Молекулярно-кинетическая теория. Иркутский государственный технический университет

Иркутский государственный технический университет

Молекулярная физика

Термодинамика

Практикум по физике

Издательство

Иркутского государственного технического университета

УДК 53(075.8)

ББК 22.3

Рецензенты: д-р физ.-мат.- наук, профессор, зав. кафедрой физики ИГУ

Л.А. Щербаченко;

д-р физ.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой ТОЭ ИрГУПС Саламатов В.Н.

Редактор Л.К. Черкашина

Компьютерный набор Т.В. Шинкова, Е.Л. Липовченко

Авторы: Липовченко Е.Л., Рябцева Г.Г., Шинкова Т.В., Каницкая Л.В., Первушкина Э.И., Николаева М.З.

Молекулярная физика. Термодинамика: практикум по физике / Е.Л. Липовченко [и др.]. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. – 73с.

содержит сведения об основных понятиях, определениях, законах молекулярной физики и термодинамики, описание методики и техники выполнения экспериментальных заданий.

Предназначен для студентов инженерных специальностей технических вузов направлений 550000 «Технические науки», 540000 «Профессиональное обучение».

Рекомендован к изданию ученым советом ИрГТУ

технический университет, 2008

оглавление

Введение………………………………………………………………………...…....
1. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов..
Исходные понятия и определения молекулярной физики и термодинамики. …………………………………………………….………..
Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов……………………
Законы идеального газа………………………………………………..………
Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева)…………………………………………………….
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов……………………………………………………………………………..
Молекулярно-кинетический смысл температуры……………………...……
Теория равновесных свойств идеального газа…………………………........
Положение о равнораспределении энергии по степеням свободы…………………………………………………………..
Внутренняя энергия идеального газа…………………………………………
распределения Максвелла и Больцмана……………………………………..
Лабораторная работаопределение постоянной Больцмана
Лабораторная работа Определение универсальной газовой постоянной………………………………………………………………….....................

2. явления переноса в термодинамически неравновесных системаХ……………………………………………………………….
Виды процессов переноса………………………………………………….....
Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул……….
Законы физической кинетики……………………………………………........
Лабораторная работаОпределение динамического коэффициента вязкости методом пуазейля……………..............................................

Лабораторная работаОпределение динамического коэффициента вязкости методом Стокса………………………………………………

Лабораторная работаОпределение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха…………..

Лабораторная работаОпределение коэффициента теплопроводности твердых тел.......………………………………………………………

3. Термодинамика………………………………………….…………..……
Взаимосвязь между внутренней энергией, работой и теплотой (первый закон термодинамики)……………………….……..…….
Применение первого начала термодинамики к изопроцессам……………
Теплоемкость вещества…………………………………………..……………
Уравнение Пуассона. Политропный процесс………………..……………....
Работа газа при изопроцессах……………………………………….………..
Обратимые и необратимые процессы. Циклы…………………………….....
Второе начало термодинамики………………………………………….….....
Третье начало термодинамики…………………………………….………….
Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса………... …………….………...
Лабораторная работа Определение отношения теплоемкостей газов методом Клемана дезорма……………………………...

Лабораторная работа Определение изменения энтропии при изохорическом процессе в газе…………………….............................................

Лабораторная работа Определение адиабатической постоянной по скорости звука в воздухе …………..................................

4. свойства жидкостей………………………………….……...................
Поверхностное натяжение…………………………….…………………......
Лабораторная работа Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости………………………………………………….

Заключение……………………………………………………………………………
Библиографический список……………………………………………….………..
Приложение…..………………………………………………………………….......

ВВЕДЕНИЕ

úsus mаgίster est optimus.

Опыт –лучший учитель

(Цицерон)

Современная физика содержит огромное количество теоретических сведений о нашем мире. Подавляющее большинство этих сведений получают из многочисленных экспериментов в результате их обобщения. В некоторых случаях роль проводимых экспериментов состоит только в подтверждении выдвинутых гипотез и предположений. В любом случае значимость физического опыта трудно переоценить, поскольку он, безусловно, является для нас единственным мерилом понимания окружающего мира.

В учебном процессе проведение опытов (выполнение лабораторных работ) является весьма важным элементом обучения, позволяющим лучше усвоить и запомнить основные законы природы, для дальнейшего осознанного использования полученных знаний на практике.

Выполнение описанных в пособии лабораторных работ по молекулярной физике и термодинамике позволяет глубже разобраться в ряде процессов, относящихся к газам и жидкостям.

Особенностью многих физических экспериментов в данном разделе физики является отсутствие возможности быстро и просто провести прямые измерения некоторых физических величин. К таким величинам, например, можно отнести показатель адиабаты, энтропию, вязкость, коэффициент теплопроводности и др. В этих случаях роль эксперимента усиливается, касаясь уже не только возможности прямого измерения исследуемых величин, но и выявление их физического смысла.

Данное пособие соответствует содержанию профессиональной программы по курсу «Общая физика» для инженерных специальностей технических вузов и состоит из теоретической части, позволяющей студентам найти ответы на контрольные вопросы, и экспериментальной части (лабораторных работ по молекулярной физике и термодинамике). В пособии имеется достаточно большое количество иллюстраций, обеспечивающих активное и прочное усвоение изложенного материала.

В приложении к основному тексту пособия приведены необходимые справочные данные.

Молекулярно-кинетическая теория

Идеальных газов