bilety (Билеты)

1 вопрос.

Молекулярная кинетическая теория

Статистическая физика – это раздел физики, в котором изучаются свойства макроскопических тел, процессы в этих телах, на основе законов движения и взаимодействия частиц из которых тела состоят: атомов, ионов и т.д.

МКТ нельзя свести к обычной механике.

Большие совокупности микрочастиц подчиняются статистическим закономерностям.

В статистической физике используются вероятностное описание поведения микро частиц.

.Свойства макроскопических тел и происходящие в телах процессы, являются предметом изучения статистической физики, но и термодинамики. Термодинамика опирается на законы называемыми началами, которые являются обобщением большого числа опытных факторов(закон сохранения энергии).

МКТ объясняет свойства макроскопических тел и тепловых процессов, протекающих в них, на основе представления о том что все тела состоят из отдельных, беспорядочно движущихся, частиц.

Для описания состояния тел используются две группы параметров: микроскопические(величины характеризующие движение отдельных молекул, скорость, импульса, энергии), макроскопические(харкт-ет всё тело в целом: давление, объём, температура, масса и т.д.)

2 вопрос.

Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа, физический смысл входящих величин. Изотермы идеального газа.

Идеальный газ – математическая модель газа, в котором предполагается , что потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебреч по сравнению с их кинетической энергией. Уравнение состояния идеального газа называется уравнение связывающее P,V,T,m.

– уравнение Менделеева – Клайперона.

3 вопрос.

Реальный газ. Уравнение состояния реального газа, физический смысл входящих величин. Изотермы реального газа.

Реальный газ. Если давление в 500 раз больше нормального при 0®с, уже нельзя принебреч взаимодействием молекул газа друг с другом. Характер взаимодействия определяется зависимостью потенциальной энергии от расстояния между центрами 2-х молекул.

Зависимости между его параметрами показывают, что молекулы в реальном газе взаимодействую между собой и занимают определённый объём.

Уравнение Вандервальса.

– молярный объём

– учитывает силу столкновения

а - учитывает силу притяжения молекул

В критической точке отсутствуют различия между жидкостью и её насыщенным паром. Если температура выше критической то ни при каком давлении газ не превратиться в жидкость.

4 вопрос.

Теорема о равномерном распределении энергии по степеням свободы. Средняя энергия движения одной молекулы. Понятие темпиратуры.

Числом степеней свободы молекулы называется число независимых координат, которые необходимы, чтобы задать эту молекулу.

Если атомы в молекуле связаны не жёсткими а упругими связями то общее количество степеней свободы 3n, n –число атомов в молекуле.

Теорема Больцмана. На каждую степень свободы молекулы приходится средняя кинетическая энергия

Температура – физическая величина, примерно характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.

5 вопрос.

Внутрення энергия идеального газа. Внутренняя энергия реального газа.

Внутренняя энергия тела(U) складывается с кинетической энергией поступательного и вращательного движения молекул относительно центра масс, энергией взаимодействия, внутренней молекулярной энергией.

Внутренняя энергия – полная энергия за вычетом кинетической энергии тела как целого и потенциальной энергии тела во внешнем поле сил.

Согласно закону Джоуля , внутренняя энергия идеального газа не зависит от давления и объёма.

Внутренняя энергия – функция состояния системы. Определяется параметрами состояния т.е. ∆U зависит только от начального и конечного состояния системы.

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа равна энергии поступательного хаотического движения его атомов.

=6,02* [ ]

k=

R=8,31 Дж/моль*К

Внутренняя энергия реального газа. Складывается из теплового движения молекул и взаимодействия молекул друг с другом.

Энергия взаимодействия убывает при сближении молекул и стремиться к 0 при увеличении объёма газа, когда взаимодействием молекул можно принебреч.

6 вопрос.

Первое начало термодинамики.Основные понятия теплота, работа, внутренняя энергия.

Выражает закон сохранения энергии в применении к термодинамическим системам.

– первое начало термодинамики, количество теплоты подведённое к системе равно сумме изменения её внутренней энергии и работы системы над окружающими телами. Внутренняя энергия - полная энергия этого тела за вычетом кинетической энергии тела как целого и потенциальной энергии тела в гравитационном электрическом магнитном поле сил.

Q – количество теплоты, переданное газу.

∆U – внутрення энергия газа

А – работа совершённая газом.

7 вопрос.

Изобарный процесс( P = CONST)

P = const изобарический => dQ = PdV ; PdV = P (V2 – V1) ; A = P (V2 – V1) ; dU = МЮ Cv dT ; PdV = RdT ; dQ = МЮ Cv dT + МЮ Rdt = МЮ (Cv + R) dT ;

Q = МЮCp (T2 – T1) ;

8 вопрос.

V = const изохорный => dV=0 ; d = PdV=0 ; dQ=dU ; dU = МЮ dUмол = МЮ Cv dT ;

dQ= МЮ Cv dT ; Q = (интеграл T1 – T2) МЮ Cv dT = МЮ Cv (T2 – T1) – m Cv (T2 – T1)/ μ

T = const изотермический => dT= 0 ; dQ= МЮ Cv dT = 0 ; dQ = dA ;

dA = PdV ; PV = МЮ RT ; P= МЮ RT / V ; dA = МЮ RT dV / V ;

A = (интеграл V1 – V2) МЮ RTdV / V = МЮ RT (интеграл V1 – V2) dV/ V = МЮ RT ln (V2/ V1) = МЮ RT ln (P1/ P2) ; P1 V1 = P2 V2 ;

9 вопрос.

Работа расширения (сжатия) реального газа при изотермическом процессе.

Пусть исходное состояние газа имеет координаты Тогда из уравнения изотермы следует, что

Подставляя последнее соотношение в определение работы , получим

Используя уравнение изотермы , нетрудно выражение работы представить в следующем виде:

10 вопрос.

Теплоёмкость тела- это физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты Q полученного телом к соответствующемуприращению его температуры T.

C=dQ/dT

2) -Удельная теплоёмкость вещества определяется как количество тепловой энергии, необходимой для повышения температуры одного килограмма вещества на один градус Цельсия (кельвина).

C=Q/mdT

-Молярная теплоёмкость- это теплоёмкость одного моля вещества.

C=M*c.уд

11 вопрос.

1) Адиабатическим называется процесс, происходящий в термодинамической системе при отсутствии теплообмена с окружающими телами, т.е. при условии Q=0

(Пример:- Сжатие-расширение воздуха при прохождении звуковой волны.)

2) Уравнение адиабатического процесса для газа переменных p и V называется уравнением Пуассона.

- p1/p2= (V2/V1)^y

-T1/T2=(V2/V1)^y-1

-P^((1-y)/y)T=const

12 вопрос.

1) Адиабатическим называется процесс, происходящий в термодинамической системе при отсутствии теплообмена с окружающими телами, т.е. при условии Q=0

(Пример:- Сжатие-расширение воздуха при прохождении звуковой волны.)

2) Q=dU+A=0

dU=U2-U1

Q=U2-U1+A=0

dU=-A, U1-U2=A

Внешняя работа совершается за счёт внутренней энергии.

Если A>0, то U уменьшается и наоборот.

13 вопрос.

Второе начало термодинамики.

1) Энтропией называется величина, которая характеризует состояние системы.

Т.к энтропия замкнутой системы не убывает- это означает, что система самопроизвольно стремится перейти от менее вероятного состояния (с малым статистическим весом) к более вероятному состоянию (т.е. с большим статистическим весом или с большей энтропией).

Второе начало термодинамики определяет направление самопроизвольного протекания термодинамических процессов.

Формулировка Клазиуса:

Теплота не может переходить сама собой от менее нагретого тела к более нагретому.

Формулировка Томсона:

Не возможен циклический процесс единственным результатом которого явилось охлаждение некоторого тела и превращение полученной теплоты в работу. (т.е не возможен вечный двигатель второго рода)

14 вопрос.

Понятие Энтропия. Изменение энтропии при обратимых и не обратимых процессах.

1) Энтропией называется величина, которая характеризует состояние системы.

2) Процесс, который может проходить как в прямой так и в обратном направлении называется ОБРАТИМЫМ.

dS=dQ/T