Уравнение молекулярно кинетической теории

Основные положения МКТ

=== Скачать файл ===

Молекулярно-кинетическая теория

Основное уравнение МКТ

МКТ стала одной из самых успешных физических теорий и была подтверждена целым рядом опытных фактов. Основными доказательствами положений МКТ стали:. Термин же молекулярно-кинетическая теория в современной теоретической физике уже практически не используется, хотя он встречается в учебниках по курсу общей физики. Свойства идеального газа на основе молекулярно-кинетических представлений определяются исходя из физической модели идеального газа, в которой приняты следующие допущения:. Импульс передается только при соударениях, то есть силы притяжения между молекулами не учитываются, а силы отталкивания возникают только при соударениях. Суммарная энергия частиц газа постоянна, если отсутствует теплопередача и газ не совершает работы. Молекулы газа при своем движении постоянно сталкиваются. Скорость каждой молекулы при столкновении изменяется. Она может возрастать и убывать. Однако среднеквадратичная скорость остается неизменной. Это объясняется тем, что в газе, находящемся при определенной температуре, устанавливается некоторое стационарное, не меняющееся со временем распределение молекул по скоростям, которое подчиняется определенному статистическому закону. Скорость отдельной молекулы с течением времени может меняться, однако доля молекул со скоростями в некотором интервале скоростей остается неизменной. Дело в том, что, хоть число молекул очень велико в любом даже малом объеме, но количество значений скорости сколь угодно велико как чисел в последовательном ряде , и может случиться, что ни одна молекула не обладает заданной скоростью. Основываясь на опыте Штерна, можно ожидать, что наибольшее число молекул будут иметь какую-то среднюю скорость, а доля быстрых и медленных молекул не очень велика. Максвелл в г. С тех пор она называется функцией распределения молекул по скоростям или законом Максвелла. Выведем функцию распределения молекул идеального газа по скоростям. Наивероятнейшая скорость определяется из условия. Рассчитаем долю молекул в заданном интервале скоростей вблизи заданной скорости в заданном направлении. Развивая идеи Максвелла Больцман рассчитал распределение молекул по скоростям в силовом поле. В отличие от распределения Максвелла в распределении Больцмана вместо кинетической энергии молекул фигурирует сумма кинетической и потенциальной энергии. Это значит, что теплоемкость должна быть постоянной. Вместе с тем опыт говорит, что теплоемкость зависит от температуры. При понижении температуры 'замараживаются' сначала колебательные степени свободы, а затем и вращательные степени свободы. Сравним теоретические данные с опытными. Видно, что 2-х атомных газов равняется , но изменяется при низких температурах вопреки теории теплоемкости. Современная физика позволяет объяснить зависимость от используя квантовые представления. Квантовая статистика устранила трудности в объяснении зависимости теплоемкости газов в частности двухатомных газов от температуры. Согласно положениям квантовой механики, энергия вращательного движения молекул и энергия колебаний атомов могут принимать лишь дискретные значения. Если энергия теплового движения значительно меньше разности энергий соседних уровней энергии , то при столкновении молекул вращательные и колебательные степени свободы практически не возбуждаются. Поэтому при низких температурах поведение двухатомного газа подобно поведению одноатомного. Так как разность между соседними вращательными уровнями энергии значительно меньше, чем между соседними колебательными уровнями , то с ростом температуры сначала возбуждаются вращательные степени свободы. В результате этого возрастает теплоемкость. При дальнейшем увеличении температуры возбуждаются и колебательные степени свободы, и происходит дальнейший рост теплоемкости. Эйнштейн, приближенно считал, что колебания атомов кристаллической решетки независимы. Используя модель кристалла как совокупность независимо колеблющихся с одинаковой частотой гармонических осцилляторов, он создал качественную квантовую теорию теплоемкости кристаллической решетки. Эта теория впоследствии была развита Дебаем, который учел, что колебания атомов в кристаллической решетке не являются независимыми. Рассмотрев непрерывный спектр частот осцилляторов, Дебай показал, что основной вклад в среднюю энергию квантового осциллятора вносят колебания на низких частотах, соответствующих упругим волнам. Тепловое возбуждение твердого тела можно описать в виде упругих волн, распространяющихся в кристалле. Согласно корпускулярно—волновому дуализму свойств вещества, упругие волны в кристалле сопоставляют с квазичастицами—фононами , обладающими энергией. Фонон — квант энергии упругой волны, являющийся элементарным возбуждением, ведущим себя подобно микрочастице. Как квантование электромагнитного излучения привело к представлению о фотонах, так квантование упругих волн как результата теплового колебания молекул твердых тел привело к представлению о фононах. Энергия кристаллической решетки складывается из энергии фононного газа. Квазичастицы в частности фононы сильно отличаются от обычных микрочастиц электронов, протонов, нейтронов и т. Импульс фонона обладает своеобразным свойством: Фононы имеют спин, равный нулю, и являются бозонами, а потому фононный газ подчиняется статистике Бозе—Эйнштейна. Кроме этого, целесообразно ознакомить учащихся с расчетными методами определения характеристик молекул. В то время не было дано правильного объяснения причины этого движения, и лишь спустя почти 80 лет А. Смолуховский построили, а Ж. При обсуждении вопроса о размерах молекул рассматривают сущность опыта Р. Рэлея, который заключается в следующем: Представить малые размеры молекул школьникам трудно, по этому полезно привести ряд примеров сравнительного характера. Например, если увеличить все размеры во столько раз, чтобы молекула была видна т. Расчетный метод заключается в определении числа молекул в количестве вещества 1 моль по известным значениям молярной массы и массы одной молекулы вещества. Если в резиновом воздушном шаре сделать прокол настолько тонкий, что через него каждую секунду будет выходить по 1 молекул, то понадобится примерно 30 млрд. Один из методов определения массы молекул основан на опыте Перрена, который исходил из того, что капли смолы в воде ведут себя так же, как молекулы в атмосфере. В настоящее время значения масс молекул уточнены. Вновь пущенный шарик отклонится от первоначального направления движения относительно диска и собьет спичку, находящуюся на некотором расстоянии от первой. Зная это расстояние, радиус диска и скорость шарика на ободе диска, можно определить скорость движения шарика по радиусу. Наибольшее число молекул имеет наиболее вероятную скорость. Необходимо подчеркнуть следующие моменты: FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Соседние файлы в папке GOS

Сравни ру кредитные карты

Сима ленд каталог фотообоев 2016

Шитые куклы своими руками фото

Тема найдите значение выражения

Объем 2 мл это сколько

Кто сосала своему малышу рассказы

Сколько должно проходить времени между кормлениями

Состав крема нивея для лица увлажняющего

Лампы лб 20 характеристика

Найдите значения выражений 120 2

Внешние аккумуляторы тесты обзоры

Приказ минобрнауки 957 от 14.08 2013