6.18 Молекулярно-кінетична теорія теплоємності газів

Питомою теплоємністю називається кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання на 1 градус 1 кг речовини (6.47) Молярною теплоємністю називається кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання на 1 градус 1 моля речовини (6.48) Ці теплоємності зв’язані між собою співвідношенням   Розглянемо два режими нагрівання газу: ізохорний і ізобарний. Ізохорний. Враховуючи (6.38), (6.41) і (6.44) кількість теплоти, необхідна […]

6.17 Робота газу в ізопроцесах

Нехай газ, який знаходиться в циліндрі під поршнем площею S, розширюючись, переміщує його на відстань dx (рис.6.23). Тиск газу Р. За означенням елементарна механічна робота дорівнює (6.42) а загальна робота    (6.43) Графічно вкоординатах Р-V робота газу дорівнює площі криволінійної трапеції, яка обмежена графіком процесу, віссю об’єму V і лініями              V1 = const,   V2 = const […]

6.16 Степені вільності молекул. Розподіл енергії по степеням вільності. Внутрішня енергія ідеального газу

Числом степеней вільності називається мінімальна кількість незалежних величин, якими можна однозначно задати положення системи у просторі. Для матеріальної точки (молекула одноатомного газу) у просторі достатньо задати три координати x, y, z. Ці координатні степені вільності називаються поступальними. Для двохатомної жорсткої молекули можна задати 6 координат її атомів. Але вимога мінімальності приводить до того, що положення […]

6.15 Внутрішня енергія системи. Кількість теплоти. Перше начало термодинаміки

Внутрішня енергія – це сума кінетичної енергії атомів і молекул, потенціальної енергії їх взаємодії, атомна, ядерна енергія і т.д. за винятком кінетичної і потенціальної енергії системи як цілого. Внутрішня енергія є функцією стану системи. Це означає, що певному стану системи відповідає єдине значення внутрішньої енергії незалежно від того, як вона потрапила в цей стан. Внутрішню […]

6.14 Зв’язок між коефіцієнтами переносу. Властивість газу при низькому тискові

Запишемо коефіцієнти переносу: коефіцієнт в’язкості    (6.32) коефіцієнт теплопровідності  (6.34) коефіцієнт дифузії       (6.36) Ці коефіцієнти зв’язані між собою очевидним співвідношенням (6. 37) Проаналізуємо залежність цих коефіцієнтів від концентрації молекул, або, що теж саме від тиску, так як Р = nkT. При високих значеннях тиску (до стану вакууму)  λ ~ n-1 (див.(6.30)), а ρ ~ n. […]

6.13 Дифузія

Дифузія – це перехід молекул із місць з більшою концентрацією в місця з меншою концентрацією. Отже, необхідною умовою дифузії є наявність градієнта концентрації (густини). Молекули переходять за рахунок хаотичного теплового руху із шарів з більшою концентрацією молекул в шари з меншою концентрацією. При цьому вони переносять власну масу. Знайдемо потік маси М, тобто масу, яка […]

6.12 Теплопровідність газів

Явище теплопровідності заключається в перенесенні теплоти від холодних частин системи до більш нагрітих. Отже необхідною умовою існування цього явища є наявність градієнта температури. Фізичний механізм теплопровідності заключається в перенесенні молекулами енергії теплового руху з областей, де температура вища, в області з меншою температурою. Переходи молекул зумовлені їх хаотичним тепловим рухом. Молекула, покидаючи шар, де вона […]

6.11 Явища переносу в газах. Внутрішнє тертя

При хаотичному русі молекул вони переходять із одного шару в інший і переносять імпульс, енергію і власну масу. До явищ переносу відносяться: 1) внутрішнє тертя (виникнення сили в’язкості) – перенос імпульсу направленого руху молекул; 2) теплопровідність – перенос енергії теплового руху; 3) дифузія – перенос маси. Розглянемо спочатку явище внутрішнього тертя. Сила внутрішнього тертя виникає […]

6.10 Ефективний діаметр молекул. Частота зіткнень та середня довжина вільного пробігу молекул

Найменша відстань, на які зближуються центри двох молекул, називається ефективним діаметром молекул (рис.6.11). Це не діаметр простору, який займає молекула, а зіткнення молекул не означає їх механічний дотик. При зближенні молекул зростають сили відштовхування і на певній відстані вони відштовхують молекули одну від другої. Ясно, що із зростанням швидкості, тобто температури, ефективний діаметр зменшується (6.28) […]

6.9 Барометрична формула. Больцманівський розподіл молекул в силовому полі

Барометричною формулою називається залежність тиску Р атмосфери Землі в залежності від висоти h над її поверхнею. Знайдемо її. Для цього виділимо нескінченно малий циліндр повітря висотою dh і площею основи dS (рис.6.9). Позначимо тиск на нижню основу Р(h), на верхню P(h+dh). Маса повітря в цьому циліндрі dm = ρ·g∙dh∙dS. Густину знайдемо із (6.5) рівняння Клапейрона-Менделєєва  […]

Фізика