн төлөвийг тодорхойлоход суурилдаг.

Статистик ба термодинамик аргууд нь зөвхөн молекулын систем биш, олон тооны бөөмсөөс бүрдэх аливаа системийг судлах үр дүнтэй арга юм. Энэ нь эдгээр аргууд нь ерөнхий физикийн судалгааны аргууд бөгөөд молекулын физик нь тэдгээрийн хэрэглээний чиглэлүүдийн зөвхөн нэг хэсэг юм.

Механик хөдөлгөөнтэй гаднаасаа шууд бусаар холбогддог үзэгдлүүд байгальд тохиолддог. Эдгээр нь биеийн температур өөрчлөгдөх эсвэл бодис нэг төлөвөөс (жишээлбэл, шингэн) нөгөөд (хатуу эсвэл хий) шилжих үед ажиглагддаг. Ийм үзэгдлийг гэж нэрлэдэг дулааны.

Дулааны үзэгдэл нь хүн, амьтан, ургамлын амьдралд асар их үүрэг гүйцэтгэдэг. Дэлхий дээр амьдрах боломж нь орчны температураас хамаардаг. Улирлын температурын өөрчлөлт нь зэрлэг ан амьтдын хэмнэлийг тодорхойлдог - өвлийн улиралд ургамлын амьдрал хөлддөг, олон амьтад өвөлждөг. Хавар байгаль сэрж, нуга ногоорч, мод цэцэглэдэг.

Температурын өөрчлөлт нь биеийн шинж чанарт нөлөөлдөг. Халах, хөргөх үед шингэн ба хийн хэмжээ, хатуу бодисын хэмжээ өөрчлөгддөг.

Дулааны үзэгдлүүд нь тодорхой хуулиудыг дагаж мөрддөг бөгөөд тэдгээрийн мэдлэг нь эдгээр үзэгдлийг технологи болон өдөр тутмын амьдралд ашиглах боломжийг олгодог. Орчин үеийн дулааны хөдөлгүүр, хөргөлтийн төхөөрөмж, хий дамжуулах хоолой болон бусад төхөөрөмжүүд эдгээр хуулиудын үндсэн дээр ажилладаг.

Молекулын физик ба термодинамик

Молекулын физик ба термодинамиколон тооны бөөмсөөс бүрдэх системийн үйл ажиллагааг судлах.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Молекулын физик- молекулын бүтцийг харгалзан нэгтгэх янз бүрийн төлөвт байгаа биетүүдийн физик шинж чанарыг судалдаг физикийн салбар.

Молекулын физик нь хий, шингэн, хатуу биетүүдийн бүтэц, шинж чанар, тэдгээрийн харилцан хувирал, түүнчлэн гадаад нөхцөл өөрчлөгдөхөд тэдгээрийн дотоод бүтэц, зан үйлийн өөрчлөлтийг авч үздэг.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Термодинамик- системд болж буй энергийн хувирлын нөхцөл, чанарын харилцаанд дүн шинжилгээ хийх замаар харилцан үйлчлэгч биетүүдийн системийн шинж чанарыг судалдаг физикийн салбар.

Молекул (эсвэл статистик) физик ба термодинамикийн ялгаа нь физикийн эдгээр хоёр салбар дулааны үзэгдлийг өөр өөр өнцгөөс авч үзэж, өөр өөр арга хэрэглэдэг.

Молекулын физик нь тэдгээрийн молекулын бүтэц, бие даасан молекулуудын харилцан үйлчлэлийн механизмыг судалсны үндсэн дээр бие махбодид янз бүрийн процесс явагддаг хуулиудыг тогтоодог. Термодинамик нь биетүүдийн шинж чанарыг тэдгээрт тохиолддог молекулын үзэгдлийг харгалзахгүйгээр судалдаг.

Молекулын физикийн хэрэглээ статистикийн арга, энэ нь молекулуудын хөдөлгөөн, харилцан үйлчлэлийг бүхэлд нь авч үздэг ба молекул бүрийг тусгайлан авч үздэггүй.

Термодинамик таашаал авдаг термодинамик арга, энэ нь бүх процессыг эрчим хүчний хувиргалтаар авч үздэг. Статистикийн аргаас ялгаатай нь термодинамик арга нь биеийн дотоод бүтэц, эдгээр биетүүдийг үүсгэдэг молекулуудын хөдөлгөөний шинж чанарын талаархи тодорхой санаатай холбоогүй юм. Термодинамикийн хуулиудыг ажил хийхэд дулааныг оновчтой ашиглах судалгаанд эмпирик байдлаар тогтоодог.