МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

и т. д.);
микрочастицы пребывают в непрерывном хаотическом движении и

взаимодействуют между собой.
На основании этого утверждения английский химик Джон Дальтон в 1803 г. объяснил закон по­стоянных отношений масс в химических реакциях.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

по размеру, в то же время все атомы имеют диаметр

приблизительно 10-10 м.
Атомно-молекулярное учение утверждает, что газы состоят главным образом из атомов и молекул, большинство жидко­стей имеет молекулярное строение, а структура кристалличе­ских тел обусловлена взаимодействием ионов. 1827 г. опыт английского ботаника Роберта Броуна (1773 - 1858).
Экспериментально изучая броуновское движение, французский физик Жан Перрен (1870 - 1942) выяснил, что оно происходит в результате теплового движения. Он установил, что интенсивность броуновского движения частиц возрастает с повышением температуры и не зависит химической природы частиц и времени их движения.
В 1905-1906 гг. Альберт Эйнштейн (1879 - 1955) и польский физик Мариан Смолуховский (1872-1917) сделали теоретическое обоснование броуновского движения с позиций молекулярно-кинетических представлений, чем окончательно подтвердили достоверность положений молекулярной физики.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ

10-27кг.
Поэтому в молекулярной физике массу молекул часто измеряют в атомных

единицах массы (а.е.м.), сравнивая ее с 1/12 массы Углерода-12.
1 а.е.м = 1,6605655*10-27 кг
Размеры и масса молекул очень малы, а коли­чество в макроскопическом теле – очень велико. (Например, в 1 г воды содержится около 3,3 • 1022 молекул).
Для упрощения расчетов, в физике и химии принято сравнивать количество атомов, молекул или иных структурных единиц в данном теле с количеством атомов в 12 г Углерода-12.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Масса молекул. Количество вещества

Робертом Бойлем (1627 - 1691):
между давлением и объемом данной массы

газа при постоянной температуре существует обратная зависимость:

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Закон Бойля-Мариотта

Бойля) обобщенно сформулировал газовый закон:
если при некоторой температуре данная

масса газа занимает объем Vl под давлением p1, а в другом состоянии при той са­мой температуре его давление и объем равны V2 и р2, то выполняется соотношение:


Закон Бойля-Мариотта: при постоянной температуре давле­ние р данной массы газа обратно пропорционально занимае­мому им объему V.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Закон Бойля-Мариотта

isos - равный, thermi - теплота). Графически на координатной плоскости

pV он изображается гиперболой, называемой изотермой.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Закон Бойля-Мариотта

αt) »н кона Гей-Люссака к нулю как нижнему пределу объема,

то получим значение наименьшей температуры по шкале Цель­сия, которую могут иметь тела:

Отсюда:
T=-273 оС – нижний предел - абсолютный нуль.

Уильям Томсон (лорд Кельвин) (1824-1907) - англий­ский физик, один из основателей термодинамики и молекулярно-кинетической теории, теории термо­электрических явлений, основ электромагнитных колебаний. Сформулировал второй закон термоди­намики, ввел абсолютную шкалу температур (шкала Кельвина), произвел расчет размеров молекул. За выдаю­щиеся научные достижения удостоен титула лорда Кельвина.

+1/273(T-273)= α T, то V=Vo α T
V1/V2=T1/T2,
Очевидно, что на

координатных плоскостях рТ и pV изобарами являются прямые, перпендикулярные к оси давления.

Выяснить функциональную зависимость между параметрами газа в физике означает найти

уравнение его состояния. Установлено, что для этого достаточно трех величин - давления р, объема V и температуры Т.
Проведем опыты показанные на рисунке 1: сначала изобарное расширение, затем изотермическое сжатие .
Графическое изображение изменение состояния газа показано на рисунке 2.

m/M, где ν - количество вещества, m - масса газа,

М - его молярная масса,
Д.И. Менделеев вывел уравнение состояния идеального газа для произвольного объема:
рV= mRТ/M.
В таком виде уравнение называется уравнением Менделеева- Клапейрона.

результате по­глощения определенного количества теплоты:
Q = rm,
где r - удельная

теплота парообразования, зависящая от рода вещества, m - его масса.
Удельная теплота парообразования измеряется в Дж/кг.
Численно она равна количеству теплоты, необходимой для перехода 1 кг жидкости в пар при некоторой температуре. В таблицах ее значение приводится, как правило, для темпе­ратуры кипения жидкости.
В природе довольно часто происходит и обратный процесс - переход пара в жидкость. Он называется конденсацией. В ре­зультате конденсации жидкость получает такое же количество теплоты, какое необходимо для ее испарения.

от многих фак­торов - рода вещества, температуры, площади свободной поверхности

жидкости, внешних условий.
Пар, находящийся в динамическом равновесии с собственной жидкостью, яв­ляется насыщенным (образуется в закрытом сосуде над свободной поверхностью жидкости).
Динамическое равновесие между жидкостью и паром возни­кает тогда, когда количество молекул, вылетающих со свободной поверхности жидкости, равно количеству молекул, которые в нее возвращаются.
В открытом сосуде динами­ческое равновесие нарушается и пар становится ненасыщенным.
Насыщенный и ненасыщенный пар имеет разные свойства.

сжимать, как показано на рисунке, то на разных участках зависимость

будет кардинально отличаться.
Вначале (участок АВ) – соответствует закону Бойля-Мариотта, так как газ пока сильно разрежен.
Затем (участок ВС) – характеризует насыщенный пар – его плотность постоянна и максимальна для данной температуры. Это происходит до тех пор, пока весь насыщенный пар не перейдет в жидкое состояние.
Дальнейшее уменьшение объема вызывает резкое возрастание давления (участок CD), посколь­ку жидкости практически несжимаемы.

воздуха. Степень влажности воздуха зависит от физического со­стояния атмосферы, температуры,

близости морей и океанов и т. д.
Для оценивания влажности воздуха пользуются понятиями абсолютной и относительной влажности.
Абсолютная влажность характеризует массу водяного пара, содержащегося при данной температуре в 1 м3 воздуха - это плотность водяного пара в воздухе при определенной температуре.
Ρ = m/V
Относительная влажность – это отношение пар­циального давления водяного пара р при данной температуре к давлению насыщенного пара при той же температуре рн:
φ=p/pн∙100%.
Парциальным называется давление, создавае­мое в смеси газов каждым из газов отдельно, словно он один занимает весь объем.

влаж­ный воздух, чтобы водяной пар стал насыщенным, называется точкой росы.

Зная

температуру точки росы, при помощи таблицы можно найти парциальное давление водяного пара данной влажности - оно равно давлению насыщенного пара при данной температуре.

Относительную влажность воздуха можно определить, зная значения плотности водяного пара при температуре точки росы tp и плотности насыщенного водяного пара рн.
Влажность воздуха измеряют при помощи гигрометров или используя психрометрическую таблицу влажности.