Лекции по Концепциям Современного Естествознания (КСЕ)
В момент Большого Взрыва во вселенной было одно фундаментальное взаимодействие, а четыре появилось при расширении и охлаждении вселенной. Суперсила - объединение всех четырех взаимодействий. Овладев суперсилой, мы сможем менять структуру пространства и времени. Идёт речь о перемещении в пространстве на расстояния, сравнимые с расстояниями между галактиками.
Концепция молекулярно-кинетического взаимодействия (макромир).
Макромир описывают 3 концепции:
1. Механическое движение системы описывается классической механикой Ньютона.
2. Внутреннее строение системы и её свойства описывает МКТ.
3. Процессы превращения энергии в системе описываются классической термодинамикой.
Основные положения молекулярно-кинетической концепции.
1. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении. Интенсивность движения зависит от температуры, поэтому температура – хаотичности системы.
2. Между частицами существуют силы взаимодействия – притяжения и отталкивания. Природа этих сил – электромагнетизм.
3. В отличие от механического движения, нагревание и охлаждение систем может привести к изменению их физических свойств (фазовые переходы – жидкость, газ, твердое тело и т.п.). Фаза – это часть системы, имеющая границу и сохраняющаяся внутри основного физического свойства системы (Давлении, температуре, объеме).
Все эти положения экспериментально доказаны. Подтверждаются явлениями диффузии, броуновского движения и т.д. Количественное подтверждение этой концепции – газовые законы для идеальных газов.
Идеальный газ.
1. Расстояние между молекулами во много раз превышает размеры самих молекул, причем, размеры молекул применяются за материальную точку.
2. Между молекулами нет сил межмолекулярного взаимодействия.
Идеального газа не существует, но можно приблизиться к идеальному газу – при низком давлении и высокой температуре молекулы движутся, практически не задевая друг друга. Вещество звезд, находящихся на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рессела, на определенной глубине находится в состоянии, очень близком к идеальному газу, несмотря на высокую плотность (не стоит забывать об отсутствии «прикрепленных» к ядрам электронов). (Прим. авт. консп.)
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории для идеального газа:
k – постоянная Больцмана.
Этот закон записан для одного моля газа.
- для n-ного количества молей. Если газ одноатомный.
Данный атом имеет три степени свободы (3 координаты, так как вращение вокруг собственной оси не учитывается. i=3
Если газ двухатомный, то i=5 (поступательное).
Если газ многоатомный, но молекула линейная, то степеней свободы будет 5, если многоатомный, но нелинейный, то 6. Все степени свободны являются равноправными и вносят одинаковый вклад в среднюю кинетическую энергию.
09 лекция
Основные газовые законы для идеальных газов.
В XVII веке был сформулирован закон Бойля-Мариотта, выражающий зависимость давления(P) от объема (V) при постоянной температуре (Т). (Изотермический).
PV=const
XVIII век, Шарль, закон для изохорного процесса, V=const. 
XIX век, Гей-Люссак, изобарный процесс, P=const. 
На практике же чаще всего все три параметра меняются одновременно.
Клапейрон вывел следующий закон: 
Менделеев показал, что константой в данном случае будет универсальная газовая постоянная R=8,31 
Обобщение из этого для одного моля газа приводит к уравнению:
PV=RT
PV=nRT
- закон, известный как уравнение Менделеева-Клапейрона.
Физический смысл универсальной газовой постоянной: R равна работе, которую совершает один моль газа при нагревании на 1 К при постоянном давлении.
Для реального газа действует уравнение Вандер-Ваальса (XIX век).
- учитывает силы взаимодействия между молекулами реальных газов, что приводит к усилению давления – к внешнему давлению газа присоединяется внутреннее давление между молекулами.
b – учитывает собственный объём молекул.
a и b можно определить только экспериментально.
Межмолекулярное взаимодействие электрически нейтральных молекул любого агрегатного состояния.
Точно так же выглядит график зависимости потенциальной энергии взаимодействия от расстояния между молекулами.
При приближении молекулы действуют две силы – притяжения и отталкивания.
|
r=r0 |
Fприт=Fотт |
|
r>r0 |
Fприт>Fотт |
|
r<r0 |
Fприт<Fотт |
Если Eкин движ>>Епотенц взаимод, то это газообразное состояние вещества.
Если Eкин движ<<Епотенц взаимод, то это твердое состояние вещества.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25