- •Молекулярно-кинетическая теория (статистика) и термодинамика
- •Масса и размеры молекул
- •Состояние системы. Процесс.
- •Внутренняя энергия системы. Первое начало термодинамики. Элементарное количество теплоты и работы.
- •Температура. Измерение температуры.
- •Уравнение состояния идеального газа. Абсолютная температура.
- •Уравнение кинетической теории газов для давления. Закон Дальтона
- •Идеальный газ во внешнем поле.
- •Распределение Максвелла
- •Равнораспределение энергии по степеням свободы.
- •Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа.
- •Цикл Карно
- •Природа необратимости
- •Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
- •Неравновесные процессы.
- •Диффузия.
- •Теплопроводность.
- •Представление об электрическом поле.
- •Взаимодействие зарядов. Закон Кулона.
- •Напряженность поля.
- •Суперпозиция полей.
- •Поле диполя. Напряженность поля электрического диполя.
- •Линии напряженности. Поток вектора напряженности.
- •5. Теорема Гаусса
- •6. Напряженность для различных конфигураций источников поля.
- •2. Поле двух разноименно заряженных плоскостей.
- •7. Работа сил электростатического поля
- •8. Потенциал
- •9. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом
- •Поле диполя. Потенциал поля электрического диполя.
- •Электрическое поле в диэлектриках
- •10. Полярные и неполярные молекулы
- •11. Диполь в однородном и неоднородном электрических полях
- •12. Поляризация диэлектриков
- •Связь поляризации и связанных зарядов.
- •14. Поляризация и плотность связанных зарядов.
- •15. Описание поля в диэлектриках
- •Электрический ток в металлах и полупроводниках Природа носителей тока в металлах
- •Элементарная классическая теория металлов
- •Магнетизм. Магнитное поле в вакууме. Взаимодействие токов. Закон Ампера для длинных проводников.
- •Магнитное поле
- •Закон Био – Савара. Поле движущегося заряда
- •Действие магнитного поля на токи и заряды Сила, действующая на ток в магнитном поле.
- •Сила Лоренца
- •Работа, совершаемая при перемещении тока в магнитном поле
- •Магнитное поле в веществе Магнитное поле в веществе
- •Магнетики
- •§ 50. Классификация магнетиков
- •Магнитомеханические явления. Магнитные моменты атомов и молекул
- •Диамагнетизм
- •Парамагнетизм
- •Ферромагнетизм.
Молекулярно-кинетическая теория (статистика) и термодинамика. Предмет и методы изучения.
Молекулярно-кинетическая теория (статистика) и термодинамика
Молекулярная физика представляет собой раздел физики, изучающий строение и свойства вещества, исходя из так называемых молекулярно-кинетических представлений. Согласно этим представлениям, любое тело – твердое, жидкое или газообразное – состоит из большого количества весьма малых обособленных частиц – молекул . Молекулы всякого вещества находятся в беспорядочном, хаотическом, не имеющем какого-либо преимущественного направления движении. Его интенсивность зависит от температуры вещества.
Непосредственным доказательством существования хаотического движения молекул служит броуновское движение.
Молекулярно-кинетическая теория ставит себе целью истолковать те свойства тел, которые непосредственно наблюдаются на опыте (давление, температуру и т. п.), как суммарный результат действия молекул. При этом она пользуется статистическим методом, интересуясь не движением отдельных молекул, а лишь такими средними величинами, которые характеризуют движение огромной совокупности частиц. Отсюда другое ее название – статистическая физика.
Изучением различных свойств тел и изменений состояния вещества занимается также термодинамика. Однако в отличие от молекулярно-кинетической теории термодинамика изучает макроскопические свойства тел и явлений природы, не интересуясь их микроскопической картиной. Не вводя в рассмотрение молекулы и атомы, не входя в микроскопическое рассмотрение процессов, термодинамика позволяет делать целый ряд выводов относительно их протекания. В основе термодинамики лежит несколько фундаментальных законов (называемых началами термодинамики), установленных на основании обобщения большой совокупности опытных фактов. В силу этого выводы термодинамики имеют весьма общий характер.
Подходя к рассмотрению изменений состояния вещества с различных точек зрения, термодинамика и молекулярно-кинетическая теория взаимно дополняют друг друга, образуя по существу одно целое. Обращаясь к истории развития молекулярно-кинетических представлений, следует прежде всего отметить, что представления об атомистическом строении вещества были высказаны еще древними греками. Однако у древних греков эти идеи были не более чем гениальной догадкой. В XVII в. атомистика возрождается вновь, но уже не как догадка, а как научная гипотеза. Во второй половине XIX в. и в начале XX в. благодаря трудам ряда ученых атомистика превратилась в научную теорию.
Масса и размеры молекул
Атомным весом (А) химического элемента называется отношение массы атома этого элемента к 1/12 массы атома С. Молекулярным весом (М) вещества называется отношение массы молекулы этого вещества к 1/12 массы атома С12.атомный и молекулярный веса – безразмерные величины.
Единица массы, равная 1/12 массы атома С, сокращенно обозначается русской аббревиатурой «ед» Поэтому величина этой единицы, выраженная в килограммах, обозначается как m ед. Тогда масса атома, выраженная в килограммах, равна A m ед, а масса молекулы М m ед.
Понятно, что два химически простых вещества, взятых в таких количествах, что их массы m1 и m2 относятся как атомные веса А1 и A2, будут содержать по одинаковому числу атомов. Такое количество данного элемента, масса которого, выраженная в килограммах, численно равна его атомному весу, называют килограмм – атомом. Такое количество данного вещества, масса которого, выраженная в килограммах, численно равна его молекулярному весу, называется килограмм-молекулой или кратко киломолем (обозначается кмоль).
Масса киломоля( буква мю) численно равна молекулярному весу М. Это служит причиной того, что иногда называют молекулярным весом. Однако следует иметь в виду, что, в то время как М – величина безразмерная, масса киломоля имеет размерность кг/кмоль. Поскольку массы килограмм-молекул относятся как соответствующие молекулярные веса, киломоли всех веществ содержат одно и то же число молекул,
Число NA называется числом Авогадро. NA = 6,0231026 кмоль-1.
Теперь можно оценить размеров атомов. Естественно предположить, что в твердых телах атомы располагаются довольно близко друг к другу. Поэтому приближенную оценку объема одного атома можно получить, разделив объем киломоля кристалла, например железа, на число атомов в киломоле NA.