Сұрақ)Газ ретсіз қозғалысы. Еркін жүру жолының орташа ұзындығы. Орташа саны. Эффектив диаметрі

Газ молекулалары ретсіз қ озғ алып, бір-бірімен ү здіксіз соқ тығ ыста болатындық тан, молекулалардың жылдамдық тары да ә ртү рлі болып, олар жылдамдық бойынша қ андай да бір заң дылық бойынша таралады. Молекулалардың қ озғ алысына ретсіздік, ал олардың соқ тығ ысуларына ық тималдылық тә н болатынына қ арамастан, теория мен тә жірибе олардың жылдамдық тар бойынша таралуы бір ғ ана мү мкін заң дылық бойынша бірмә нді анық талатынын кө рсетті. Ық тималдылық теориясын қ олдана отырып, 1860 жылы Максвелл идеал газ молекулаларының жылдамдық тар бойынша таралу заң ын анық тады:

Жылулық қ озғ алыстағ ы газ молекулалары бір-бірімен ү здіксіз соқ тығ ысады. Соқ тығ ысқ анша олар l жолды еркін жү реді. Еркін жү ру жолы — кездейсоқ шама. Тетелес екі соқ тығ ысудың арасындағ ы осы жол ұ зындығ ы ә р тү рлі болады, бірақ молекулалардың саны ө те кө п жә не олардыц қ озғ алысында ешқ андай тә ртіп болмайтындық тан, молекулалардың еркін жолының орташа ұ зындығ ы деген ұ ғ ым ендіреміз, оны λ деп белгілейік. Мұ ндағ ы d — соқ тығ ысу кезінде екі молекула центрлерінің арасын- дағ ы ен аз қ ашыктық тағ ы молекуланың эффективті диаметрі деп аталады. орташа мә ні:

Газдың еркіндік молекулалар саны. Ішкі энергия(34-сұ рақ)

Молекуланың еркіндік дә режесі оның қ ұ рамындағ ы атомдар санына байланысты. Бір атомды газдағ ы молекулалар тек ілгерілемелі қ озғ алыс жасайды, сондық тан оның еркіндік дә режесі ү шке тең. Екі атомды газ молекуласының айналмалы қ озғ алысын ескеру керек. Бірақ екі атомды қ осатын тү зуді айналып қ озғ алғ анын ескермеуге болады. Сондық тан олардың еркіндік дә режесі беске тең болады. Егер молекуладағ ы атом саны екіде артық болса, онда олардың еркіндік дә режесі алты болады. Ішкі энергия жү йедегі барлық микробө лшектердің – атомдар мен молекулалардың қ озғ алыс энергияларынан жә не олардың ө зара ә серлесу энергияларынан қ ұ ралады. ө рнектен идеал газдың ішкі энергиясы тек температурағ а тә уелді екендігі, яғ ни, ол жү йенің бірмә нді кү й функциясы болатынын кө реміз. Кез - келген жү йенің ішкі энергиясының мә ні оның бұ л кү йге қ алай келгеніне тә уелді болмайды. Сондық тан, жү йе қ андай-да бір процестерден соң бастапқ ы кү йге қ айта оралса, онда ішкі энергияның ө згерісі нольге тең болады: . Олай болса, ішкі энергияның элементар ө згерісі толық дифференциал болып табылады.

Заттың жылусыйымдылығ ы. Майер тең деуі. Мольдік жылусыйымдылық (37-сұ рақ)

Заттың жылулық қ асиеттерін сипаттайтын негізгі параметрлердің бірі оның жылусыйымдылығ ы. Заттың жылусыйымдылығ ы – дененің температурасын 1K-ге ө згертуге қ ажет жылу мө лшеріне тең физикалық шама: .

Заттың жылусыйымдылығ ы оның массасына, химиялық қ ұ рамына, термодинамикалық кү йіне жә не оғ ан жылу беру процесіне тә уелді.

Изохоралық процес с деп газды қ ыздыру немесе суыту процестері тұ рақ ты кө лемде ө тетін процестерді айтады. Мұ ндай процестер ү шін идеал газ кү йінің тең деуін келесі тү рде жазғ ан ың ғ айлы: . Термодинамиканың бірінші бастамасы мына тү рде болады:

мұ ндағ ы – газдың тұ рақ ты кө лемдегі мольдік жылусыйымдылығ ы.

Изобаралық процесс деп газды қ ыздыру немесе суыту процестері тұ рақ ты қ ысымда ө тетін процестерді айтады. Мұ ндай процесс ү шін идеал газдың кү й тең деуін оң жағ ында тек тұ рақ ты шамалар қ алатын тү рінде жазғ ан ың ғ айлы. Газғ а изобаралық процесс кезінде берілетін шексіз аз жылу мө лшері , мұ ндағ ы – газдың тұ рақ ты қ ысымдағ ы мольдік жылу-сыйымдылығ ы.

Ө рнектен бір моль зат ү шін жылусыйымдылық ү шін Майер тең деуін алуғ а болады: .

Бұ л тең деудің физикалық мағ ынасы: тұ рақ ты қ ысымда бір моль газдың температурасын 1⁰К арттырғ андағ ы газдың жұ мысы универсал газ тұ рақ тысына тең болады.

Тербелістер. Дифф-дық тең теуі. Жылдамдық. Ү деу(45-сұ рақ)

Тербеліс деп белгілі уақ ыт ө ткен сайын қ айталанып отыратын қ озғ алыстар мен процестерді айтады. Тербелістер физикалық табиғ атына қ арай механикалық, электрмагниттік, электрмеханикалық жә не т.б. болып бө лінеді.

Материалдық нү ктенің тепе-тең діктен ауытқ уы уақ ыт бойынша синус немесе косинус заң ына сә йкес ө згеретін болса, ондай тербелістерді гармониялық тербелістер деп атайды: ,

мұ ндағ ы: – тербеліс амплитудасы (нү ктенің тепе-тең діктен ең ү лкен ауытқ уы); уақ ыттағ ы тербеліс фазасы; – циклдік жиілік; – бастапқ ы фаза, болғ андағ ы тербеліс фазасы.

, .

Механикалық гармониялық тербелістердің дифференциалдық тең деуін (6.3) тең деуді тү рлендіру арқ ылы онық тауғ а болады .

Диэлектриктердің поляризациясы (Поляризациялану) (59-сұ рақ)

Сыртқ ы ө ріс ә серінен атомдар, молекулалар немесе кристалл ішіндегі байланысқ ан зарядтардың ығ ысуы ПОЛЯРИЗАЦИЯ деп аталады. Поляризация ә серінен дипольдер пайда болады.

Сыртқ ы электр ө рісінде диэлектриктегі оң жә не теріс зарядтардың қ айта таралып орналасуы диэлектриктің поляризациясы деп аталады.

Диэлектриктің поляризациясын сандық сипаттау ү шін поляризация векторы енгізілген. Бірлік кө лемдегі дипольдік моменттердің қ осындысын поляризация векторы деп атайды. Ө лшем бірлігі ,

Импульс моменті. Импульс моментінің сақ талу заң ы(18-сұ рақ)

Егер болса, онда

бұ л қ орытқ ы импульс

Импульс моментінің сақ талу заң ы: денелер жү йесіне тү сірілген барлық сыртқ ы кү штердің қ орытқ ы импульс моменті жү йенің импульс моментінің ө згерісіне тең. Егер жү йе тұ йық талғ ан болса, сыртқ ы кү штердің қ орытқ ы моменті нө лге тең, яғ ни L=Jω =const, Бұ л импульс моментінің сақ талу заң ы да. Яғ ни, тұ йық жү йедегі импульс моменттерінің векторлық қ осындысы тұ рақ ты болады.

Идеал газ тү сінігі. Газдардағ ы изопроцестер (25-сұ рақ)

Идеал газ деп бір-бірімен ә серлесу кү штері ескерілмейтін, ө зара жә не ыдыс қ абырғ асымен соқ тығ ысулары абсолют серпімді болатын ретсіз қ озғ алыстағ ы материалдық нү ктелер жү йесін айтады. Идеал газдың кү й тең деуі – термодинамикалық параметрлер арасындағ ы функционалдық байланыс: . Кө птеген тә жірибе нә тижелерін қ орыта отырып, Менделеев (1874), бір моль идеал газ ү шін келесі тең деуді анық тады: . Мұ ндағ ы – газдың молярлық кө лемі; – универсал газ тұ рақ тысы . Массасы , кө лемі идеал газдың кү й тең деуі: . .

Изохоралық процесс (V=const) деп газды қ ыздыру немесе суыту процестері тұ рақ ты кө лемде ө тетін процестерді айтады. Мұ ндай процестер ү шін идеал газ кү йінің тең деуін келесі тү рде жазғ ан ың ғ айлы: . Кез-келген тепе-тең діктегі процесс ү шін термодинамиканың бірінші заң ын келесі тү рде жазуғ а болады: .

Бір моль газ ү шін .

Изобаралық процесс () деп газды қ ыздыру немесе суыту процестері тұ рақ ты қ ысымда ө тетін процестерді айтады. Мұ ндай процесс ү шін идеал газдың кү й тең деуін оң жағ ында тек тұ рақ ты шамалар қ алатын тү рінде жазғ ан ың ғ айлы. Бұ л тең деуден изобаралық процесс ү шін келесі тұ жырымдама жасауғ а болады: газдың берілген массасы ү шін тұ рақ ты қ ысымда кө лем температурағ а пропорционал ө згереді: .

Изотермиялық процесс деп тұ рақ ты температурада ө тетін термодинамикалық процестерді немесе олардың ұ лғ аюы немесе сығ ылуы кездерінде сыртқ ы орта мен газ арасындағ ы температура айрымы тұ рақ ты болып қ алатын процестерді айтады. Идеал газ кү йінің тең деуінің оң жағ ындағ ы шамалар тұ рақ ты болғ андық тан: .

Бұ л процесте идеал газдың ішкі энергиясы ө згермейді: болғ андық тан

Идеал газдардың молекула-кинетикалық теориясы.Орташа квадраттық жылдамдық (27-сұ рақ)

Идеал газ ү шін молекула-кинетикалық теорияның негізгі тең деуі жү йенің тә жірибеде ө лшенетін р макроскопиялық параметрі мен бө лшектің микроскопиялық параметрін байланыстырады (): , мұ ндағ ы –молекула массы, п –молекулалар концентрациясы; – газ молекулаларының ілгерілемелі қ озғ алысының орташа квадраттық жылдамдығ ы (кө п жағ дайда тү рінде белгіленеді).

Идеал газдың молекула-кинетикалық теориясының негізгі тең деуін келесі тү рде жазуғ а болады:

.

Қ ысым бірлік кө лемдегі молекулалардың ілгерілемелі қ озғ алысының орташа кинетикалық энергиясының 2/3-не тең болады. Олай болса, қ ысым кү штік сипаттама ғ ана емес, энергетикалық сипаттама да болып та табылады.

Менделеев-Клайперон тең деуі. Мольдік масса. Зат мө лшері (26-сұ рақ)

. Бұ л Менделеев – Клапейрон тең деуі. Клайперон тең деуін тағ ы бір тү рде жазуғ а болады: не . Заттың мольдің массасы - бір мольдің мө лшерінде алынғ ан заттың массасы. Заттың мольдік массасы заттың салыстырмалық молекулалық массасымен кг/моль қ атынасы арқ ылы байланысқ ан. Заттың кез келген мө лшерінің массасын былай анық тауғ а болады:

Моль - зат мө лшерінің ө лшемі, ол ν (" ню") грек ә рпімен белгіленеді.

Кез келген заттың 1 молінде Авогадро санындай қ ұ рылымдық бірліктер (атом, молекула) болады. Олай болса «моль» дегеніміз Авогадро санындай қ ұ рылымдык бірлігі бар зат мө лшері.

Моль дегеніміз – қ ұ рамында атомдар санына тең қ ұ рылымдық бө лшектер (атомдар, молекулалар) болатын заттың мө лшері.

Денелер жү йесінің механикалық энергиясы (9-сұ рақ)

Механикалық жү йенің кинетикалық энергиясы Массасы болатын, жылдамдық пен қ озғ алып келе жатқ ан дене келесі кинетикалық энергияғ а ие болады . Басқ аша айтсақ, ж ү йенің кинетикалық энергиясы механикалық қ озғ алыс кү йінің функциясы болады.

Кинетикалық энергия дене қ озғ алысының ө лшемі болып, ол дене басқ а денелермен ә серлескенде жасалатын жұ мыс шамасын анық тайды.

Потенциалдық энергия – жү йе бө лшектерінің ө зара орналасуы мен олардың сыртқ ы кү ш ө рістерінде орналасуына байланысты болатын жү йенің механикалық энергиясының бір тү рі.

Егер жү йедегі денелерге қ озғ алу мү мкіндігін берсе, онда дене ішкі кү штердің ә серінен жұ мыс жасайды, ал ол жұ мыс жү йенің потенциалдық энергиясы болады: 1) массасы болатын биіктікке кө терілген дененің потенциалдық энергиясы ; 2) шамасына керілген серіппенің потенциалдық энергиясы ;

Зарядталғ ан ө ткізгіш, конденсатор жә не электростлық ө ріс энергиясы. Оның кө лемдік тығ ыздығ ы(62-сұ рақ)

.

Заряды біршамағ а жеткен ө ткізгіштің энергиясын ө рнегін интегралдау арқ ылы табуғ а болады: .

Ө ткізгіш заряды мен потенциалы арасындағ ы тә уелділікті пайдаланып, зарядталғ ан ө ткізгіштің энергиясы ү шін келесі тү рдегі ө рнекті алуғ а болады:

.

ЗАРЯДТАЛҒ АН КОНД-Р ЭНЕРГИЯСЫ. З арядталғ ан конденсатордың толық электрстатикалық энергиясы ү шін ө рнекті жазуғ а болады: ,

Мұ ндағ ы - конденсатордың ішіндегі электр ө рісінің кернеулігі, ал – конденсатордың кө лемі. Бірлік кө лемдегі энергия немесе электр ө рісінің энергиясының кө лемдік тығ ыздығ ы: . Бұ дан кө лемдік тығ ыздық электр ө рісінің кернеулігінің квадратына тура пропорционал екені шығ ады.