Молекулярка

Вопрос 1.

Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями. Основными величинами, характеризующими поведение и свойства газа, явля­ются объём V, давление Р и температура Т.

Средняя кинетическая энергия характеризуется физической вели­чи­ной, называемой температурой. Поэтому говорят о постоянстве тем­пера­туры или изменении температуры, а не о средней энергии. Их связь опре­деляется в виде: , где k = 1,38.10-23 Дж/К - постоянная Больц­мана. Температура Т является термо­динамической температурой, связанной с температурой Цельсия: Т = t + 273,15.

Вопрос 2.

Число степеней свободы - число независимых переменных, которыми определя­ется состояние системы. В условиях статистического равновесия на каждую степень сво­боды системы приходится одинаковая средняя энергия

Закон о равнораспределении энергии по степеням свободы : На каждую молекулу идеального газа в среднем приходится одинаковая кинетическая энернгия равная 1/2кт, а на колебательную степень свободы приходится потанциальная энергия ½ кт.

Вопрос 3.

Давление с точки зрения молекулярно-кинетической теории — это среднее значение импульса, переданное молекулами газа при столкновениях со стенкой сосуда каждой

единице ее площади за единицу времени. Основное уравнение МКТ:

, где k является постоянной Больцмана (отношение универсальной газовой постоянной R к числу Авогадро NA), i — число степеней свободы молекул (i = 3 в большинстве задач про идеальные газы, где молекулы предполагаются сферами малого радиуса, физическим аналогом которых могут служить инертные газы), а T - абсолютная температура. Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) газовой системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).

Вопрос 4.

Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнение Клапейрона — Менделеева) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

где

• — давление,

• — молярный объём,

• — универсальная газовая постоянная

• — абсолютная температура,К.

Так как , где — количество вещества, а , где — масса, — молярная масса, уравнение состояния можно записать:

Эта форма записи носит имя уравнения (закона) Менделеева — Клапейрона.

Вопрос 5.

Основа статистического метода — молекулярно-кинетическая теория. Кинетическая теория изучает свойства вещества, рассматривая их состоящими из атомов (молекул), находящихся в непрерывном хаотическом движении, интенсивность которого меняется с температурой. Цель теории такова: истолковать физические свойства веществ и описать тепловые явления, наблюдаемые в опыте, как результат суммарного действия

большого числа частиц (молекул или атомов). При этом применяется статистический метод, который основан на использовании лишь средних величин и не интересуется параметрами, характеризующими отдельную частицу. Этот подход позволяет описать наблюдаемые свойства вещества макроскопическими параметрами (Р, Т и т.д.) и выразить их через средние значения некоторых микроскопических величин, характеризующих отдельную молекулу. Фу́нкция распределе́ния в теории вероятностей — функция, характеризующая распределение случайной величины или случайного вектора.