молекулярка (Билеты на экзамен. Молекулярка), страница 2

Тепловой машиной называется циклическое устройство, превращающее теплоту, выделенную при сжигании топлива, в работу.

Элементы тепловой машины:

-Нагреватель

-Рабочее вещество

-Холодильник

На примере цилиндра автомобиля - происходит нагревание воздуха, повышение температуры воздуха, это вызывает поступательное движение поршня. Движущийся поршень приводит во вращение коленчатый вал, а далее через систему зубчатых передач вращательное движение передаётся колёсам.

КПД-Это работы машины к затраченной энергии.

=A/Q, =Q1-Q2/Q1

Рабочее вещество идеальной тепловой машины совершает цикл Карно.

Вывод фор-ы Карно:

S(12) = =1/Tн * Qн

Qн= S(12)*Tн

-Qх= S(34)*Tх

S(34)=-S(12)Qх= Tх* S(12) ; =

16 вопрос.

Функция распределения случайных велечин – физический смысл.

Функцией случайной величины называется функция F : R R, определяемая следующим образом

F (x)=P{w: (w)<=x}

Приращение функции распределения

F (b)- F (a)=P{ <=b}-P{ <=a}=P{a< <=b}

17 вопрос.

Функция распределения максвелла по модулю скорости. Характерные скорости движения молекул.

dN=N*f(V)dVx*dVy*dVz

dN- число молекул, а также соотношение числа точек в пространстве скоростей.\

dVx*dVy*dVz- объём в пространстве скоростей.

Определяем число молекул dN, у которых модуль скорости лежит в интервале от V до dV+

У этих молекул М точки попадают в сферический слой радиуса R и шириной V+dV (dV=1)

dV =4 dV

dN=N*f(V) dV = N*f(V)* 4 dV,

f(V)=( )^3/2*exp(- )

dN=N*4 dV*( )^3/2*exp(- )

dN/N=dW-вероятность того, что скорость выбранной молекулы попадёт в выбранный интервал.

Свойства:

1.

2.dN=F(V)*N*dV- число молекул со скоростями от V до V+dV

3.

_{18 вопрос.}

Функция распределения Максвелла по модулю скорости. Расчёт числа частиц в заданном интервале скоростей

Максимум функции распределения Максвелла по модулю скорости приходится на значение, называемое наивероятнейшей скоростью u_нв, которое можно определить исходя из условия экстремума функции распределения: при u = u_нв, df/du = 0 Þ u_нв = Ö(2kТ/mо) = Ö(2RТ/М).

_{19 вопрос.}

Функции распределения Максвелла по компонентам скорости. Нахождение наиболее вероятных и средних значений скорости

Скорость – векторная величина. Для проекции скорости на ось х (x-й составляющей скорости)

Dn_x=f(v_x)ndv_x

где А₁ – постоянная\

Доля молекул V_x=0 со скоростью не равна нулю. При V_x=0 , f(v_x)= А₁ (в этом физический смысл постоянной А1).

Приведённое выражение и график справедливы для распределения молекул газа по x-компонентам скорости. Аналогично можно получить по y,z компонентам скорости.

С абсолютной величиной скорости число частиц, приходящихся на единичный интервал скоростей, при единичной концентрации частиц изменяется:

Из графика видно, что при «малых» υ, т.е. при , имеем f(v)~V² ; затем f(v) достигает максимума А и далее экспоненциально спадает

Величину скорости, на которую приходится максимум зависимости f(v) , называют наиболее вероятной скоростью.

Найдем эту скорость из условия равенства производной

Среднюю квадратичную скорость найдем, используя соотношение

Средняя арифметическая скорость: , где

– число молекул со скоростью от υ до υ+dυ. Если подставить сюда f(υ) и вычислить, то получим:

_{20 вопрос.}

_{Функция распределения Максвелла по энергиям}

; ;

– функция распределения молекул по кинетической энергии.

22 вопрос.

Распределение молекул в силовом поле.

Распределение больцмана.

n=n0*exp(-(Ep/KT)

n0 – концетрация молекул где Ep=0

n – концетрация где Ep больше нуля.

Полученную формулу можно обобщить на ситуацию, когда молекулы находятся во внешнем силовом поле.

23 вопрос.

Основные понятия теории соударения молекул.

1) Это такое взаимодействие молекул в результате изменяется величина скорости и направление.

2) Упругое столкновение:

Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел.

Неупругое столкновение:

Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

Средняя длина свободного пробега – это среднее расстояние прохождение молекулы между двумя столкновениями с другими молекулами.

p=nkT n=p/kT

24 вопрос.

Явление переноса.

Процессы переноса имеют место при нарушении равновесия и направлены таким образом, что способствует его переносу.

Если на границах системы за счёт внешних воздействий термодинамические параметры поддерживаются постоянными, но не одинаковыми, то процессы переноса будут стационарными.

Потоком физической величины называется количество этой величины проходящее за единицу времени через некоторую поверхность.

Поток - это скалярная величина.

Перенос, физическая величина, происходит благодаря хаотическому движению молекул и он возможен при наличии его grad.

(grad ) =

Y

x.

2) Диффузия газов - это явление взаимного проникновения газов друг в друга или выравнивание концентраций молекул в разных частях системы благодаря тепловому движению.

Для возникновении диффузии необходимо, чтобы gradn , gradp .

В результате диффузии происходит перенос масс.

3)Градиент плотности характеризует быстроту изменения плотности в направлении нормали к «поверхности равной плотности».

lim

4) Коэффициент диффузии- это количество вещества, проходящего в единицу времени через участок единичной площади при градиенте концентрации равном 1.

Зависимость коэффициента диффузии от t выражается следующим выражением.

D=D exp ;

Еакт- энергия активации.

25 вопрос.

Явление вязкости.

1). Силами вязкости или внутреннего трения называются силы, противодействующие друг другу.

Вязкость вызвана переносом импульса, связанный с упорядоченным движением слоёв, благодаря хаотическому тепловому движению молекул.

Вследствие взаимодействия слоёв устанавливается стационарное движение скоростей упорядоченного движения молекул.

2) F= *S

4) -коэффициент динамической вязкости.

5) Градиент скорости.

( быстрота изменения скорости в направлении самой скорости)

26 вопрос.

Явление теплопроводности.

1) Теплопроводность – это перенос теплоты структурными частицами вещества в процессе их теплового движения.

2) Q= - n (Dt/DZ)s*∆t -теплота. Переносимая через поверхность площадью s за время t.

3)DT/DZ= grad(T)

n- коэффициент теплопроводности.

N(кампа)=1/3 (лямбда)*(ро)

4) P=-n