Молекулярная и статистическая физика

Молекулярная и статистическая физика. Термодинамика

Молекулярная и статистическая физика

1.Какие утверждения справедливы дляидеального газа?

а)Состояние газа описывается уравнением.

б)Состояние газа описывается уравнением.

в)Молекулы газа считаются материальнымиточками.

г) Внутренняяэнергия газа складывается из кинетическойэнергии теплового движения молекул ипотенциальной энергии взаимодействиямолекул.

2. Как изменитсядавление газа в сосуде, если концентрациюмолекул в нем уменьшить в 3 раза, атемпературу увеличить в 2 раза?

а)Увеличится в 1,5 раза.

б)Уменьшится в 6 раз.

в)Увеличится в 6 раз.

г)Уменьшится в 1,5 раза

д)Не изменится.

3.Установите соответствие между названиямиизопроцессов и их законами:

Процесс Закон

1) Изохорный а)

2) Изобарный б)

3) Изотермический в)

4) Адиабатный г)

д)

4. Как изменится среднеквадратичнаяскорость молекул при увеличениитемпературы газа в 4 раза?

5. Какое из выраженийопределяет среднюю кинетическую энергиюмолекулы метана СН4?

1) кТ, 2) 1,5 кТ, 3) 2,5 кТ, 4) 3 кТ.

6. Энергия тепловогодвижения двух молей аргона равна

1) 2RT, 2) 3RT, 3) 5RT, 4) 6RT.

  1. Как изменилась внутренняя энергия идеального газа, если при сообщении ему количества теплоты 30 кДж газ совершил работу 14 кДж?

Глоссарий

АБСОЛЮТНО ТВЕРДОЕТЕЛО — тело(система), взаимное положение любыхточек которого не изменяется, в какихбы процессах оно не участвовало.

АГРЕГАТНОЕСОСТОЯНИЕ -термодинамическое состояние вещества,сильноотличающееся по своим физическимсвойствам от других агрегатных состоянийэтого же вещества.

АКУСТИКА(от греч. άχούω(акуо – слышу) — наука о звуке, изучающаяфизическую природу звука и проблемы,связанные с его возникновением,распространением и восприятием.

АЭРОДИНАМИКА — (от др.-греч.ηρ— воздух и δύναμις— сила) — раздел физики, изучающийзаконы движения газообразной среды иеё взаимодействия с движущимися в нейтвёрдыми телами.

ВРАЩАТЕЛЬНОЕДВИЖЕНИЕ -вид движения. При вращательномдвижении абсолютно твёрдого тела еготочки описывают окружности, расположенныев параллельных плоскостях. Центры всехокружностей лежат при этом на однойпрямой, перпендикулярной к плоскостямокружностей и называемой осьювращения.

ВЯЗКОСТЬ— внутреннее трение, свойство текучихтел (жидкостей и газов) оказыватьсопротивление перемещению одной ихчасти относительно другой. Различаютдинамическую вязкость (единицы измеренияПуаз, Па·с) и кинематическую вязкость(единицыизмерения Стокс, м2/с).

ГАЗ(иначе — газообразное состояние) (отгреч.χάος— хаос)- агрегатноесостояниевещества,характеризующееся очень слабыми связямимежду составляющими его частицами(молекулами, атомами или ионами), а такжеих большей подвижностью.

ГРАВИТАЦИОННАЯМАССА -характеристика материальнойточкипри анализе классическоймеханики,которая полагается причиной гравитационноговзаимодействиятел, в отличие от инертноймассы,которая определяет динамическиесвойства тел.

ДАВЛЕНИЕв физике — отношение силы,нормальной к поверхности взаимодействиямежду телами,к площади этой поверхности или в видеформулы P= F/S.

ДЕКАРТОВА СИСТЕМАКООРДИНАТобразуется тремя взаимно-перпен-дикулярнымиосями координат OX, OY и OZ. Оси пересекаютсяв точке O, которая называется началомкоординат, на каждой оси выбраноположительное направление, указанноестрелками, и единица измерения отрезковна осях.

ДЕФОРМИРУЕМОЕТЕЛО -механическаясистема,обладающая внутренними степенямисвободы(в дополнение к поступательным ивращательным), которые обычно называютколебательными степенями свободы

ДИНАМИКА– раздел механики, в котором рассматриваетсясвязь параметров движения с причинами,их вызывающими (силами, моментами сил).

ДИФФУЗИЯ— процесс переноса материи или энергиииз области с высокой концентрацией вобласть с низкой концентрацией. Самымизвестным примером диффузии являетсяперемешивание газов или жидкостей.

ЖИДКОСТЬ— одно из агрегатныхсостояний вещества.Исходя из свойств жидкостей, жидкоесостояние обычно считают промежуточныммежду твёрдымтеломи газом.Атомыне имеют определённого положения, но,в то же время, им недоступна полнаясвобода перемещений.

ЗАКОНЫ НЬЮТОНА— законы классическоймеханики,позволяющие записать уравнения движениядля любой механическойсистемы.

ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ— математическаямодельгаза,в которой предполагается, что потенциальнойэнергией взаимодействия молекулможно пренебречь по сравнению с ихкинетической энергией.

Между молекуламине действуют силы притяжения илиотталкивания, соударения частиц междусобой и со стенками сосуда абсолютноупруги,а время взаимодействия между молекуламипренебрежимо мало по сравнению сосредним временем между столкновениями.

ИЗОПРОЦЕССЫ— термодинамическиепроцессы,во время которых одна из физическихвеличин — параметров состояния: давление,объёмили температура— остаётся неизменной.

Так, неизменномудавлению соответствует изобарныйпроцесс, объёму — изохорный, температуре— изотермический.

Линиями, изображающимиданные процессы на какой-либотермодинамической диаграмме, соответственноназываются — изобара, изохора и изотерма.

ИМПУЛЬС— произведение массы тела на его скорость(то же, что и количестводвижения).

ИНЕРТНАЯ МАССАесть мера инерцииобъекта, она характеризует сопротивлениеизменению состояния движения, когда ктелу приложена внешняя сила.Чем меньше инертная масса объекта, тембыстрее изменяется его скорость.

ИНЕРЦИАЛЬНАЯСИСТЕМА ОТСЧЕТА (ИСО)— системаотсчёта,в которой справедлив законинерции:любоетело, на которое не действуют внешниесилы, находится в состоянии покоя илиравномерного прямолинейного движения.

КОЛИЧЕСТВОДВИЖЕНИЯ — произведение массы тела на его скорость(то же, что и импульс)

МАССА— физическая величина, отвечающаяспособности физическихтел сохранять своё поступательноедвижение (инертности), а такжехарактеризующая количество вещества.

МАССА ПОКОЯ -это инертнаямассатела в сопутствующейсистеме отсчёта.Подчеркнём, что этот термин возникает,только если принять терминологиюрелятивистскоймассы.

МАТЕРИАЛЬНАЯТОЧКА -объект, размерами которого при решениизадачи можно пренебречь. Однако болеечётко следует говорить так: материальнаяточка — это механическаясистема,обладающая толькопоступательнымистепенямисвободы.

МЕХАНИКА(греч.μηχανική— искусство построения машин) —техническаянаука,выделившаяся из прикладной физики;наука о движении и силах, вызывающихдвижение.

МОЛЕКУЛЯРНАЯФИЗИКА -раздел физики, в котором изучаютсяфизические свойства тел на основерассмотрения их молекулярного строения.Задачи молекулярной физики решаютсяметодами физической статистики,термодинамики и физическойкинетики,они связаны с изучением движения ивзаимодействия частиц (атомов, молекул,ионов), составляющих физические тела.

МОЛЬ(обозначение — моль,mol)- единица измерения количествавеществав СИ.Соответствует количеству вещества,содержащему столько структурных единиц(атомов,молекул,ионов,электроновили любых других частиц), сколькосодержится атомов в 0,012 кгизотопа12C.

МОМЕНТ ИМПУЛЬСА(кинетический момент, угловой момент,орбитальный момент, момент количествадвижения) — количество вращательногодвижения. Величина, зависящая от того,сколько массывращается, как она распределенаотносительно оси вращения и с какойскоростьюпроисходит вращение.

МОМЕНТ СИЛЫ(крутящиймомент) —физическаявеличина,характеризующая вращательное действиесилына твёрдое тело.

НАЧАЛАТЕРМОДИНАМИКИ -совокупность постулатов,лежащих в основе термодинамики.Необходимость в началах термодинамикисвязана с тем, что термодинамика описываетмакроскопические параметры систем безконкретных предположений относительноих микроскопического устройства.

ОРТ – вектор,по модулю равный единице. В каждойсистеме координат таких векторов можнопровести три, т. е вдоль каждой осикоординат.

ПАРЦИАЛЬНОЕДАВЛЕНИЕ(лат.partialis— частичный, от лат.pars— часть) — давление, которое имел бы газ,входящий в состав газовой смеси, еслибы он один занимал объём, равный объёмусмеси при той же температуре.

РАБОТА (вмеханике)— это физическаявеличина,которая является количественнойхарактеристикой движения тела.

РАДИУС-ВЕКТОР— вектор, который проводится из началакоординат в заданную точку пространства.

РЕЛЯТИВИСТСКАЯМЕХАНИКА -раздел физики,рассматривающий законы механики(законы движения тел и частиц) прискоростях, сравнимых со скоростьюсвета.При скоростях значительно меньшихскорости света, переходит в классическую(ньютоновскую) механику.

СИЛАв механике— векторнаявеличина, выражающая внешнее воздействиена материальное тело, заставляющее егоиспытывать ускорение.Единица измерения силы в системе СИ -Ньютон.

СИСТЕМА— совокупность взаимодействующихобъектов.

СКОРОСТЬ–быстротаперемещения объекта в пространстве потраектории.

СПЕЦИАЛЬНАЯТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ(СТО), ча́стнаятео́рия относи́тельности- теория, заменившая механикуНьютонапри описании движения тел со скоростями,близкими к скоростисвета.При малых скоростях различия междурезультатами СТО и ньютоновской механикойстановятся незначительными.

СПЛОШНАЯ СРЕДА— механическаясистема,обладающая бесконечным числом внутреннихстепенейсвободы.Её движение в пространстве, в отличиеот других механических систем, описываетсяне координатами и скоростями отдельныхчастиц, а скалярным полем плотности ивекторным полем скоростей.

СТАТИСТИЧЕСКАЯФИЗИКА -раздел физики,изучающий поведение системс очень большим числом частицв состоянии локальногоравновесия.

ТЕМПЕРАТУРА(от лат.temperatura— надлежащее смешение, нормальноесостояние) — физическаявеличина,примерно характеризующая приходящуюсяна одну степеньсвободысреднюю кинетическую энергию частицмакроскопической системы, находящейсяв состоянии термодинамическогоравновесия.Абсолютная температура измеряется вКельвинах.

ТЕПЛОЕМКОСТЬтела (обозначается C) — физическаявеличина,определяющая отношение бесконечномалого количестватеплотыdQ,полученного телом, к соответствующемуприращению его температурыdT.Единица измерения теплоёмкости в системеСИ— Дж/К.

ТЕРМОДИНАМИКА— наука,изучающая внутреннее состояниемакроскопических тел в равновесии. Подругому определению, термодинамика— наука, занимающаяся изучением законоввзаимопреобразования и передачи энергии.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯФАЗА -термодинамическиоднородная по составу и свойствам частьтермодинамической системы, отделеннаяот других фаз поверхностями раздела,на которых скачком изменяются свойствасистемы.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕПОТЕНЦИАЛЫ(термодинамическиефункции) —функции основных макроскопическихпараметров (температура, давление,энтропия и т. д.) термодинамическойсистемы, характеризующие её состояние

ТРАЕКТОРИЯ —кривая, покоторой перемещается объект в пространстве.

УСКОРЕНИЕ– кинематическая характеристика,показывающая, как меняется векторскорости во времени.

ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД(превращение)в термодинамике— переход вещества из одной термодинамическойфазыв другую при изменении внешних условий.

ЭНТРОПИЯв химии и термодинамике является функциейсостояния термодинамической системы;её существование постулируется вторымначалом термодинамики.

ЭНЕРГИЯ— характеристика движения и взаимодействиятел, их способности совершать измененияво внешней среде.

Источник: https://studfile.net/preview/7223145/page:23/

Молекулярная и статистическая физика

Молекулярная и статистическая физика

Молекулярная физика представляет раздел физики, задачи которого направлены на изучение физических свойств тел в разнообразных агрегатных состояниях на основании рассмотрения их молекулярного строения. В самостоятельные разделы из молекулярной физики ученые выделили:

  • физику твердого тела;
  • физическую кинетику;
  • физическую химию и т. д.

Статистическая физика является разделом физики, направленным на исследование свойств макроскопических тел в формате систем, состоящих из множества частиц (электронов, молекул, атомов). В рамках статистической физике задействуют статистические методы, которые основаны на теории вероятностей.

Молекулярная физика

Определение 1

Молекулярная физика, наряду с термодинамикой, считается разделом физики, направленным на исследование происходящих в телах макроскопических процессов, связанных с большим количеством атомов и молекул, которые содержатся в них.

В задачи молекулярной физики входит изучение строения и свойств веществ с точки зрения молекулярно-кинетических представлений, базирующихся на том, что любое тело является состоящим из молекул, пребывающих в постоянном хаотичном движении.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Молекулярная физика одной из своих главных задач ставит изучение процессов совокупного воздействия огромного количества молекул. Термодинамика, в свою очередь, направлена на изучение общих свойств макроскопической системы, пребывающей в состоянии термодинамического равновесия.

Исследование макроскопических процессов осуществляется посредством двух методов:

Молекулярно-кинетического (на этом методе основана молекулярная физика).Термодинамического (лежащего в основе термодинамики).

Вышеуказанные методы являются взаимодополняющими. Молекулярная физика основывается на молекулярно-кинетической теории, согласно принципам которой, строение и свойства тел можно объяснить хаотичным движением и молекулярным, атомным и ионным взаимодействием.

Наблюдаемые на опытах свойства тел (давление, например) объясняются последствием воздействия частиц, иными словами, свойства всей макроскопической системы будут зависимыми от свойств частиц, а также особенностей их перемещения и усредненных значений динамических характеристик.

Молекулярно-кинетическая теория

Молекулярно-кинетическая теория (сокращенно она еще называется МКТ) представляет собой теорию, возникшую в XIX веке и направленную на рассмотрение строения вещества (зачастую, газов) с позиции трех основных приближенно правильных положений:

  • все тела состоят из частиц, таких как молекулы, атомы и ионы;
  • частицы пребывают в непрерывно-хаотичном перемещении (тепловом);
  • частицы осуществляют взаимодействие друг с другом посредством абсолютно упругих столкновений.

Рисунок 1. Молекулярно-кинетическая теория. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

МКТ не просто стала успешной физической теорией, но и получила подтверждение, благодаря ряду опытных фактов. В качестве основных доказательств положений МКТ выступили: диффузия, изменение агрегатных состояний вещества и броуновское движение.

Замечание 1

Идеальный газ представляет собой математическую модель газа, в которой допускается, что можно пренебречь потенциальной энергией молекулярного взаимодействия, сравнительно с их кинетической энергией; суммарный объем молекул газа оказывается пренебрежительно малым. Согласно эквивалентной формулировке, идеальный газ считается таким газом, который способен одновременно подчиняться законам Бойля — Мариотта и Гей-Люссака.

Рисунок 2. Закон Бойля-Мариотта. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Таким образом, на основании молекулярно-кинетической теории, в физике развит целый ряд самостоятельных разделов (в частности, статистическая механика и физическая кинетика).

Данные разделы созданы с целью изучения молекулярных (атомных или ионных) систем, пребывающих не только в «тепловом» движении.

В рамках современной физике термин МКТ уже практически перестал использоваться, но продолжает встречаться в учебниках по курсу общей физики.

Статистическая физика

Замечание 2

В качестве основных задач статистической физики выступают: вычисление характеризующих систему наблюдаемых макроскопических величин (на базе закона о движении составляющих ее частиц); при статистическом равновесии – определение термодинамических потенциалов (давления, свободной энергии и пр.) в зависимости от температуры и многих других параметров, в случае неравновесия — получение уравнений с целью описаний неравновесных процессов.

Статистическая физика представляет основу теории о газах, жидкостях, а также – твердых телах. В настоящее время она получила достаточно широкое применение в различных областях.

Как раздел теоретической физики, статистическая физика начала свое активное развитие в середине 19 в. и была представлена в трудах таких ученых, как Дж. К. Максвелл, Р. Клаузиус, Л. Больцман. Завершение построения классической статистической физики относится к 1902 году в научных исследовательских работах Дж.У. Гиббса.

При помощи статистической механики может быть получено распределение Максвелла (распределение вероятности, часто встречающееся в физике).

Оно положено в основу кинетической теории газов, объясняющей большинство фундаментальных свойства газов, включая диффузию и давление. Распределение Максвелла также активно применяется в формате электронных процессов переноса, а также и других явлений.

Также распределение Максвелла применяется ко множеству свойств индивидуальных молекул, находящихся в газе.

Рисунок 3. Статистическая физика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В равновесном состоянии таким параметрам газа, как объем, давление и температура, удается сохранить свою неизменность, однако при этом фиксируется непрерывное изменение микросостояния. Так, начинают изменяться: взаимное расположение молекул, наблюдается непрерывное изменение и в отношении их скоростей.

По причине существования огромного количества молекул, становится практически невозможным определение значений их скоростей в какой-то определенный момент, но при этом возможно (если считать скорость молекул непрерывной и случайной величиной) указание распределения молекул, согласно скоростям.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/osnovy_statisticheskoy_fiziki/molekulyarnaya_i_statisticheskaya_fizika/

Молекулярная физика, термодинамика, теория горения

Молекулярная и статистическая физика

Айзеншиц Р. Статистическая теория необратимых процессов. М.: Изд. Иностр. лит., 1963 (pdf)

Андрющенко А.И. Основы технической термодинамики реальных процессов. М.: Высш. шк., 1967 (pdf)

Ансельм А.И. Основы статистической физики и термодинамики. М.: Наука, 1973 (pdf)

Астахов К.В. (ред.) Термодинамические и термохимические константы. М.: Наука, 1970 (pdf)

Базаров И.П. Методологические проблемы статистической физики и термодинамики. М.: Изд-во МГУ, 1979 (pdf)

Балеску Р. Равновесная и неравновесная статистическая механика. Том 1. М.: Мир, 1978 (pdf)

Балеску Р. Равновесная и неравновесная статистическая механика. Том 2. М.: Мир, 1978 (pdf)

Бахарева И.Ф. Нелинейная неравновесная термодинамика. Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1976 (pdf)

Беккер Р. Теория теплоты. М.: Энергия, 1974 (pdf)

Болгарский А.В., Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача (2-е изд.). М.: Высш. школа, 1975 (pdf)

Больцман Л. Лекции по теории газов. М.: ГИТТЛ, 1953 (pdf)

Бриллюэн Л. Наука и теория информации. М.: ГИФМЛ, 1960 (pdf)

Васильев А.Э. Курс общей физики. Молекулярная физика и термодинамика. СПб.: СПбГТУ (pdf)

Вукалович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Машиностроение, 1967 (pdf)

Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика. М.: Машиностроение, 1972 (pdf)

Вукалович М.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика (4-е изд.). М.: Энергия, 1968 (djvu)

Герасимов Я.И., Гейдерих В.А. Термодинамика растворов. М.: МГУ, 1980 (pdf)

Гинзбург В.Л., Левин Л.М., Сивухин Д.В., Яковлев И.А. Сборник задач по молекулярной физике (4-е издание). М.: Наука, 1976 (pdf)

Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М.: ИЛ, 1961 (pdf)

Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуации. М.: Мир, 1973 (pdf)

Глушко В.П. (ред.) Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание (3-е изд.). Т. 1. Кн. 1. М.: Наука, 1978 (pdf)

Глушко В.П. (ред.) Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание (3-е изд.). Т. 2. Кн. 1. М.: Наука, 1979 (pdf)

Глушко В.П. (ред.) Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание (3-е изд.). Т. 2. Кн. 2. М.: Наука, 1979 (pdf)

Горбунова О.И., Зайцева А.М., Красников С.Н. Задачник-практикум по общей физике. Термодинамика и молекулярная физика. М.: Просвещение, 1978 (pdf)

Гуревич Л.Э. Основы физической кинетики. Л.-М.: ГИТТЛ, 1940 (pdf)

Гуров К.П. Основания кинетической теории. Метод Н.Н. Боголюбова. М.: Наука, 1966 (pdf)

де Бур Я. Введение в молекулярную физику и термодинамику. М.: ИЛ, 1962 (pdf)

де Гроот С.Р. Термодинамика необратимых процессов. М.: ГИТТЛ, 1956 (pdf)

де Гроот С., Мазур П. Неравновесная термодинамика. М.: Мир, 1964 (pdf)

Детлаф А.А., Яворский Б.М., Милковская Л.Б. Курс физики. Том 1. Механика. Основы молекулярной физики и термодинамики (4-е издание). М.: Высшая школа, 1973 (pdf)

Дьярмати И. Неравновесная термодинамика. Теория поля и вариационные принципы. М.: Мир, 1974 (pdf)

Залевски К. Феноменологическая и статистическая термодинамика. Краткий курс лекций. М.: Мир, 1973 (pdf)

Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980 (pdf)

Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений (2-е издание). М.: Наука, 1966 (pdf)

Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. Том 1. Механика, молекулярная физика, колебания и волны (6-е издание). М.: Наука, 1974 (pdf)

Зоммерфельд А. Термодинамика и статистическая физика. М.: ИЛ, 1955 (pdf)

Зубарев Д.Н. Неравновесная статистическая термодинамика. М.: Наука, 1971 (pdf)

Иверонова В.И. (ред.) Физический практикум. Механика и молекулярная физика (2-е изд.). М.: Наука, 1967  (pdf)

Иос Г. Курс теоретической физики. Часть 2. Термодинамика. Статистическая физика. Квантовая теория. Ядерная физика. М.: Просвещение, 1964 (pdf)

Карлеман Т. Математические задачи кинетической теории газов. М.: ИЛ, 1960 (pdf)

Кикоин А.К., Кикоин И.К. Общий курс физики. Молекулярная физика (2-е здание). М.: Наука, 1976 (pdf)

Киттель Ч. Статистическая термодинамика. М: Наука, 1977 (pdf)

Кричевский И.Р. Понятия и основы термодинамики (2-е изд.) М.: Химия, 1970 (pdf)

Кубо Р. Термодинамика. М.: Мир, 1970 (pdf)

Кудрявцев Б.Б. Курс физики: Теплота и молекулярная физика (2-е издание). М.: Просвещение, 1965 (pdf)

Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики: Механика. Молекулярная физика. М.: Наука, 1965 (pdf)

Ландсберг П. (ред.) Задачи по термодинамике и статистической физике. М.: Мир, 1974 (pdf)

Леонова В.Ф. Термодинамика. М.: Высш. школа, 1968 (pdf)

Марч Н., Тоси М. Движение атомов жидкости. М.: Металлургия, 1980 (pdf)

Мелешко Л.О. Молекулярная физика и введение в термодинамику. Мн.: Выш. школа, 1977 (pdf)

Микрюков В.Е. Курс термодинамики (3-е изд.) М.: Учпедгиз, 1960 (pdf)

Мюнстер А. Химическая термодинамика. М.: Мир, 1971 (pdf)

Ноздрев В.Ф. Курс термодинамики (2-е изд.) М.: Просвещение, 1967 (pdf)

Оно С., Кондо С. Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях. М.: ИЛ, 1963 (djvu)

Очелков Ю.П., Прилуцкий О.Ф., Розенталь И.Л., Усов В.В. Релятивистская кинетика и гидродинамика. М.: Атомиздат, 1979 (pdf)

Планк М. Введение в теоретическую физику. Часть 5. Теория теплоты. М.-Л.: ОНТИ, 1935 (pdf)

Поль Р.В. Механика, акустика и учение о теплоте. М.: ГИТТЛ, 1957 (pdf)

Путилов К.А. Курс физики. Том 1. Механика. Акустика. Молекулярная физика. Термодинамика (11-е издание). М.: ГИФМЛ, 1963 (pdf)

Путилов К.А. Термодинамика. М.: Наука, 1971 (pdf)

Радушкевич Л.В. Курс термодинамики. М.: Просвещение, 1971 (pdf)

Раушенбах Б.В. Вибрационное горение. М.: ГИФМЛ, 1961 (pdf)

Резибуа П., Де Ленер М. Классическая кинетическая теория жидкостей и газов. М.: Мир, 1980 (pdf)

Румер Ю.Б., Рывкин М.Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М.: Наука, 1972 (pdf)

Румер Ю.Б., Рывкин М.Ш. Термодинамика статистическая физика и кинетика (2-е изд.). М.: Наука, 1977 (pdf)

Савельев И.В. Курс общей физики. Том 1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. М.: Наука, 1970 (pdf)

Самойлович А.Г. Термодинамика и статистическая физика (2-е изд.). М.: ГИТТЛ, 1955 (pdf)

Серова Ф.Г., Янкина А.А. Сборник задач по термодинамике. М.: Просвещение, 1976 (pdf)

Синай Я.Г. Теория фазовых переходов. Строгие результаты. М.: Наука, 1980 (pdf)

Скрипов В.П., Синицын Е.Н., Павлов П.А. и др. Теплофизические свойства жидкостей в метастабильном состоянии. Справочник.  М.: Атомиздат, 1980 (pdf)

Спартаков А.А. (ред.) Молекулярная физика и термодинамика. Конспект лекции по физике для студентов физического факультета ЛГУ. Л.: ЛГУ, 1966 (pdf)

Телеснин Р.В. Молекулярная физика (2-е изд.) М.: Высшая школа, 1973 (pdf)

тер Хаар Д., Вергеланд Г. Элементарная термодинамика. М.: Мир, 1968 (pdf)

Тимирязев А.К. Второе начало термодинамики. Сборник работ (С. Карно, Р. Клаузиус, В. Томсон-Кельвин, Л. Больцман, М. Смолуховский). М.-Л.: ГТТИ, 1934 (pdf)

Тимирязев А.К. Основатели кинетической теории материи. Сборник работ (Л. Кар, Д. Бернулли, М.В. Ломоносов, Д.П. Джоуль, Р. Клаузиус, Дж.К. Максвелл). М.-Л.: ОНТИ, 1937 (pdf)

Ферми Э. Термодинамика. Харьков: ХГУ, 1969 (pdf)

Ферцигер Дж., Капер Г. Математическая теория процессов переноса в газах. М.: Мир, 1976 (pdf)

Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики. Том 1. Физические основы механики. Молекулярная физика. Колебания и волны (11-е издание). М.: ГИФМЛ, 1962 (pdf)

Хуанг К. Статистическая механика. М.: Мир, 1966 (pdf)

Чандрасекар С. Перенос лучистой энергии. М.: ИЛ, 1953 (pdf)

Чепмен С., Каулинг Т. Математическая теория неоднородных газов. М.: ИЛ, 1960 (pdf)

Черчиньяни К. Математические методы в кинетической теории газов. М.: Мир, 1973 (pdf)

Черчиньяни К. Теория и приложения уравнения Больцмана. М.: Мир, 1978 (pdf)

Яковлев В.Ф. Курс физики. Теплота и молекулярная физика. М.: Просвещение, 1976 (pdf)

Источник: https://ikfia.ysn.ru/molekulyarnaya-fizika-termodinamika-teoriya-goreniya/

3.1. Основные положения МКТ

Молекулярная и статистическая физика

Молекулярная физика и термодинамика – это по существу две разные по своим подходам, но тесно связанные науки, занимающиеся одним и тем же – изучением макроскопических свойств физических систем, но совершенно разными методами.

В основе молекулярной физики или молекулярно-кинетической теории лежат определенные представления о строении вещества. Для установления законов поведения макроскопических систем, состоящих из огромного числа частиц, в молекулярной физике используются различные модели вещества, например, модели идеального газа.

Молекулярная физика является статистической теорией, т. е. теорией, которая рассматривает поведение систем, состоящих из огромного числа частиц (атомов, молекул), на основе вероятностных моделей.

Она стремится на основе статистического подхода установить связь между экспериментально измеренными макроскопическими величинами (давление, объем, температура и т.д.

) и микроскопическими характеристиками частиц, входящих в состав системы (масса, импульс, энергия и т.д.).

В отличие от молекулярно-кинетической теории, термодинамика при изучении свойств макроскопических систем не опирается ни на какие представления о молекулярной структуре вещества. Термодинамика является наукой феноменологической.

Она делает выводы о свойствах вещества на основе законов, установленных на опыте, таких, как закон сохранения энергии. Термодинамика оперирует только с макроскопическими величинами (давление, температура, объем и т.п.

), которые вводятся на основе физического эксперимента.

Оба подхода – термодинамический и статистический – не противоречат, а дополняют друг друга. Только совместное использование термодинамики и молекулярно-кинетической теории может дать наиболее полное представление о свойствах систем, состоящих из большого числа частиц.

Молекулярно-кинетическая теория

Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ.

В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

  1. Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е.

    состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы.

    При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы.

  2. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

  3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

Рисунок 3.1.1.

Траектория броуновской частицы

Наиболее ярким экспериментальным подтверждением представлений молекулярно-кинетической теории о беспорядочном движении атомов и молекул является броуновское движение. Это тепловое движение мельчайших микроскопических частиц, взвешенных в жидкости или газе.

Оно было открыто английским ботаником Р. Броуном в 1827 г. Броуновские частицы движутся под влиянием беспорядочных ударов молекул. Из-за хаотического теплового движения молекул эти удары никогда не уравновешивают друг друга.

В результате скорость броуновской частицы беспорядочно меняется по модулю и направлению, а ее траектория представляет собой сложную зигзагообразную кривую (рис. 3.1.1). Теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном в 1905 г.

Экспериментально теория Эйнштейна была подтверждена в опытах французского физика Ж. Перрена, проведенных в 1908–1911 гг.

Главный вывод теории А. Эйнштейна состоит в том, что квадрат смещения броуновской частицы от начального положения, усредненный по многим броуновским частицам, пропорционален времени наблюдения t.

Это соотношение выражает так называемый диффузионный закон. Как следует из теории коэффициент пропорциональности D монотонно возрастает с увеличением температуры.

Постоянное хаотичное движение молекул вещества проявляется также в другом легко наблюдаемом явлении – диффузии. Диффузией называется явление проникновения двух или нескольких соприкасающихся веществ друг в друга. Наиболее быстро процесс протекает в газе, если он неоднороден по составу. Диффузия приводит к образованию однородной смеси независимо от плотности компонентов.

Так, если в двух частях сосуда, разделенных перегородкой, находятся кислород O2 и водород H2, то после удаления перегородки начинается процесс взаимопроникновения газов друг в друга, приводящий к образованию взрывоопасной смеси – гремучего газа.

Этот процесс идет и в том случае, когда легкий газ (водород) находится в верхней половине сосуда, а более тяжелый (вислород) – в нижней.

Значительно медленнее протекают подобные процессы в жидкостях. Взаимопроникновение двух разнородных жидкостей друг в друга, растворение твердых веществ в жидкостях (например, сахара в воде) и образование однородных растворов – примеры диффузионных процессов в жидкостях.

В реальных условиях диффузия в жидкостях и газах маскируется более быстрыми процессами перемешивания, например, из-за возникновения конвекционных потоков.

Наиболее медленно процесс диффузии протекает в твердых телах. Однако, опыты показывают, что при контакте хорошо очищенных поверхностей двух металлов через длительное время в каждом из них обнаруживается атомы другого металла.

Диффузия и броуновское движение – родственные явления. Взаимопроникновение соприкасающихся веществ друг в друга и беспорядочное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходят вследствие хаотичного теплового движения молекул.

Модель. Броуновское движение

Силы, действующие между двумя молекулами, зависят от расстояния между ними. Молекулы представляют собой сложные пространственные структуры, содержащие как положительные, так и отрицательные заряды.

Если расстояние между молекулами достаточно велико, то преобладают силы межмолекулярного притяжения. На малых расстояниях преобладают силы отталкивания.

Зависимости результирующей силы F и потенциальной энергии Eр взаимодействия между молекулами от расстояния между их центрами качественно изображены на рис. 3.1.2. При некотором расстоянии r = r0 сила взаимодействия обращается в нуль. Это расстояние условно можно принять за диаметр молекулы.

Потенциальная энергия взаимодействия при r = r0 минимальна. Чтобы удалить друг от друга две молекулы, находящиеся на расстоянии r0, нужно сообщить им дополнительную энергию E0. Величина E0 называется глубиной потенциальной ямы или энергией связи.

Рисунок 3.1.2.

Сила взаимодействия F и потенциальная энергия взаимодействия Eр двух молекул. F > 0 – сила отталкивания, F 

Источник: https://physics.ru/courses/op25part1/content/chapter3/section/paragraph1/theory.html

Booksm
Добавить комментарий