Молекулярная физика. Тепловые явления. Основные положения молекулярно-кинетической теории, страница 2

Закон Дальтона. Давление смеси газов равно сумме их парциальных давлений

.

Тепловое равновесие двух тел – состояние контактирующих тел, при котором количество энергии, передаваемой от первого тела второму, равно количеству энергии, передаваемой от второго тела первому. Любые тела, приведенные в контакт друг с другом, с течением времени приходят в состояние теплового равновесия.

Тепловое равновесие тела – состояние тела, при котором все его части находятся друг с другом в тепловом равновесии.

Температура (абсолютная или термодинамическая температура) (Т) – характеристика теплового равновесия тела (качественное определение). В системе СИ единица температуры является одной из основных и называется  кельвин (К). Определяющая формула для температуры идеального газа

.

Здесь  k = 1,38×10^–23 Дж/К – постоянная Больцмана (коэффициент пропорциональности, значение которого выбрано таким, чтобы интервалы температур в  1 К  и  1 ⁰С  совпадали между собой).

Температуры тел, находящихся в тепловом равновесии, равны между собой, поэтому температуру любого тела можно определить как температуру идеального газа, который находится в тепловом равновесии с этим телом.

Связь температурных шкал (рисунок 2)

.

Температура газа определяет среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы идеального газа

.

Связь среднеквадратичной скорости молекул газа с его температурой

v_кв.

Зависимость давления идеального газа от его температуры и концентрации молекул

p = nkT.

Универсальная газовая постоянная равна произведению постоянной Aвогадро на постоянную Больцмана

R = N_Аk = 8,31 Дж/(моль×К).

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона)

.

Из уравнения состояния идеального газа может быть определена плотность газа  r  по соотношению

.

Изотермический процесс – процесс, протекающий при постоянной температуре. При постоянной температуре и неизменных массе и молярной массе газа выполняется закон Бойля-Мариотта (уравнение изотермического процесса)

pV = const.

График изотермического процесса называется изотермой (график на рисунке 3 приведен при двух значениях температуры).

Изохорный процесс – процесс, протекающий при неизменном объеме. При постоянном объеме и неизменных массе и молярной массе газа выполняется закон Шарля (уравнение изохорного процесса)

.

График изохорного процесса называется изохорой (график на рисунке 4 приведен при двух значениях объема).

Рисунок 3	Рисунок 4

Изобарный процесс – процесс, протекающий при постоянном давлении. При постоянном давлении и неизменных массе и молярной массе газа выполняется закон Гей-Люссака (уравнение изобарного процесса)

.

График изобарного процесса называется изобарой (график на рисунке 5 приведен при двух значениях давления).

Внутренняя энергия тела (U) (с позиций молекулярно-кинетической теории) – сумма потенциальной энергии взаимодействия частиц, из которых состоит тело, и кинетической энергии их теплового движения. Если происходят изменения в строении молекул или движении атомов, то во внутреннюю энергию также включают потенциальную энергию взаимодействия атомов в молекуле и кинетическую энергию движения атомов. Если происходят изменения в строении атомов, то рассматривают также потенциальную энергию взаимодействия электронов и ядра, а также кинетическую энергию движения электронов в атоме. И так далее, В зависимости от происходящих процессов. В любом случае во внутреннюю энергию не входит потенциальная энергия тела в гравитационном поле и кинетическая энергия движения тела как целого.

Внутренняя энергия идеального газа – суммарная кинетическая энергия беспорядочного теплового движения его молекул. В соответствии с основным уравнением молекулярно-кинетической энергии идеального газа она может быть определена по соотношениям