Основы молекулярной физики

Пояснения к карте-схеме 5

1. Самым существенным в этой теме является основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ). Его смысл – в связи макропараметров (р, V, Т) с микропараметрами (n₀, m, v).

2. Обратите внимание на следствия из основного уравнения МКТ.

3. Четко выделите все формулы, определения.

4. Обратите внимание на газовые законы, описывающие изопроцессы. Сопоставьте их с уравнениями Клапейрона – Менделеева, описывающими состояние газа.

 

Вопросы для самопроверки

1. Что называется идеальным газом?

2. Напишите основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Объясните его.

3. Назовите следствия из основного уравнения МКТ.

4. Сформулируйте законы, описывающие изопроцессы в газах.

5. Выведите уравнение состояния идеального газа.

6. Напишите формулу для внутренней энергии идеального газа. Что называется числом степеней свободы?

7. Что такое теплоемкость при постоянном давлении С_Р и теплоемкость при постоянном объеме С_V?

8. Почему С_Р больше С_V?

9. Чему равны С_Р и С_V?

5. Карта-схема проработки темы: «Основы молекулярной физики»

 

Общая характеристика идеального газа: молекулярно-кинетический и термодинамический подходы. Определение идеального газа. Параметры состояния. Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ)

 

ПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ И ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ		ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МКТ
T=const Закон Бойля-Мариотта. График	P=const Закон Гей-Люссака. График.	V=const Закон Шарля. График.	Вывод уравнения. Следствия из уравнения. средняя кинетическая энергия молекул газа. Постоянная Больцмана. Абсолютная шкала температур. средняя квадратичная скорость движения молекул. формулы Больцмана
Вывод уравнения состояния идеального газа. Уравнение Клапейрона-Менделеева – объединенный газовый закон. Плотность газа.

ТЕПЛОЕМКОСТЬ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА: УДЕЛЬНАЯ, МОЛЯРНАЯ		ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.
Теплоемкость идеального газа при P=const Срμ=>	Теплоемкость при V=const Сvμ=>
Число степеней свободы. Определение. 1.Для 1 атомного газа. 2.Для 2-х атомного газа; 3. Для многоатомного газа.	Закон равнораспределения энергии по степеням свободы.	Внутренняя энергия идеального газа в общем случае.

ЭЛЕМЕНТЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Пояснения к карте-схеме 6

1. При изучении темы обратите внимание на смысл статистического подхода к молекулярным процессам и на основные понятия из теории вероятностей.

2. Важным в данном разделе является распределение молекул по скоростям и энергиям. Обратите внимание на смысл функций распределения и кривые распределения.

 

Вопросы для самопроверки

1. Что представляет собой распределения Максвелла?

2. Напишите функцию распределения Максвелла и начертите ее график.

3. Напишите формулы для наиболее вероятной, средней квадратичной и средней арифметической скоростей.

4. Что представляет собой распределения Больцмана?

5. Напишите барометрическую формулу.

 

6. Карта-схема проработки темы: «Элементы статистической физики»

 

Понятие о вероятности, применение его к молекулярным процессам. Флуктуации.		Функция распределения молекул по энергиям. Распределение Максвелла – Больцмана.
Распределение по кинетической энергии.	Частицы в потенциальном поле. Их распределение по потенциальной энергии. Барометрическая формула.
Функции распределения частиц идеального газа по скоростям (Максвелла).
Смысл функции распределения.	Аналитическое выражение. Условие нормировки.	Кривая распределения, ее анализ.
Функция распределения Максвелла – Больцмана.

 

Вычисление скоростей.   Наиболее вероятная скорость. Средняя квадратичная скорость. Средняя арифметическая скорость.   Формулы значения скоростей на кривой распределения.

 

Опыт Штерна – проверка закона распределения Максвелла.   Идея опыта. Установка (описание метода). Результат.

 

ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ГАЗАХ

Пояснения к карте-схеме 7

1. Основное в этой теме – умение объяснить молекулярный механизм процессов, относящихся к явлениям переноса. Важно выявить общие закономерности явлении, их природу. В каждом явлении выделить «переносимую величину».

2. Основные закономерности явлений переноса выводятся с помощью молекулярно-кинетической теории. Необходимо предварительно ввести длину свободного пробега молекул и установить ее зависимость от состояния газа.

3. Обратите внимание на относительность понятия физического вакуума.

 

Вопросы для самопроверки

1. Какие явления относятся к явлениям переноса? Что между ними общего?

2. Что называется средней длиной свободного пробега?

3. Дайте характеристику явлениям диффузии, внутреннего трения, теплопроводности.

4. Напишите общую формулу, описывающую явления переноса.

5. Чему равны коэффициенты переноса? Как они связаны друг с другом?

6. Что называется физическим вакуумом?

7. Что называется высоким вакуумом (ультраразреженным газом)?

7. Карта-схема проработки темы: «Явления переноса в газах»

 

Явление переноса. Причина явлений. Общая формула.

 

Эффективный диаметр молекул. Эффективное сечение молекулы. Среднее число столкновений молекул в 1 сек. Средняя длина свободного пробега молекул.

 

Диффузия	Внутреннее трение (вязкость)	Теплопроводность в газах.
Формула, полученная опытным путем. Смысл явления. Его объяснение.	Смысл явления. Его объяснение. Формула.	Смысл явления. Его объяснение. Формула. Коэффициент теплопроводности a
Формула для коэффициента диффузии D.	Формула для коэффициента вязкости h. Его связь с коэффициентом D.	Связь D, h и a.

 

Понятие вакуума. Ультраразреженные газы.