Основни физични величини на молекулярната физика
Какво е молекулярна физика и макроскопично тяло
Молекулярната физика е дял от физиката, в който се изучават физичните свойства и агрегатните състояния на телата в зависимост от тяхната молекулна структура, естеството на топлинното движение на частиците, изграждащи телата, и силите на взаимодействие между тези частици. По този начин предметът на молекулярната физика е свойствата на материята и процесите, протичащи в тях.
Макроскопичното тяло е тяло, състоящо се от много голям брой частици (атоми или молекули).
Какво е термодинамична система, затворена и изолирана система
Термодинамичната система е съвкупност от макроскопични обекти (тела, полета), които обменят енергия както помежду си, така и с външната среда, т.е. с външни за системата тела (полета).
Термодинамичната система се нарича затворена (изолирана), ако няма обмен на енергия между тази система и околната среда.
Термодинамична система, която обменя енергия с околната среда само чрез топлообмен, се нарича механично изолирана.
Една система се нарича затворена, ако между нея и околната среда няма обмен на вещество (пренос на маса). В противен случай системата се нарича отворена.
Хомогенна се нарича термодинамична система, в която няма интерфейси, разделящи макроскопични части на системата една от друга, различни по състав и свойства. В противен случай системата се нарича хетерогенна. Пример за разнородна система е системата: вода - лед.
Състоянието на една термодинамична система се определя от набор от стойности на нейните термодинамични параметри (параметри на състоянието) - всички физически величини, характеризиращи макроскопичните свойства на системата (плътност $\rho ,$ енергияE, температура T, налягане p и т.н.). Параметрите на състоянието не винаги имат конкретни значения. Например, ако едно тяло се нагрява от едната страна и се охлажда от другата, тогава температурата в различни точки на това тяло ще бъде различна. Състояние, при което поне един от параметрите на системата няма определена стойност, се нарича неравновесно.
Всички термодинамични системи се подчиняват на общия закон на макроскопичната необратимост, чиято същност е следната: ако системата е затворена (не обменя енергия с околната среда) и е поставена в непроменени външни условия, тогава, независимо от какво състояние идва, в резултат на вътрешни процеси след определено време системата със сигурност ще достигне състояние на макроскопичен покой, наречено термодинамично равновесие.
В термодинамичното равновесие всички макроскопични процеси (механично движение, топлообмен, химични реакции, електрически разряди и др.) спират. Въпреки това, микроскопичните процеси не спират (атомите се движат, химичните реакции с участието на отделни молекули продължават да се случват и т.н.). В системата се установява макроскопично, но не микроскопично равновесие.
Какво е термодинамичен процес
Опитайте да помолите учителите за помощ.
Термодинамичният процес е преходът на система от едно състояние в друго. Такъв преход винаги е свързан с нарушаване на равновесието на системата.
Две състояния на системата се считат за различни, ако числените стойности на поне един от термодинамичните параметри не са еднакви за тях. Състоянието на системата се нарича стационарно, ако параметрите на системата не се променят.
Термодинамичните параметри на системата са взаимосвързани. Следователно равновесното състояние на системата може да бъде еднозначнодефинирайте, като посочите ограничен брой стойности на параметри. Основните параметри на състоянието са: налягане, температура, специфичен (или моларен) обем $V_$.
В термодинамиката се разграничават външни и вътрешни параметри на състоянието на системата. Параметри на външното състояние се наричат параметри, които зависят само от обобщените координати на външни тела, с които системата взаимодейства. Пример за външен параметър за газ е обемът, който зависи от стените на съда. Вътрешните параметри на състоянието са параметрите, които зависят както от обобщените координати, външни тела, така и от средните стойности на координатите и скоростите на частиците, които образуват системата. Вътрешният параметър е например налягането.
Налягането $(p)\ $ е физическа величина, равна на:
където $F_n$ е проекцията на силата върху нормалата към сечението на тялото $\triangle S$, $\triangle S$ е площта на тялото.
Единиците за налягане в системата SI са Pa. В технологията за измерване на налягането се използва понятието - техническа атмосфера, която е равна на 1 atm = 1 kgf / cm2. За измерване на малки налягания се използва височината на колоната течност (вода, живак, алкохол) в капиляра. В този случай налягането се изчислява по формулата:
\[p=\rho \cdot g\cdot h\ \left(2\right),\]
където $\rho $ е плътността на веществото (течността) в kg/m3, g=9,80665(m/s2) е съответно ускорението на свободното падане:
В този случай казваме, че налягането се измерва в m воден метър. Изкуство. (метър воден стълб) или mm Hg (милиметър живачен стълб).
В някои случаи при определяне на налягането е необходимо да се вземе предвид зависимостта на плътността на веществото от температурата. В този случай се използва формулата за преобразуване на височината на колоната на течността във височината при температура, равна на $0^oС$:
където $h_0$ е височината на колоната течност при $0^oС$ (в m или mm), h е височината на колонататечност при дадена температура, $\beta $ е коефициентът на обемно разширение на течността (K-1), t е температурата на течността ($0^oС$).
Специфичният обем $V_u$ е реципрочната стойност на плътността $\rho :\ $
За хомогенно тяло специфичният обем е:
В системата SI единицата за количество на веществото е молът. Броят на еднаквите частици, съдържащи се в един мол, се нарича константа (число) на Авогадро $N_A=6,022\cdot ^ mol^$.
Моларната маса на химически хомогенно вещество се нарича стойност:
където m е масата, $\nu $ е броят молове на веществото. Моларният обем се нарича стойността:
Понякога вместо масата на газ се разглежда броят на неговите молекули (N) в даден обем:
Температурата (t или T) е физична величина, която характеризира степента на нагряване на тялото. Има няколко вида температура (в зависимост от използваната скала за измерване).
Вътрешните параметри на една термодинамична система, която е в равновесие, зависят само от нейните външни параметри и температура:
\[y_k=f\left(x_,x_,\dots ,\ x_n,\ T\right)\left(7\right),\]
където $y_k$ е вътрешен параметър, $x_,x_,\dots ,\ x_n$ са външни параметри.
Например, равновесното състояние на физически хомогенна термодинамична система се определя изцяло от два параметъра. Следователно състоянието на системата може да се характеризира с уравнението:
Задайте въпрос на експерти и получете отговор за 15 минути!