СЛУЖБА ПОДДЕРЖКИ

8 (800) 777-46-70

Звонок бесплатный по РФ

Напишем

СЛУЖБА ПОДДЕРЖКИ

8 (800) 777-46-70

Звонок бесплатный по РФ

Определение

Молекулярная физика – обширный раздел физической науки, изучающий тела на основе их молекулярного строения.

Оно влияет практически на все макроскопические характеристики и свойства вещества. Исчерпывающе описать и объяснить их без использования законов молекулярной физики просто невозможно. Некоторые учащиеся теряются от неимоверного, на первый взгляд, количества её формул. На самом деле все формулы молекулярной физики можно свести к достаточно небольшому количеству, остальные либо легко выводятся, либо напрямую следуют из них. Нужно лишь эти формулы запомнить и понять. Тогда ни теоретические вопросы, ни решение задач не будут для вас представлять серьёзных трудностей.

Самые главные законы и формулы молекулярной физики

К ним относятся уравнение Менделеева-Клайперона, включающее описание состояния идеального газа, законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля.

Уравнение Менделеева-Клайперона

Оно описывает связь между числом молей идеального газа, его объёмом, температурой и давлением. Записывается уравнение следующим образом

PV = nRT

P – давление, V — объём, n – число молей, R – газовая постоянная, T – температура.

Газовая постоянная равна R = 8,3 Дж/(моль·K)

Законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля

В принципе, их можно вывести, как следствия из указанного выше уравнения. На самом деле первый закон был открыт в 1662 году, второй – в 1802 году, третий – в 1787 году. Это важнейшие, многократно экспериментально подтверждённые фундаментальные законы, уравнение Менделеева-Клайперона сводит их воедино.

Закон Бойля-Мариотта утверждает, что если масса и температура идеального газа остаются постоянными, то величина, равная произведению его давления на объем тоже не меняются.

PV=const

Другая формулировка этого закона состоит в том, что при постоянной температуре давление идеального газа пропорционально его объёму.

P1/P2= V2/V1

P1, V1 – давление и объём газа вначале физического процесса.

P2, V2 – давление и объём газа вначале физического процесса.

Сам этот процесс называется изотермическим.

Закон Гей-Люссака гласит, что при постоянном давлении объём газа прямо пропорционален его температуре.

V/T=const

Этот процесс называется изобарным.

V1/T1= V2/T2

Закон Шарля постулирует, что при постоянных массе и объёме давление прямо пропорционально температуре идеального газа.

PT=const

P1/T1= P2/T2

Это изохорный процесс.

От природы частиц в идеальном газе мы абстрагируемся. Все они считаются точечными объектами, совершающими между собой абсолютно упругие столкновения.

Формулы термодинамики

Очень многие задачи невозможно решить только с помощью вышеуказанных законов, часто для нахождения тех или иных величин бывает необходимо воспользоваться формулами термодинамики.

\[\mathrm{Q}=\mathrm{mc}\left(\mathrm{t}_{2}-\mathrm{t}_{1}\right)\]

Это формула для расчёта количества теплоты Q, выделившейся при изменении температуры тела с \[t_{1}\] до \[t_{2}\]. m – масса тела. C – коэффициент пропорциональности, называемый удельной теплоёмкостью.

\[\mathrm{Q}=\mathrm{A}+\Delta \mathrm{U}\]

Это первый закон термодинамики. Он гласит, что теплота Q сообщённая система расходуется на изменение её внутренней энергии ΔU и на работу системы против внешних сил A.

\[d H=T d S+V d p\]

Это формула расчёта термодинамического потенциала для энтальпии H.

T – температура, V – объём, p – давление, S – энтропия.

\[\mathrm{V}=\mathrm{dG} / \mathrm{dpS}\]

G – энергия Гибса.

Напомним, что задание термодинамического потенциала в определённой форме равносильно заданию уравнения состояния для этой системы.

Нет времени решать самому?

Наши эксперты помогут!

Контрольная

| от 300 ₽ |

Реферат

| от 500 ₽ |

Курсовая

| от 1 000 ₽ |

Ещё несколько важных формул молекулярной физики

\[P=n k T\] по другому данную формулу можно записать в виде \[\mathrm{P}=(1 / 3) \mathrm{nm}_{0} \mathrm{~V}\]

Это основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Оно связывает между собой макроскопические параметры идеального газа с его микроскопическими параметрами.

\[m_{0}\] – масса одной частицы (молекулы) газа

k — постоянная Больцмана. Её значение равно \[\mathrm{k}=1,38 \cdot 10-23 \text { Дж/K }\]

n — концентрация. Её можно представить, как отношение числа частиц в газе к его объёму n=N/V.

Также число частиц N равно произведению количества вещества ν, измеряемого в молях, на постоянную Авогардо \[\mathrm{N}_{\mathrm{A}}\].

\[\mathrm{N}=\mathrm{N}_{\mathrm{A}} * \mathrm{~v}\]

Постоянная Авогардо \[\mathrm{N}_{\mathrm{A}}\] равна \[\mathrm{N}_{\mathrm{A}}=6.02214086 \times 1023 \mathrm{моль}^{-1}\]

Один моль вещества содержит всегда одинаковое его минимальных частиц. В связи с этим целесообразно ввести понятие молярной массы или массы одного моля M. Измеряется она в килограммах и может быть записана в виде

\[\mathrm{M}=\mathrm{k} \mathrm{M}_{r}\], где к – коэффициент пропорциональности. \[M_{r}\]– атомная масса вещества.

Также молярная масса может быть вычислена из уравнения Менделеева-Клайперона, если он записан в виде:

\[p V=m R T / M\]

Из него получаем \[M=m R T / p V\].

Отметим, что механически заученные приведённые формулы позволят вам решать только самые простые задачи. Важно их именно понимать, разобраться в рассматриваемой теме в целом, вникнуть в суть явления. Только так можно по настоящему изучить физику и на отлично сдать на высокую оценку экзамен. Непонимание предмета даст о себе знать ещё за долго до него. Если до вас чего-то сразу не доходит (это нормально при изучении физики), не откладывайте на потом, сразу спрашивайте, выясняйте, разбирайтесь, иначе количество неясностей будет расти подобно снежному кому, ведь все процессы в молекулярной физике (как и в природе) неразрывно взаимосвязаны между собой.

Умеешь писать статьи?
Разбираешься в теме?

Начни писать статьи на заказ!

Хочу заработать