Механика, молекулярная физика и термодинамика, электричество и магнетизм

Лекция 8 Основы молекулярно-кинетической теории газов Введение Задача молекулярно–кинетической теории – вывести все свойства вещества из его молекулярно-кинетической модели. Модель эта содержит представления о свойствах молекул вещества, их движении и взаимодействии. Представления, естественно, уточняются с развитием науки, поэтому уточняется и модель. Основные положения этой модели следующие: газ состоит из молекул (мельчайших частиц, размеры которых ˜ 10 -10 м.) молекулы газа находятся в непрерывном хаотическом движении. молекулы сталкиваются друг с другом. Столкновения бывают упругими (низкие температуры) и неупругими (высокие температуры) в промежутке между соударениями молекулы движутся прямолинейно молекулы на малых расстояниях отталкиваются, а на больших притягиваются друг к другу. Следует заметить, что внутренняя структура самой молекулы описывается квантовой физикой. Включение в описание явлений внутреннего строения молекул, является дальнейшим уточнением модели. 8.1 Основное уравнение м.к.т. идеальных газов. Температура Так принято называть выводимое из м.к.т. уравнение, определяющее давление газа. Важным здесь является выяснение молекулярно-кинетического понятия температуры. Для дальнейшего нам понадобится понятие концентрации молекул. Будем называть концентрацией n число молекул в единице объема. (8.1) Первая формула справедлива всегда, вторая – в случае, если концентрация всюду в объеме постоянна. Через концентрацию можно выразить и давление газа . Используя введенную ранее постоянную Больцмана запишем . Итак, получим (8.2) Необходимо вывести это же уравнение из молекулярно-кинетической теории, иными словами, найти давление газа на стенку. Давление – результат ударов молекул. Импульс, переданный всеми молекулами за секунду, – это и есть сила давления т.е. PS, где S – площадь стенки. Поскольку при каждом соударении молекул полный импульс сохраняется, для расчета давления не нужно учитывать соударения молекул между собой. Рассмотрим молекулу (рис.8.1), движущуюся между стенками сосуда, расстояние между Рис.8.1