Краткая теория

Молекулярная физика – раздел физики, в котором изучаются строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении. Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа молекул.

Термодинамика - раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями.

Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами (внешней средой).

Состояние системы задается термодинамическими параметрами (параметрами состояния) – совокупностью физических величин, характеризующих свойства термодинамической системы. К термодинамическим параметрам относятся: давление р, температура Т, удельный объём , внутренняя энергия U и т. п.

Параметры состояния системы могут изменяться. Любое изменение в термодинамической системе, связанное с изменением хотя бы одного из термодинамических параметров, называется термодинамическим процессом.

Макроскопическая система находится в термодинамическом равновесии, если ее состояние с течением времени не меняется (предполагается, что внешние условия рассматриваемой системы при этом не изменяются).

Идеальный газ - идеализированная модель газа. В идеальном газе силы взаимодействия между частицами (атомами, молекулами) пренебрежимо малы; собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда; столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие. К идеальному газу близки разреженные реальные газы при температурах, далёких от температуры их конденсации.

Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. В настоящее время применяются две температурные шкалы – термодинамическая и Международная практическая. В Международной практической шкале температура замерзания и кипения воды при давлении 1, 013× 10⁵ Па соответственно 0 и 100 ⁰С (реперные точки). Термодинамическая шкала определяется по одной реперной точке – тройной точке воды (температура, при которой лед, вода и насыщенный пар при давлении 609 Па находятся в термодинамическом равновесии). Термодинамическая температура этой точки равна 273, 15 К. Градус Цельсия равен градусу Кельвина.

Температура Т= 0К называется нулем кельвин. 0 К недостижим, хотя приближение к нему сколь угодно близко возможно.

Удельный объем u – это объем единицы массы. Когда тело однородно, т.е. его плотность r=const, то

Так как при постоянной массе удельный объем пропорционален общему объему, то макроскопические свойства однородного тела можно характеризовать объемом тела.

Количество вещества — число структурных элементов (молекул, атомов, ионов и т. п), содержащихся в системе или теле. Количество вещества выражается в молях. Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде - 12 массой 0, 012кг:

v = N / N_A,

где N — число структурных элементов (молекул, атомов, ионов и т.п.), составляющих тело (систему); N_A — постоянная Авогадро.

Закон Авогадро: 1 моль любого газа при одинаковых температуре и давлении занимает одинаковый объем. При нормальных условиях этот объем равен 22, 41× 10^-3 м³/моль.

1 моль различных веществ содержит одно и то же число молекул, называемое постоянной Авогадро:

N_A =6, 02× 10²³ моль^-1.