Элементы молекулярной физики и термодинамики.

· – определение количества вещества (N₀ – число Авогадро).

· – определение молярной массы вещества (m – масса вещества).

· – масса молекулы.

· – число молекул, содержащихся в произвольном количестве вещества.

· – определение абсолютной температуры идеального газа (ИГ).

· p = 2/3 nε; pV = 2/3 E _k; pV = mυ ² /3 – основные уравнение молекулярно–кинетической теории идеального газа, где p – давление газа, n – число молекул в единице объема, ε – средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул, V – объем газа, E_к – суммарная кинетическая энергия поступательного движения всех молекул газа, m – масса газа, υ – средняя квадратичная скорость молекул.

· pV₀ = RT; pV = mRT/M – уравнение Менделеева – Клапейрона, где V₀ – молярный объем, T – температура, R – молярная газовая постоянная, V – объем газа, m – масса газа, m/M = ν – количество вещества, М – молекулярная масса.

· – уравнение состояния ИГ.

· – закон Бойля – Мариотта.

· – закон Гей–Люссака.

· – закон Шарля.

· – объединенный газовый закон.

· р = nĸT; p = 2/3 nε; p = ρυ ² /3; p = mυ ² /3V – давление газа, где

k = R/N₀, k – постоянная Больцмана, N₀ – постоянная Авагадро,

ρ – плотность газа.

· n = N₀p/RT; N = N₀pV/RT; ρ = Mp/RT; m = MpV/RT – концентрация молекул n, число молекул N.

· ν = m/M; ν = V/V₀; ν = n/n₀; ν = pV/RT; ν = U/U₀; ν = N/N₀ – количество вещества ν (моль), где U₀ – внутренняя энергия (1 моль), U – внутренняя энергия ν моль газа.

· V₀ = M/ρ; ρ = m/V; v ' = V/m; N₀ = N/ ; m₀ = M/N₀; D (1/3)ℓ υ – м олярный объем газа V₀, плотность газа ρ, удельный объем газа v ', m₀ – масса одной молекулы, D – коэффициент диффузии молекул.

· ε =m₀υ ² / 2 = 3/2 kT; ε = 3 pV₀/ 2 N₀ – средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы.

· U₀ = iRT/2 = εN₀; U₀ = Mυ ² /2; U = mυ ² /2; U = iνRT/2 = =εN₀ν; U = ipV/2 – внутренняя энергия идеального газа, где i – число степеней свободы.

· – закон распределения молекул ИГ по скоростям. Продифференцировав f(v) по скорости, приравняв к нулю, получим . Откуда при N =, M =, следует с , максимум и кривая смещается вправо , и наоборот. Площадь под кривой При условии T =, i =, N =, с максимум и кривая смещается влево

· – барометричеcкая формула, где – давление на высоте моря, – высота над уровнем моря. Газы с exp При условии Тяжелые молекулы сосредоточены ближе к Земле, легкие – выше над Землей.

· Q_Т = A; Q_V = ∆U = ; Q_Р = ∆U + A = –первое начало термодинамики для изотермического, изохорического, изобарического процессов, где Q –количество теплоты, A – работа газа.

· ν A = 0, – изменение внутренней энергии, работа, изменение энтропии при изохорическом процессе.

· ; ν ; ν ; – первый закон термодинамики, работа, изменение внутренней энергии, изменение энтропии при изобарическом процессе.

· – работа ИГ при адиабатическом процессе.

· – работа газа при изобарном расширении.

· – работа газа при изотермическом расширении.

· ∆U _v = ; ∆U _p = – изменение внутренней энергии идеального газа, при постоянном объеме и постоянном давлении.

· , – уравнение адиабатического процесса (уравнение Пуассона).

· ; ; ; – энтропия, изменение энтропии при обратимом (об) процессе.

· ; ; ; – энтропия, изменение энтропии при необратимом (н) процессе.

· ,△U = 0, △ – работа, изменение внутренней энергии и изменение энтропии при изотермическом процессе (m =, M =, N =).

· – изменение энтропии при изохорическом (m =, M =, N =) процессе.

· – изменение энтропии при изобарическом (m =, M =, N =) процессе.

· Цикл Карно. Участки: T₁ = const , ∆Q = 0 ,

T₂ = const , ∆ Q = 0

· Параметры ИГ на участке 1 – 2: Q > 0; A > 0; ∆ S > 0; T =; V ↑; p ↓; U =; ρ ↓; n ↓; υ =; ε =; l ↑; D ↑.

· Параметры ИГ на участке 2 – 3: ∆ Q = 0; A > 0; ∆ S = 0; T ↓; V ↑; p ↓;

U ↓; ρ ↓; n ↓; υ ↓; ε ↓; l ↑.

· Параметры ИГ на участке 3 – 4: Q < 0; A < 0; ∆ S < 0; T =; V ↓; p ↑;

∆U =; ρ ↑; n ↑; υ =; ε =; l ↓; D ↓.

· Параметры ИГ на участке 4 – 1: Q = 0; A < 0; ∆ S = 0; T ↑; V ↓; p ↑; U ↑; ρ ↑; n ↑; υ ↑; ε ↑; l ↓; D↓.

· – термический коэффициент полезного действия для кругового процесса.

· – термический коэффициент полезного действия цикла Карно.

Теплоемкость

· – определение теплоемкости тела.

· – определение удельной теплоемкости вещества.

· – определение молярной теплоемкости вещества.

· – определение удельных теплот: плавления (кристаллизации), парообразования (конденсации), сгорания топлива.

· – уравнение теплового баланса.

· – уравнение Ван–дер–Ваальса для моля реального газа.