Molekulinė fizika tiria medžiagų savybių kitimą molekuliniame lygmenyje, priklausomai nuo jų agregacijos būsenos (kietos, skystos ir dujinės). Ši fizikos dalis yra labai plati ir apima daugybę poskyrių.
Instrukcijos
- Visų pirma, molekulinė fizika tiria molekulės ir medžiagų kaip visumos struktūrą, masę ir dydį bei jos komponentų – mikroskopinių dalelių (atomų) – sąveiką. Ši tema apima santykinės molekulinės masės (medžiagos vienos molekulės/atomo masės santykio su pastovia verte – vieno anglies atomo masės) tyrimą; medžiagos kiekio ir molinės masės samprata; medžiagų išsiplėtimas/susitraukimas kaitinant/aušinant; molekulių judėjimo greitis (molekulinė kinetinė teorija). Molekulinė kinetinė teorija remiasi atskirų medžiagos molekulių tyrimu. O temoje apie materijos elgseną skirtingose temperatūrose nagrinėjamas labai įdomus reiškinys – daug kas žino, kad kaitinant medžiaga plečiasi (atstumas tarp molekulių didėja), o atvėsusi susitraukia (atstumas tarp molekulių mažėja) . Bet štai kas įdomu: kai vanduo iš skystos būsenos pereina į kietą fazę (ledą), vanduo plečiasi. Tai užtikrina šiuolaikiniam mokslui vis dar tokia nesuvokiama molekulių polinė struktūra ir tarp jų esantis vandenilinis ryšys.
- Be to, molekulinėje fizikoje yra „idealių dujų“ sąvoka - tai medžiaga, kuri yra dujinės formos ir turi tam tikrų savybių. Idealios dujos yra labai retos, t.y. jo molekulės nesąveikauja viena su kita. Be to, idealios dujos paklūsta mechanikos dėsniams, o tikros dujos šios savybės neturi.
- Iš molekulinės fizikos skyriaus atsirado nauja kryptis – termodinamika. Ši fizikos šaka nagrinėja materijos sandarą ir išorinių veiksnių, tokių kaip slėgis, tūris ir temperatūra, įtaką jai, neatsižvelgdama į mikroskopinį medžiagos vaizdą, o nagrinėdama joje esančius ryšius kaip visumą. Skaitant fizikos vadovėlius galima aptikti specialius šių trijų dydžių priklausomybės nuo medžiagos būsenos grafikus – juose pavaizduoti izochoriniai (tūris nesikeičia), izobariniai (slėgis nesikeičia) ir izoterminiai (temperatūra nesikeičia) procesai. . Termodinamika apima ir termodinaminės pusiausvyros sąvoką – kai visi trys šie dydžiai yra pastovūs. Labai įdomus klausimas, kurį paliečia termodinamika, yra tai, kodėl, pavyzdžiui, 0° C temperatūros vanduo gali būti ir skysto, ir kieto agregato būsenos.
Molekulinė kinetinė teorija vadinama materijos sandaros ir savybių doktrina, pagrįsta mintimi apie atomų ir molekulių, kaip mažiausių cheminės medžiagos dalelių, egzistavimą. Molekulinė kinetinė teorija remiasi trimis pagrindiniais principais:
- Visos medžiagos – skystos, kietos ir dujinės – susidaro iš mažyčių dalelių – molekulių, kurie patys susideda iš atomai(„elementarios molekulės“). Cheminės medžiagos molekulės gali būti paprastos arba sudėtingos ir sudarytos iš vieno ar daugiau atomų. Molekulės ir atomai yra elektriškai neutralios dalelės. Tam tikromis sąlygomis molekulės ir atomai gali įgyti papildomą elektros krūvį ir virsti teigiamais arba neigiamais jonais (atitinkamai anijonais ir katijonais).
- Atomai ir molekulės yra nuolatiniame chaotiškame judėjime ir sąveikoje, kurios greitis priklauso nuo temperatūros, o pobūdis – nuo medžiagos agregacijos būsenos.
- Dalelės sąveikauja viena su kita jėgomis, kurios yra elektrinės prigimties. Gravitacinė sąveika tarp dalelių yra nereikšminga.
Atom– mažiausia chemiškai nedaloma elemento dalelė (geležies, helio, deguonies atomo). Molekulė- mažiausia medžiagos dalelė, išlaikanti savo chemines savybes. Molekulė susideda iš vieno ar daugiau atomų (vanduo – H 2 O – 1 deguonies atomas ir 2 vandenilio atomai). Ir jis– atomas ar molekulė, kurioje vienas ar daugiau elektronų yra papildomai (arba elektronų trūksta).
Molekulės yra labai mažo dydžio. Paprastos monoatominės molekulės yra 10–10 m dydžio.
Atsitiktinis chaotiškas molekulių judėjimas vadinamas terminiu judėjimu. Šiluminio judėjimo kinetinė energija didėja didėjant temperatūrai. Esant žemai temperatūrai, molekulės kondensuojasi į skystą arba kietą medžiagą. Kylant temperatūrai, didėja vidutinė molekulės kinetinė energija, molekulės skrenda ir susidaro dujinė medžiaga.
Kietosiose medžiagose molekulės patiria atsitiktinius virpesius aplink fiksuotus centrus (pusiausvyros padėtis). Šie centrai erdvėje gali išsidėstyti netaisyklingai (amorfiniai kūnai) arba sudaryti tvarkingas tūrines struktūras (kristaliniai kūnai).
Skysčiuose molekulės turi daug didesnę terminio judėjimo laisvę. Jie nėra susieti su konkrečiais centrais ir gali judėti per visą skysčio tūrį. Tai paaiškina skysčių sklandumą.
Dujose atstumai tarp molekulių paprastai yra daug didesni nei jų dydžiai. Molekulių sąveikos jėgos tokiais dideliais atstumais yra mažos, ir kiekviena molekulė juda tiesia linija iki kito susidūrimo su kita molekule arba su konteinerio sienele. Vidutinis atstumas tarp oro molekulių normaliomis sąlygomis yra apie 10–8 m, tai yra šimtus kartų didesnis už molekulių dydį. Silpna molekulių sąveika paaiškina dujų gebėjimą plėstis ir užpildyti visą indo tūrį. Riboje, kai sąveika linkusi į nulį, mes pasiekiame idealių dujų idėją.
Idealios dujos yra dujos, kurių molekulės nesąveikauja viena su kita, išskyrus elastinio susidūrimo procesus, ir laikomos materialiais taškais.
Molekulinės kinetikos teorijoje laikoma, kad medžiagos kiekis yra proporcingas dalelių skaičiui. Medžiagos kiekio vienetas vadinamas molis (molis). Kurmis- tai medžiagos kiekis, turintis tiek pat dalelių (molekulių), kiek atomų yra 0,012 kg anglies 12 C. Anglies molekulę sudaro vienas atomas. Taigi, viename molyje bet kurios medžiagos yra tiek pat dalelių (molekulių). Šis numeris vadinamas Avogadro konstanta: N A = 6,022·10 23 mol –1.
Avogadro konstanta yra viena iš svarbiausių molekulinės kinetinės teorijos konstantų. Medžiagos kiekis apibrėžiamas kaip skaičiaus santykis N medžiagos dalelių (molekulių) iki Avogadro konstantos N A arba kaip masės ir molinės masės santykis:
Vieno molio medžiagos masė paprastai vadinama moline mase M. Molinė masė lygi masės sandaugai m 0 vienos konkrečios medžiagos molekulės vienai Avogadro konstantai (ty dalelių skaičiui viename molyje). Molinė masė išreiškiama kilogramais vienam moliui (kg/mol). Medžiagoms, kurių molekulės susideda iš vieno atomo, dažnai vartojamas terminas atominė masė. Periodinėje lentelėje molinė masė nurodoma gramais vienam moliui. Taigi turime kitą formulę:
Kur: M- molinė masė, N A – Avogadro numeris, m 0 – vienos medžiagos dalelės masė, N– medžiagos dalelių, esančių medžiagos masėje, skaičius m. Be to, jums reikės koncepcijos koncentracijos(dalelių skaičius tūrio vienete):
Taip pat prisiminkime, kad kūno tankis, tūris ir masė yra susieti pagal šią formulę:
Jei problema susijusi su medžiagų mišiniu, tada kalbame apie vidutinę molinę masę ir vidutinį medžiagos tankį. Kaip ir skaičiuojant vidutinį netolygaus judėjimo greitį, šios vertės nustatomos pagal bendrą mišinio masę:
Nepamirškite, kad bendras medžiagos kiekis visada yra lygus mišinyje esančių medžiagų kiekių sumai, todėl reikia būti atsargiems su tūriu. Dujų mišinio tūris Ne lygus į mišinį įeinančių dujų tūrių sumai. Taigi 1 kubiniame metre oro yra 1 kubinis metras deguonies, 1 kubinis metras azoto, 1 kubinis metras anglies dioksido ir kt. Kietosioms medžiagoms ir skysčiams (jei sąlygoje nenurodyta kitaip) galime manyti, kad mišinio tūris yra lygus jo dalių tūrių sumai.
Pagrindinė MKT idealiųjų dujų lygtis
Judėdami dujų molekulės nuolat susiduria viena su kita. Dėl to kinta jų judėjimo charakteristikos, todėl kalbant apie molekulių impulsus, greičius ir kinetinę energiją, visada turime omenyje šių dydžių vidutines reikšmes.
Dujų molekulių susidūrimų su kitomis molekulėmis skaičius normaliomis sąlygomis matuojamas milijonus kartų per sekundę. Jei nepaisysime molekulių dydžio ir sąveikos (kaip idealiųjų dujų modelyje), galime daryti prielaidą, kad tarp nuoseklių susidūrimų molekulės juda tolygiai ir tiesia linija. Natūralu, kad artėjant prie indo, kuriame yra dujos, sienelės, molekulė taip pat susiduria su sienele. Visi molekulių susidūrimai tarpusavyje ir su konteinerio sienelėmis laikomi absoliučiai elastingais rutuliukų susidūrimais. Kai ji susiduria su siena, pasikeičia molekulės impulsas, o tai reiškia, kad jėga veikia molekulę iš sienos pusės (prisiminkime antrąjį Niutono dėsnį). Tačiau pagal trečiąjį Niutono dėsnį, lygiai ta pačia jėga nukreipta priešinga kryptimi, molekulė veikia sieną, darydama jai spaudimą. Visų molekulių visų poveikių į indo sienelę visuma lemia dujų slėgio atsiradimą. Dujų slėgis yra molekulių susidūrimo su talpyklos sienelėmis rezultatas. Jei molekulėms nėra sienos ar kitų kliūčių, tada pati slėgio sąvoka praranda prasmę. Pavyzdžiui, visiškai nemoksliška kalbėti apie slėgį kambario centre, nes ten molekulės nespaudžia sienos. Kodėl tada, kai pastatome ten barometrą, nustebome, kad jis rodo tam tikrą spaudimą? Teisingai! Nes pats barometras yra ta siena, ant kurios spaudžiasi molekulės.
Kadangi slėgis yra molekulių poveikio indo sienelei pasekmė, akivaizdu, kad jo reikšmė turėtų priklausyti nuo atskirų molekulių savybių (žinoma, nuo vidutinių charakteristikų, atminkite, kad visų molekulių greičiai yra skirtingi ). Ši priklausomybė yra išreikšta pagrindinė idealių dujų molekulinės kinetinės teorijos lygtis:
Kur: p- dujų slėgis, n- jo molekulių koncentracija, m 0 - vienos molekulės masė, v kv - vidutinis kvadratinis greitis (atkreipkite dėmesį, kad pačioje lygtyje yra kvadratinio greičio kvadratas). Fizinė šios lygties prasmė yra ta, kad ji nustato ryšį tarp visų dujų charakteristikų (slėgio) ir atskirų molekulių judėjimo parametrų, tai yra ryšį tarp makro ir mikro pasaulio.
Išvados iš pagrindinės MKT lygties
Kaip jau buvo pažymėta ankstesnėje pastraipoje, molekulių šiluminio judėjimo greitį lemia medžiagos temperatūra. Idealioms dujoms ši priklausomybė išreiškiama paprastomis formulėmis vidutinis kvadratinis greitis dujų molekulių judėjimas:
Kur: k= 1,38∙10 –23 J/K – Boltzmanno konstanta, T– absoliuti temperatūra. Iš karto padarykime išlygą, kad toliau visose problemose turėtumėte nedvejodami konvertuoti temperatūrą į kelvinus iš Celsijaus laipsnių (išskyrus šilumos balanso lygties problemas). Trijų konstantų dėsnis:
Kur: R= 8,31 J/(mol∙K) – universali dujų konstanta. Kita svarbi formulė yra formulė vidutinė kinetinė dujų molekulių transliacinio judėjimo energija:
Pasirodo, vidutinė molekulių transliacinio judėjimo kinetinė energija priklauso tik nuo temperatūros ir yra vienoda tam tikroje temperatūroje visoms molekulėms. Ir galiausiai, svarbiausios ir dažniausiai naudojamos pagrindinės MKT lygties pasekmės yra šios formulės:
Temperatūros matavimas
Temperatūros sąvoka yra glaudžiai susijusi su terminės pusiausvyros sąvoka. Kūnai, besiliečiantys vienas su kitu, gali keistis energija. Energija, perduodama iš vieno kūno į kitą šiluminio kontakto metu, vadinama šilumos kiekiu.
Šiluminė pusiausvyra- tai šiluminio kontakto kūnų sistemos būsena, kai šiluma neperduodama iš vieno kūno į kitą, o visi makroskopiniai kūnų parametrai išlieka nepakitę. Temperatūra yra fizinis parametras, kuris yra vienodas visiems šiluminės pusiausvyros kūnams.
Temperatūrai matuoti naudojami fiziniai instrumentai – termometrai, kuriuose temperatūros reikšmė vertinama pagal bet kurio fizikinio parametro pasikeitimą. Norėdami sukurti termometrą, turite pasirinkti termometrinę medžiagą (pavyzdžiui, gyvsidabrį, alkoholį) ir termometrinį kiekį, apibūdinantį medžiagos savybę (pavyzdžiui, gyvsidabrio ar alkoholio stulpelio ilgį). Įvairiose termometrų konstrukcijose naudojamos įvairios fizinės medžiagos savybės (pavyzdžiui, keičiasi kietųjų medžiagų linijiniai matmenys arba keičiasi laidininkų elektrinė varža kaitinant).
Termometrai turi būti sukalibruoti. Norėdami tai padaryti, jie yra termiškai kontaktuojami su kūnais, kurių temperatūra laikoma nurodyta. Dažniausiai naudojamos paprastos natūralios sistemos, kuriose temperatūra išlieka nepakitusi, nepaisant šilumos mainų su aplinka – ledo ir vandens mišinys bei vandens ir garų mišinys verdant esant normaliam atmosferos slėgiui. Celsijaus temperatūros skalėje ledo lydymosi temperatūra priskiriama 0 °C temperatūrai, o vandens virimo temperatūrai: 100 °C. Skysčio stulpelio ilgio pokytis termometro kapiliaruose vienai šimtajai ilgio tarp 0°C ir 100°C žymių prilyginamas 1°C.
Anglų fizikas W. Kelvinas (Thomsonas) 1848 m. pasiūlė naudoti nulinio dujų slėgio tašką, kad sukurtų naują temperatūros skalę (Kelvino skalę). Šioje skalėje temperatūros vienetas yra toks pat kaip ir Celsijaus skalėje, tačiau nulinis taškas yra perkeltas:
Šiuo atveju 1ºC temperatūros pokytis atitinka 1 K temperatūros pokytį. Temperatūros pokyčiai Celsijaus ir Kelvino skalėse yra vienodi. SI sistemoje temperatūros vienetas, išmatuotas pagal Kelvino skalę, vadinamas kelvinu ir žymimas raide K. Pavyzdžiui, kambario temperatūra T C = 20°C pagal Kelvino skalę yra T K = 293 K. Kelvino temperatūros skalė vadinama absoliučia temperatūros skale. Pasirodo, tai patogiausia kuriant fizines teorijas.
Idealiųjų dujų būsenos lygtis arba Clapeyrono-Mendelejevo lygtis
Idealiųjų dujų būsenos lygtis yra dar viena pagrindinės MKT lygties pasekmė ir parašyta tokia forma:
Ši lygtis nustato ryšį tarp pagrindinių idealių dujų būsenos parametrų: slėgio, tūrio, medžiagos kiekio ir temperatūros. Labai svarbu, kad šie parametrai būtų tarpusavyje susiję. Štai kodėl ši lygtis vadinama idealių dujų būsenos lygtimi. Pirmiausia jį aptiko vienam moliui dujų Clapeyronas, o vėliau Mendelejevas apibendrino didesnio molio molio atveju.
Jei dujų temperatūra yra T n = 273 K (0°C) ir slėgį p n = 1 atm = 1 10 5 Pa, tada jie sako, kad dujos yra ties normaliomis sąlygomis.
Dujų įstatymai
Dujų parametrų skaičiavimo uždavinių sprendimas yra labai supaprastintas, jei žinote, kurį dėsnį ir kokią formulę taikyti. Taigi, pažvelkime į pagrindinius dujų įstatymus.
1. Avogadro dėsnis. Viename molyje bet kurios medžiagos yra tiek pat struktūrinių elementų, lygų Avogadro skaičiui.
2. Daltono dėsnis. Dujų mišinio slėgis yra lygus šiame mišinyje esančių dujų dalinių slėgių sumai:
Dalinis dujų slėgis yra slėgis, kurį jos susidarytų, jei visos kitos dujos staiga išnyktų iš mišinio. Pavyzdžiui, oro slėgis yra lygus azoto, deguonies, anglies dioksido ir kitų priemaišų dalinių slėgių sumai. Šiuo atveju kiekviena iš mišinio dujų užima visą jai suteiktą tūrį, tai yra, kiekvienos iš dujų tūris yra lygus mišinio tūriui.
3. Boyle-Mariotte dėsnis. Jei dujų masė ir temperatūra išlieka pastovūs, tai dujų slėgio ir tūrio sandauga nekinta, todėl:
Procesas, vykstantis esant pastoviai temperatūrai, vadinamas izoterminiu. Atkreipkite dėmesį, kad ši paprasta Boyle-Marriott dėsnio forma galioja tik tuo atveju, jei dujų masė išlieka pastovi.
4. Gay-Lussac dėsnis. Pats Gay-Lussac įstatymas ruošiantis egzaminams nėra itin vertingas, todėl iš jo pateiksime tik išvadą. Jei dujų masė ir slėgis išlieka pastovūs, tai dujų tūrio ir absoliučios temperatūros santykis nekinta, todėl:
Procesas, vykstantis esant pastoviam slėgiui, vadinamas izobariniu arba izobariniu. Atkreipkite dėmesį, kad ši paprasta Gay-Lussac dėsnio forma galioja tik tuo atveju, jei dujų masė išlieka pastovi. Nepamirškite temperatūros konvertavimo iš Celsijaus laipsnių į Kelviną.
5. Karolio dėsnis. Kaip ir Gay-Lussac dėsnis, Charleso dėsnio tiksli formuluotė mums nėra svarbi, todėl pateiksime tik iš to išplaukiančias išvadas. Jei dujų masė ir tūris išlieka pastovūs, tai dujų slėgio ir absoliučios temperatūros santykis nekinta, todėl:
Procesas, vykstantis esant pastoviam tūriui, vadinamas izochoriniu arba izochoriniu. Atkreipkite dėmesį, kad ši paprasta Charleso dėsnio forma galioja tik tuo atveju, jei dujų masė išlieka pastovi. Nepamirškite temperatūros konvertavimo iš Celsijaus laipsnių į Kelviną.
6. Visuotinis dujų įstatymas (Clapeyron). Esant pastoviai dujų masei, jų slėgio ir tūrio sandaugos santykis su temperatūra nesikeičia, todėl:
Atkreipkite dėmesį, kad masė turi išlikti tokia pati, ir nepamirškite apie kelvinus.
Taigi, yra keli dujų įstatymai. Išvardijame ženklus, kad sprendžiant problemą reikia naudoti vieną iš jų:
- Avogadro dėsnis taikomas visoms problemoms, susijusioms su molekulių skaičiumi.
- Daltono dėsnis taikomas visoms problemoms, susijusioms su dujų mišiniu.
- Charleso dėsnis naudojamas uždaviniuose, kai dujų tūris išlieka pastovus. Paprastai tai aiškiai nurodoma arba užduotyje yra žodžiai „dujos uždarame inde be stūmoklio“.
- Gay-Lussac dėsnis taikomas, jei dujų slėgis nesikeičia. Užduotyse ieškokite žodžių „dujos inde, uždarytame judančiu stūmokliu“ arba „dujos atvirame inde“. Kartais apie laivą nieko nepasakoma, bet pagal būklę aišku, kad jis bendrauja su atmosfera. Tada daroma prielaida, kad atmosferos slėgis visada išlieka nepakitęs (jei sąlygoje nenurodyta kitaip).
- Boyle-Marriott įstatymas. Čia yra sunkiausia. Gerai, jei problema sako, kad dujų temperatūra yra pastovi. Tai šiek tiek blogiau, jei sąlygoje yra žodis „lėtas“. Pavyzdžiui, dujos lėtai suspaudžiamos arba lėtai plečiamos. Dar blogiau, jei sakoma, kad dujas uždaro šilumos nelaidus stūmoklis. Galiausiai tikrai blogai, jei apie temperatūrą nieko nesakoma, bet iš būklės galima daryti prielaidą, kad ji nesikeičia. Paprastai tokiu atveju studentai taiko Boyle-Marriott įstatymą iš nevilties.
- Visuotinis dujų įstatymas. Jis naudojamas, jei dujų masė yra pastovi (pavyzdžiui, dujos yra uždarame inde), tačiau pagal būklę aišku, kad visi kiti parametrai (slėgis, tūris, temperatūra) keičiasi. Paprastai vietoj universalaus dėsnio galite naudoti Clapeyrono-Mendelejevo lygtį, gausite teisingą atsakymą, tik kiekvienoje formulėje parašysite dvi papildomas raides.
Grafinis izoprocesų vaizdavimas
Daugelyje fizikos šakų patogu dydžių priklausomybę vienas nuo kito pavaizduoti grafiškai. Tai leidžia lengviau suprasti ryšius tarp parametrų, atsirandančių proceso sistemoje. Šis metodas labai dažnai naudojamas molekulinėje fizikoje. Pagrindiniai parametrai, apibūdinantys idealių dujų būseną, yra slėgis, tūris ir temperatūra. Grafinis uždavinių sprendimo būdas susideda iš šių parametrų ryšio vaizdavimo įvairiose dujų koordinatėse. Yra trys pagrindiniai dujų koordinačių tipai: ( p; V), (p; T) Ir ( V; T). Atminkite, kad tai tik pagrindinės (dažniausios koordinačių rūšys). Užduočių ir testų autorių vaizduotė neribota, todėl galite susidurti su bet kuriomis kitomis koordinatėmis. Taigi, pavaizduokime pagrindinius dujų procesus pagrindinėse dujų koordinatėse.
Izobarinis procesas (p = const)
Izobarinis procesas yra procesas, vykstantis esant pastoviam dujų slėgiui ir masei. Kaip matyti iš idealių dujų būsenos lygties, šiuo atveju tūris kinta tiesiogiai proporcingai temperatūrai. Izobarinio proceso grafikai koordinatėmis R–V; V–T Ir R–T turėti tokią formą:
V–T koordinatės yra nukreiptos tiksliai į pradžią, tačiau šis grafikas niekada negali prasidėti tiesiai nuo pradžios, nes labai žemoje temperatūroje dujos virsta skysčiu ir tūrio priklausomybė nuo temperatūros pokyčių.
Izochorinis procesas (V = const)
Izochorinis procesas – tai dujų kaitinimo arba aušinimo procesas esant pastoviam tūriui ir su sąlyga, kad medžiagos kiekis inde nesikeičia. Kaip matyti iš idealių dujų būsenos lygties, tokiomis sąlygomis dujų slėgis kinta tiesiogiai proporcingai jų absoliučiai temperatūrai. Izochorinio proceso grafikai koordinatėmis R–V; R–T Ir V–T turėti tokią formą:
Atkreipkite dėmesį, kad grafiko tęsinys p–T koordinatės yra nukreiptos tiksliai į pradinę vietą, tačiau šis grafikas niekada negali prasidėti tiesiai nuo pradžios, nes dujos virsta skysčiu labai žemoje temperatūroje.
Izoterminis procesas (T = const)
Izoterminis procesas yra procesas, vykstantis esant pastoviai temperatūrai. Iš idealių dujų būsenos lygties išplaukia, kad esant pastoviai temperatūrai ir pastoviam medžiagos kiekiui inde, dujų slėgio ir jų tūrio sandauga turi išlikti pastovi. Izoterminio proceso grafikai koordinatėmis R–V; R–T Ir V–T turėti tokią formą:
Atkreipkite dėmesį, kad atliekant molekulinės fizikos grafikų užduotis Ne reikalingas ypatingas tikslumas braižant koordinates išilgai atitinkamų ašių (pavyzdžiui, kad koordinatės p 1 ir p 2 dvi dujų būsenos sistemoje p(V) sutapo su koordinatėmis p 1 ir p 2 iš šių būsenų sistemoje p(T). Pirma, tai yra skirtingos koordinačių sistemos, kuriose galima pasirinkti skirtingas skales, antra, tai yra nereikalingas matematinis formalumas, kuris atitraukia dėmesį nuo pagrindinio dalyko - fizinės situacijos analizės. Pagrindinis reikalavimas: kad grafikų kokybė būtų teisinga.
Nenizoprocesai
Tokio tipo problemose keičiasi visi trys pagrindiniai dujų parametrai: slėgis, tūris ir temperatūra. Tik dujų masė išlieka pastovi. Paprasčiausias atvejis, jei problema išspręsta „priešais“ naudojant universalų dujų įstatymą. Tai yra šiek tiek sudėtingiau, jei reikia rasti lygtį procesui, kuris apibūdina dujų būsenos pasikeitimą, arba analizuoti dujų parametrų elgseną naudojant šią lygtį. Tada reikia elgtis taip. Užrašykite šią proceso lygtį ir universalų dujų dėsnį (arba Clapeyrono-Mendelejevo lygtį, kuri jums patogesnė) ir nuosekliai pašalinkite iš jų nereikalingus kiekius.
Medžiagos kiekio arba masės pokytis
Iš esmės tokiose užduotyse nėra nieko sudėtingo. Tiesiog reikia atsiminti, kad dujų įstatymai nesilaikoma, nes bet kurio iš jų formuluotėse parašyta „pastovi masė“. Todėl elgiamės paprastai. Parašome Clapeyrono-Mendelejevo lygtį pradinei ir galutinei dujų būsenai ir išsprendžiame problemą.
Deflektoriai arba stūmokliai
Tokio tipo problemose vėl taikomi dujų įstatymai ir reikia atsižvelgti į šias pastabas:
- Pirma, dujos nepraeina per pertvarą, tai yra, dujų masė kiekvienoje indo dalyje išlieka nepakitusi, todėl dujų dėsniai tenkinami kiekvienai indo daliai.
- Antra, jei pertvara yra nelaidi šilumai, tai dujas kaitinant arba aušinant vienoje indo dalyje, antroje dalyje dujų temperatūra išliks nepakitusi.
- Trečia, jei pertvara yra kilnojama, slėgis abiejose pusėse yra vienodas bet kuriuo laiko momentu (tačiau šis slėgis, vienodas abiejose pusėse, laikui bėgant gali keistis).
- Ir tada mes parašome dujų dėsnius kiekvienai dujoms atskirai ir išsprendžiame problemą.
Dujų įstatymai ir hidrostatika
Problemų specifika yra ta, kad esant slėgiui reikės atsižvelgti į „papildomus svorius“, susijusius su skysčio kolonėlės slėgiu. Kokie gali būti variantai:
- Talpykla su dujomis panardinama po vandeniu. Slėgis inde bus lygus: p = p atm + ρgh, Kur: h– panardinimo gylis.
- Horizontaliai vamzdelis nuo atmosferos uždarytas gyvsidabrio (ar kito skysčio) stulpeliu. Dujų slėgis vamzdyje yra tiksliai lygus: p = p atm atmosferos, nes horizontali gyvsidabrio stulpelis nedaro dujų slėgio.
- Vertikalus dujų vamzdis iš viršaus uždaromas gyvsidabrio (ar kito skysčio) stulpeliu. Dujų slėgis vamzdyje: p = p atm + ρgh, Kur: h– gyvsidabrio stulpelio aukštis.
- Vertikalus siauras vamzdis su dujomis apsukamas atviru galu žemyn ir uždaromas gyvsidabrio (ar kito skysčio) stulpeliu. Dujų slėgis vamzdyje: p = p bankomatas – ρgh, Kur: h– gyvsidabrio stulpelio aukštis. „–“ ženklas naudojamas, nes gyvsidabris ne suspaudžia, o ištempia dujas. Studentai dažnai klausia, kodėl gyvsidabris neišteka iš vamzdelio. Iš tiesų, jei vamzdis būtų platus, gyvsidabris tekėtų žemyn sienomis. Taigi, kadangi vamzdis yra labai siauras, paviršiaus įtempimas neleidžia gyvsidabriui plyšti per vidurį ir neįleisti oro, o viduje esantis dujų slėgis (mažesnis nei atmosferinis) neleidžia gyvsidabriui ištekėti.
Kai tik sugebėsite teisingai užregistruoti dujų slėgį vamzdyje, taikykite vieną iš dujų dėsnių (dažniausiai Boyle-Mariotte, nes dauguma šių procesų yra izoterminiai, arba universalų dujų dėsnį). Taikykite pasirinktą dėsnį dujoms (jokiu būdu ne skysčiui) ir išspręskite problemą.
Šiluminis kūnų plėtimasis
Kylant temperatūrai, didėja medžiagos dalelių šiluminio judėjimo intensyvumas. Dėl to molekulės „aktyviau“ atstumia viena kitą. Dėl šios priežasties dauguma kūnų didėja kaitinant. Nedarykite tipinės klaidos, kai kaitinami patys atomai ir molekulės neišsiplečia. Didėja tik tuščios erdvės tarp molekulių. Dujų šiluminis plėtimasis aprašomas Gay-Lussac dėsniu. Skysčių šiluminis plėtimasis atitinka šį dėsnį:
Kur: V 0 – skysčio tūris 0°C temperatūroje, V- esant temperatūrai t, γ – skysčio tūrio plėtimosi koeficientas. Atkreipkite dėmesį, kad visos šios temos temperatūros turi būti nurodytos Celsijaus laipsniais. Tūrinio plėtimosi koeficientas priklauso nuo skysčio tipo (ir nuo temperatūros, į kurią neatsižvelgiama daugumoje problemų). Atkreipkite dėmesį, kad skaitinė koeficiento reikšmė, išreikšta 1/°C arba 1/K, yra ta pati, nes kūno pašildymas 1°C yra tas pats, kas jį pašildyti 1 K (o ne 274 K).
Dėl kietųjų kūnų plėtimasis Kūno linijinių matmenų, ploto ir tūrio pokyčiams aprašyti naudojamos trys formulės:
Kur: l 0 , S 0 , V 0 – atitinkamai kūno ilgis, paviršiaus plotas ir tūris 0°C temperatūroje, α – kūno linijinio plėtimosi koeficientas. Linijinio plėtimosi koeficientas priklauso nuo korpuso tipo (ir nuo temperatūros, į kurią neatsižvelgiama daugumoje problemų) ir matuojamas 1/°C arba 1/K.
Sėkmingas, kruopštus ir atsakingas šių trijų punktų įgyvendinimas leis jums parodyti puikų KT rezultatą, maksimalų, ką sugebate.
Radai klaidą?
Jei manote, kad mokymo medžiagoje radote klaidą, rašykite apie tai el. Taip pat galite pranešti apie klaidą socialiniame tinkle (). Laiške nurodykite dalyką (fizika ar matematika), temos ar testo pavadinimą arba numerį, uždavinio numerį arba vietą tekste (puslapyje), kur, jūsų nuomone, yra klaida. Taip pat aprašykite, kokia yra įtariama klaida. Jūsų laiškas neliks nepastebėtas, klaida bus arba ištaisyta, arba jums bus paaiškinta, kodėl tai nėra klaida.
SKYRIUS „MOLEKULINĖ FIZIKA“
MOKYKLOS FIZIKOS KURSAS
§ 1. SKYRIAUS PRASMĖ, VIETA IR YPATYBĖS
"MOLEKULINĖ FIZIKA"
Skyriuje „Molekulinė fizika“ studentai tiria kokybiškai naujo materialaus objekto elgseną: sistemą, susidedančią iš daugybės dalelių (molekulių ir atomų), naujos judėjimo formos, būdingos šiam konkrečiam objektui (šilumos) ir atitinkamą. energijos rūšis, (vidinė). Čia studentai pirmiausia supažindinami su statistikos dėsniais, kuriais apibūdinamas daugybės dalelių elgesys. Statistinių sąvokų formavimas leidžia prisiminti terminių procesų negrįžtamumo reikšmę. Būtent negrįžtamumas yra išskirtinė šiluminių procesų savybė, leidžianti kalbėti apie šiluminę pusiausvyrą, temperatūrą, suprasti šilumos variklių veikimo principą.
Mokytojo užduotis yra vieningai apsvarstyti du šilumos reiškinių ir procesų apibūdinimo būdus: termodinaminį (fenomenologinį), pagrįstą energijos samprata, ir statistinį, pagrįstą molekulinėmis-kinetinėmis idėjomis apie materijos sandarą. Svarstant statistinius ir termodinaminius metodus, būtina aiškiai atskirti žinias, gautas empiriškai, ir žinias, gautas modeliuojant materijos vidinę sandarą ir su ja vykstančius reiškinius bei procesus.
Svarbu parodyti, kad šie du požiūriai iš tikrųjų apibūdina to paties objekto būseną skirtingais požiūriais ir todėl papildo vienas kitą. Šiuo atžvilgiu, formuodamas tokias sąvokas kaip temperatūra, vidinė energija, idealios dujos ir kt., mokytojas turi atskleisti jų turinį tiek termodinaminiu, tiek molekuliniu-kinetiniu požiūriu.
Skyriuje „Molekulinė fizika“ jie studijuoja molekulinę kinetinę materijos sandaros teoriją, kurios pagrindinės nuostatos buvo svarstomos dar 7 klasėje. Mokydami fiziką VII ir VIII klasėse mokiniai mokėsi paaiškinti nemažai fizikinių reiškinių ir medžiagų savybių (skysčių ir dujų savybės, slėgis, šiluminiai reiškiniai ir kt.) vidinės materijos sandaros požiūriu. Tačiau sąvokos, sudarančios atitinkamų temų turinį, buvo tiriamos idėjų lygmeniu, o visi reiškiniai aprašyti kokybiškai. Todėl 10 klasėje mokant molekulinės fizikos mokinių turimos žinios turi būti atnaujinamos, gilinamos ir plečiamos, perkeliamos į sąvokų ir kiekybinių reiškinių aprašymų lygmenį. Visų pirma, X klasės fizikos kurse jie studijuoja pagrindinę dujų molekulinės kinetinės teorijos lygtį; Daug giliau nei VII klasėje, jie atsižvelgia į dujų, skysčių ir kietųjų medžiagų savybes.
Šiame skyriuje toliau plėtojamos energijos sąvokos, energijos tvermės dėsnis apibendrintas šiluminiams procesams, supažindinama su pirmojo termodinamikos dėsnio formule, nagrinėjamas šio dėsnio taikymas konkrečių procesų analizei. Vieno iš pagrindinių termodinamikos principų studijavimas turi didžiulę pažintinę ir ideologinę reikšmę dešimtokams.
Skyrius „Molekulinė fizika“ leidžia tęsti studentų pažintį su eksperimentiniu tyrimo metodu, kuris atsispindi fundamentaliuose eksperimentuose (Brauno judėjimas, Sterno eksperimentas) ir eksperimentuose, iliustruojančiuose dujų dėsnius (Boyle’o, Charleso ir kt.).
„Molekulinės fizikos“ skyriaus pasaulėžiūrinę reikšmę sunku pervertinti. Ją studijuojant gilėja supratimas apie materiją. Molekulės ir atomai yra materiali materijos forma, objektyviai egzistuojanti aplinkiniame pasaulyje. Jie turi masę, impulsą, energiją. Kaip medžiagos rūšis, molekulės ir atomai turi medžiagai būdingų savybių, iš kurių viena yra judėjimas. Molekulės ir atomai dalyvauja specialiame judėjime, vadinamame terminiu, kuris nuo paprasčiausio mechaninio judėjimo skiriasi dideliu jame dalyvaujančių dalelių skaičiumi ir chaotiškumu. Šiluminis judėjimas apibūdinamas statistiniais dėsniais. Šiuo atžvilgiu svarbu parodyti moksleiviams skirtumą tarp statistinių ir dinaminių modelių, jų tarpusavio ryšį ir atkreipti mokinių dėmesį į būtinumo ir atsitiktinumo kategorijų atspindėjimą šiuose modeliuose.
Skyrius „Molekulinė fizika“ suteikia puikią galimybę pademonstruoti dedukcinį gamtos reiškinių tyrimo metodą. Dedukcijos naudojimas mokyme prisideda prie abstraktaus mokinių mąstymo ugdymo.
Ši fizikos kurso dalis turi didelę politechnikos reikšmę. Molekulinės fizikos pasiekimai yra mokslinis tokios pramonės, kaip medžiagų mokslo, pagrindas. Vidinės kūnų sandaros išmanymas leidžia kurti medžiagas su iš anksto nustatytomis savybėmis ir kryptingai dirbti didinant metalų ir lydinių kietumą, atsparumą karščiui, šilumos laidumą.
Šiluminių reiškinių tyrimas leidžia supažindinti studentus su šiluminės energetikos pagrindais – pramone, kuri mūsų šalyje užima pirmąją vietą aprūpinant energiją pramonės ir kasdienio gyvenimo poreikiams.
Skyrius „Molekulinė fizika“ mokomasi aukštojoje mokykloje po „Mechanikos“ sekcijos. Toks medžiagos išdėstymas, viena vertus, atitinka metodologinį principą nagrinėti fizikinius reiškinius pagal materijos judėjimo formų sudėtingumą, kita vertus, leidžia tirti mikroreiškinius kiekybiniu lygmeniu. ir naudoti dydžius, žinomus iš mechanikos kurso: masę, greitį, jėgą, impulsą, energiją ir kt.
§ 2. STRUKTŪRA IR SKYRIUS TURINYS
"MOLEKULINĖ FIZIKA"
Skyriaus „Molekulinė fizika“ struktūrą lemia dvi aplinkybės: pasirinktas dujų dėsnių tyrimo metodas (indukcinis arba dedukcinis) ir temperatūros sampratos įvedimo metodas.
Tiriant dujų dėsnius indukciniu būdu, iš pradžių kokybiniu lygmeniu apžvelgiami pagrindiniai molekulinės kinetinės teorijos principai, po to kai kurie termodinamikos klausimai pristatomi empiriškai ir paaiškinami molekulinių sampratų bei termodinaminio požiūrio pagrindu. Metodinė idėja šiuo atveju yra bendras šilumos reiškinių ir molekulinės fizikos tyrimas, medžiagų savybių eksperimentinis tyrimas ir jų paaiškinimas teorijos pagrindu. Šiuo atveju skyrius turi tokią struktūrą: pagrindinės molekulinės kinetinės teorijos nuostatos - termodinamikos pagrindai (šiluminė pusiausvyra, būsenos parametrai, temperatūra, dujų dėsniai, absoliuti temperatūra, pirmasis termodinamikos dėsnis) - molekulinė kinetinė idealių dujų teorija (pagrindinis nauja molekulinės kinetinės dujų teorijos lygtis, temperatūra – molekulių vidutinės kinetinės energijos matas) – dujų, skysčių ir kietųjų medžiagų savybės bei jų tarpusavio virsmai.
Empirinis požiūris į dujų dėsnių tyrimą studentams yra gana prieinamas jį naudojant, idėjos ir sąvokos formuojasi jusliškai konkrečiai, nereikalauja aukšto abstraktaus mąstymo lygio, atitinka dujų atradimo istoriją; dėsnius ir leidžia mokinius supažindinti su fizikos raidos keliais. Šio metodo trūkumas yra tas, kad jis neleidžia visiškai panaudoti molekulinės kinetinės teorijos idealių dujų savybėms apibūdinti.
Taikant dedukcinį metodą, pirmiausia tiriama idealių dujų molekulinė kinetinė teorija: gaunama pagrindinė lygtis.
idealių dujų būsenos lygtis ir yra patvirtinamos eksperimentiškai. Toliau galite ištirti termodinamikos dėsnius ir apsvarstyti pirmojo termodinamikos dėsnio taikymą izoprocesams.
Šis metodas turi daug privalumų, palyginti su indukciniu, vienas iš jų yra jo atitikimas pagrindinei šiuolaikinio mokyklos kurso idėjai - mokslinių teorijų vaidmens stiprinimui. Be to, tai leidžia mums aiškiai parodyti faktą, kad fizikoje nėra daug pagrindinių dėsnių, o daugumą jų galima gauti kaip specialius atvejus iš bendresnių įstatymų. Dedukcinio metodo taikymas čia vaidina didelį vaidmenį formuojant mokslinę pasaulėžiūrą ir ugdant moksleivių mąstymą. Tai taip pat leidžia laimėti laiko.
Taikant dedukcinį požiūrį į dujų dėsnių tyrimą, galima skirtinga skyriaus struktūra, kurioje moksleiviai pirmiausia supažindinami su pagrindinėmis molekulinės kinetinės teorijos ir termodinamikos sąvokomis ir dėsniais, o vėliau vieningai naudojamas šių teorijų aparatas. tirti makroskopinių sistemų savybes. Šiuo atveju skyrius turi tokią struktūrą: pagrindiniai molekulinės kinetikos teorijos principai - termodinamikos pagrindai - dujų, skysčių ir kietųjų kūnų struktūra ir savybės - agregatinės transformacijos.
Kalbant apie temperatūros sąvokos įvedimą, indukcinio dujų dėsnių tyrimo metu jos atskleidimo seka yra tokia: temperatūra kaip makroskopinės sistemos būsenos parametras - absoliuti temperatūra (iš Charleso arba Gėjaus dėsnio). Lussac) – temperatūra – vidutinės molekulių kinetinės energijos matas (iš pagrindinių dujų molekulinės kinetinės teorijos lygčių ir empiriškai gautos idealių dujų būsenos lygties).
Dedukciniame dujų dėsnių tyrime temperatūros sąvoka pristatoma taip: temperatūra kaip makroskopinės sistemos būsenos parametras - absoliuti temperatūra - temperatūra - vidutinės molekulių kinetinės energijos matas (iš pagrindinės lygties). molekulinė kinetinė dujų teorija ir
visoms dujoms, esančioms šiluminės pusiausvyros būsenoje, parodykite, kad absoliuti temperatūra yra proporcinga vidutinei molekulių kinetinei energijai).
Tiriant dujų dėsnius dedukciniu būdu, temperatūros sąvoką galima įvesti pagal tokią schemą: temperatūra kaip makroskopinės sistemos būsenos parametras - temperatūra - molekulių vidutinės kinetinės energijos matas (pagal apibrėžimą, įvertinus pagrindinę lygtį). dujų molekulinės kinetinės teorijos) – absoliuti temperatūra .
Pagal vienuolikmetės mokyklos programą skyriuje „Molekulinė fizika“ yra dvi temos: „Molekulinės kinetinės teorijos pagrindai“ ir „Termodinamikos pagrindai“, t. y. medžiagos studijos pradedamos nuo pagrindinių molekulinės kinetikos teorijos principų. ir jų eksperimentinis pagrindimas. Tai visiškai pateisinama, nes giliai suprasti termodinamiką galima tik ištyrus konkretaus proceso mechanizmą. Be to, pagrindinių molekulinės kinetikos teorijos principų studijavimas leidžia iš karto nustatyti ryšį tarp nagrinėjamos medžiagos ir to, ką studentai jau žino iš fizikos kurso VPI-VIP klasėse ir iš chemijos kurso VPI-IX klasėse.
Čia nuodugniau nagrinėjami molekulinės kinetinės teorijos klausimai, ypatingas dėmesys skiriamas eksperimentiniams molekulinės kinetinės teorijos pagrindimams: nagrinėjamas Brauno judėjimas, pakankamai išsamiai išnagrinėtos molekulių charakteristikos, jų teorinio ir eksperimentinio nustatymo metodai ir kada. aiškinantis sąveiką tarp molekulių, atliekama sąveikos jėgų grafiko analizė.
Tada toje pačioje temoje jie tiria pagrindinę idealių dujų molekulinės kinetinės teorijos lygtį, temperatūros sampratą, Mendelejevo-Klapeirono lygtį ir izoprocesus. Žinios, kurias mokiniai įgijo studijuodami šią medžiagą, pasitelkia aiškinant garų, skysčių ir kietųjų medžiagų savybes.
Tema „Termodinamikos pagrindai“ kartoja ir pagilina VIII klasės mokinių nagrinėtas sąvokas: vidinė energija, vidinės energijos keitimo būdai, šilumos kiekis ir darbas kaip vidinės energijos kitimo matai, aptariama vidinės energijos priklausomybė. energijos pagal sistemos būsenos parametrus. Tada jie tiria pirmąjį termodinamikos dėsnį, pateikia antrojo termodinamikos dėsnio sampratą (neįmanoma visiškai paversti vidinės energijos darbu). Svarbus temos klausimas yra šiluminių variklių veikimo principų klausimas, kurio svarstymas leidžia parodyti termodinamikos dėsnių taikymą konkrečiuose techniniuose įrenginiuose ir taip supažindinti dešimtokus su fizikiniais šilumos pagrindais. energetikos inžinerija.
§ 3. STATISTINIAI IR TERMODINAMINIAI METODAIŠILUMINIŲ REIKŠINIŲ TYRIMAS
Statistinio reiškinių tyrimo metodo esmė atitinka dialektinio materializmo poziciją dėl būtinojo ir atsitiktinio santykio. Kiekvienos kūno ar sistemos molekulės judėjimas paklūsta klasikinės mechanikos dėsniams, tačiau jos elgesys kiekvienu laiko momentu yra atsitiktinis, priklauso nuo daugelio priežasčių, į kurias negalima atsižvelgti. Pavyzdžiui, kiekvienos molekulės greitis, energija ir impulsas priklauso nuo jos susidūrimų su kitomis molekulėmis, todėl neįmanoma numatyti šių kiekių verčių kiekvienu laiko momentu.
Kita vertus, viso dalelių rinkinio elgesys priklauso nuo tam tikrų modelių, kurie vadinami statistiniais ir kurie atsiranda tiriant daugelio dalelių elgesį. Pavyzdžiui, jei kiekvienos molekulės greitis tam tikru laiko momentu yra atsitiktinė reikšmė, tai daugumos molekulių greitis yra artimas tam tikrai vertei, nustatytai tam tikromis sąlygomis, vadinamai labiausiai tikėtinu.
Matematinis statistinės fizikos pagrindas yra tikimybių teorija, kurios svarbios sąvokos yra: „atsitiktinis įvykis“, „tikimybė“, „statistinis skirstinys“, „atsitiktinio dydžio vidutinė reikšmė“.
Atsitiktinai kalbant apie įvykį, kuris gali įvykti arba neįvykti tam tikromis sąlygomis. Atsitiktiniam įvykiui būdingi šie požymiai: a) neįmanoma vienareikšmiškai numatyti atsitiktinio įvykio; b) daugelio priežasčių, sukeliančių atsitiktinį įvykį, buvimas; c) proceso eigos nuspėjamumas masiniame atsitiktinių įvykių kolektyve; d) įvykio tikimybė kaip matematinė proceso numatymo galimybės išraiška.
Šias savybes galima išnagrinėti naudojant daugybės molekulių rinkinio pavyzdį. Visų pirma neįmanoma vienareikšmiškai numatyti kiekvienos atskiros molekulės judėjimo, nes tai priklauso nuo daugelio kitų molekulių elgesio. Tai galima padaryti tik su tam tikra tikimybe.
Tikimybė yra skaitinė įvykio, įvykusio tam tikromis sąlygomis, charakteristika. Kuo didesnė tikimybė, tuo dažniau šis įvykis įvyksta. Jei visų atliktų testų skaičius yra N, ΔN yra bandymų, kuriuose įvyksta tam tikras įvykis, skaičius, tada šio įvykio tikimybė apskaičiuojama naudojant formulę: ω=
.
Galima pagal N suprasti bendrą dalelių skaičių sistemoje, o pagal ΔN - tam tikros būsenos dalelių skaičių. Tokiu atveju ω yra dalelės egzistavimo tam tikroje būsenoje tikimybė.
IN 
Atliekant teorinius skaičiavimus, gali būti sunku apskaičiuoti tikimybę, nes neįmanoma numatyti bandymų, kuriuose įvyks įvykis, skaičiaus. Užduotis supaprastinama, jei tiriame vienodai tikėtinus įvykius, tai yra įvykius, kurie vyksta vienodai dažnai. Kalbant apie chaotišką molekulių judėjimą, mes kalbame apie tokius pat tikėtinus įvykius: tiek pat dalelių juda bet kuria pasirinkta kryptimi. Mokiniams reikėtų paaiškinti, kad tikimybės sąvoka prasminga tik masiniams renginiams. Priešingu atveju įvykio dažnis gali labai skirtis nuo tikimybės vertės.
Statistinio pasiskirstymo samprata pristatoma naudojant Galton lentos eksperimentą (46 pav.), kuris gana aiškiai iliustruoja molekulių pasiskirstymą pagal koordinates. Dešimtokai susiduria su pasiskirstymo klausimu, išvesdami pagrindinę dujų molekulinės kinetinės teorijos lygtį, atsižvelgdami į tolygų tikėtiną molekulių pasiskirstymą pagal tūrį ir judėjimo kryptis. Studijuodami molekulinių greičių klausimą, studentai susipažįsta su Maksvelo skirstiniu.
Studijuodami molekulinę kinetinę teoriją, studentai plačiai naudoja vidutinę atsitiktinių dydžių reikšmę. Svarbu pabrėžti, kad vidutinė atsitiktinio dydžio reikšmė yra statistinio skirstinio charakteristika. Būtent daugybei dalelių vidutinė atsitiktinio dydžio reikšmė yra pastovi. Tokie kiekiai apima, pavyzdžiui, molekulių judėjimo greitį. Neįmanoma nustatyti kiekvienos atskiros molekulės greičio, skaičiavimams naudojama greičio reikšmė, lygi vidutiniam kvadratui:
Išvedant pagrindinę dujų kinetinės teorijos lygtį, apskaičiuojamas dujų slėgis ant indo sienelių. Mes kalbame apie vidutinį slėgio vertę, nes skirtingais laiko momentais į sieną atsitrenkia skirtingas molekulių skaičius, turintis skirtingą greitį. Tačiau esant daugybei molekulių, slėgis gali būti laikomas pastoviu, o slėgio svyravimai yra gana maži.
Mokiniams gali susidaryti įspūdis, kad statistinis metodas buvo įvestas į mokslą kaip tam tikra dirbtinė technika, leidžianti apibūdinti molekulių elgseną, o dinaminiai dėsniai yra esminiai, palyginti su statistiniais. Šiai klaidai reikėtų užkirsti kelią ir paaiškinti, kad statistikos dėsniai egzistuoja objektyviai. Klasikinė statistika atsirado XIX a. Šis faktas išreiškė pažangią mokslo kryptį ir buvo siejamas su vidinės materijos sandaros tyrimais. Šiuo metu žinoma, kad visų mikroobjektų elgesys paklūsta statistiniams dėsniams, o kvantinėje fizikoje, skirtingai nei klasikinėje fizikoje, statistiniai dėsniai pasireiškia ne tik dėl judėjimo masiškumo ir atsitiktinumo, bet ir dėl pačios jo prigimties. kvantiniai objektai (neįmanoma vienu metu tiksliai nustatyti dalelės koordinačių ir greičio). Patartina pabrėžti, kad statistinis metodas yra šiuolaikinės fizikos pagrindas. Visų pirma elementariųjų dalelių pasaulyje vyrauja tikimybiniai ir statistiniai dėsniai.
Termodinaminis reiškinių ir procesų aprašymo metodas yra pagrįstas tiesioginiais stebėjimo ir eksperimentiniais duomenimis bei pagrindiniais termodinaminiais principais (termodinamikos dėsniais).
Termodinamika yra fenomenologinė teorija, kuri tiria makroskopinių kūnų reiškinius ir savybes, susijusius su energijos transformacija, ir neatsižvelgia į jų vidinę struktūrą. Termodinamikos, kaip mokslo, pradžia buvo S. Carnot veikale „Ugnies varomosios jėgos ir mašinų, galinčių išvystyti šią jėgą apmąstymai“ (1824 m.), kuriame buvo nagrinėjami šiluminiai procesai, ypač vidaus pokyčių klausimai. energija atliekant darbus ir teorijos šilumos variklių klausimai. Šiuo metu termodinamika tiria energijos virsmus ne tik šiluminiuose procesuose, bet ir elektriniuose, magnetiniuose, cheminiuose ir kt.
Termodinaminis metodas grindžiamas šiomis sąvokomis: „termodinaminė sistema“, „termodinaminės sistemos būsena“, „būsenos termodinaminiai parametrai“ ir „pusiausvyros būsena“.
Termodinaminė sistema yra kūnas arba kūnų visuma, kurie keičiasi energija tarpusavyje ir su išoriniais kūnais. Jei nėra energijos mainų su išoriniais kūnais, sistema yra izoliuota. Izoliuotos sistemos sąvoka yra abstrakcija, visos realios sistemos gali būti laikomos izoliuotomis tik skirtingu tikslumu.
Su valstybės sąvoka moksleiviai jau yra susipažinę iš mechanikos kurso. Jie žino, kad sistemos mechaninę būseną lemia sistemos savybes apibūdinančių dydžių rinkinys, vadinamas būsenos parametrais. Mechanikoje tai apima koordinates, impulsą ir kt. Termodinaminės sistemos būseną taip pat lemia daugybė parametrų (termodinamikos). Būsenos termodinaminiai parametrai yra temperatūra, tūris, slėgis ir kt.
Sistemos būseną apibūdinančių parametrų skaičius priklauso nuo sistemos savybių ir sąlygų, kuriomis ji yra. Trijų aukščiau paminėtų parametrų pakanka apibūdinti izoliuotą „idealiųjų dujų“ sistemą, tačiau, pavyzdžiui, nehomogenines dujas, reikia atsižvelgti ir į koncentraciją.
Parametrai gali būti išoriniai ir vidiniai. Pavyzdžiui, temperatūra ir slėgis priklauso tik nuo pačios sistemos būklės ir nėra susiję su išorinėmis sąlygomis. Garsas priklauso nuo išorinių sąlygų. Kai kurie būsenos parametrai, pavyzdžiui, tūris, turi adityvumo savybę, kiti, pavyzdžiui, slėgis ir temperatūra, neturi.
Keičiantis sistemos būklei, keičiasi ir jos parametrai. Tačiau daugelyje termodinaminių sistemų galima nustatyti funkcinį ryšį tarp parametrų. Šią priklausomybę išreiškianti lygtis vadinama būsenos lygtimi („idealioms dujų“ sistemai ši lygtis pV = NkT ).
Sistemos būsena gali būti pusiausvyra arba nepusiausvyra. Pusiausvyros būsenai būdingas visų termodinaminių sistemos parametrų nekintamumas laike ir vienodas erdvėje, kai nėra išorinių poveikių. Termodinamika daugiausia tiria pusiausvyros būsenas. Jei sistema yra nepusiausvyros būsenoje (tai yra, jos parametrai laikui bėgant keičiasi), tada ji palaipsniui pasieks pusiausvyros būseną ir jos parametrai bus išlyginti visose sistemos dalyse.
Laikui bėgant izoliuota termodinaminė sistema visada patenka į pusiausvyros būseną, iš kurios ji negali spontaniškai išeiti. Šis teiginys yra termodinaminės pusiausvyros dėsnio, kuris yra vienas iš svarbiausių eksperimentinių termodinamikos dėsnių, esmė. Būtent termodinaminės pusiausvyros dėsnis leidžia išmatuoti sistemos temperatūrą.
Patartina pabrėžti, kad idealių dujų būsenos lygtis o tam tikri dujų dėsniai galioja tik pusiausvyros procesams. Jie netaikomi nepusiausvyriniams procesams, nes šiuo atveju būsenos parametrai skirtingose sistemos dalyse yra skirtingi. Sistema gali pereiti iš vienos pusiausvyros būsenos į kitą veikiama išorinių poveikių.
Termodinamikoje toks perėjimas vadinamas procesu. Jei proceso metu sistema išlieka pusiausvyroje, tai procesas vadinamas pusiausvyra. Pusiausvyros procesas vyksta tada, kai atsipalaidavimo laikas (sistemos perėjimo iš nepusiausvyros būsenos į pusiausvyros būseną laikas) yra daug trumpesnis už proceso laiką. Šiuo atveju sistema kiekvienu laiko momentu, skirtingu tikslumo laipsniu, laikoma pusiausvyra arba statine. Kadangi realybėje yra nukrypimų nuo statiškumo (kitaip procesas negalėtų būti atliktas), sistemos būsena vadinama kvazistatine, o procesas – kvazistatiniu. Reikia turėti omenyje, kad grafike gali būti pavaizduota tik pusiausvyrinė (kvazistatinė) būsena arba pusiausvyrinis (kvazistatinis) procesas.
Studijuodamas skyrių „Molekulinė fizika“, mokytojas turėtų nuolat pabrėžti statistinių ir termodinaminių metodų vienovę. Šiuo atžvilgiu naudinga apibendrinti ir susisteminti moksleivių žinias apie statistinius ir termodinaminius būdus apibūdinant šiluminius reiškinius. Žinių apibendrinimas atliekamas visos dalies tyrimo pabaigoje, o ryšys tarp šių požiūrių pateikiamas diagramos forma, parodyta 47 paveiksle.
§ 4 . PAGRINDINIAI TAŠKAIMOLEKULINĖ KINETINĖ TEORIJA
Temos „Pagrindiniai molekulinės kinetinės teorijos principai“ studijavimas turi būti grindžiamas mokinių žiniomis, įgytomis studijuojant VP ir VIII klasių fizikos kursą bei VIII ir IX klasių chemijos kursą.
Pagrindinė šios temos sąvoka yra molekulės sąvoka; Moksleiviams ją sunku įsisavinti dėl to, kad molekulė yra objektas, kuris nėra tiesiogiai stebimas. Todėl mokytojas turi įtikinti dešimtokus mikropasaulio tikrove, galimybe jį pažinti. Šiuo atžvilgiu daug dėmesio skiriama eksperimentams, kurie įrodo molekulių egzistavimą ir judėjimą bei leidžia apskaičiuoti pagrindines jų charakteristikas (klasikiniai Perrin, Rayleigh ir Stern eksperimentai). Be to, patartina supažindinti studentus su skaičiavimo metodais, leidžiančiais nustatyti molekulių charakteristikas.
Svarstant molekulių egzistavimo ir judėjimo įrodymus, studentams pasakojama apie Browno pastebėjimus apie atsitiktinį mažų suspenduotų dalelių judėjimą, kuris nenutrūko per visą stebėjimo laikotarpį. Tuo metu nebuvo pateiktas teisingas šio judėjimo priežasties paaiškinimas ir tik po beveik 80 metų A. Einšteinas ir M. Smoluchovskis pastatė, o J. Perrinas eksperimentiškai patvirtino Brauno judėjimo teoriją.
Įvertinus Browno eksperimentus, reikia padaryti tokias išvadas: a) Brauno dalelių judėjimą sukelia medžiagos, kurioje šios dalelės yra suspenduotos, molekulių smūgiai; b) Brauno judėjimas yra nenutrūkstamas ir atsitiktinis, jis priklauso nuo medžiagos, kurioje yra suspenduotos dalelės, savybių; c) Brauno dalelių judėjimas leidžia spręsti apie terpės, kurioje yra šios dalelės, molekulių judėjimą; d) Brauno judėjimas įrodo molekulių egzistavimą, jų judėjimą ir šio judėjimo tęstinumą bei chaotiškumą.
Tai taikoma tokiems
MOLEKULINĖ FIZIKA
MOLEKULINĖ FIZIKA
Fizikos šaka, kurioje studijuojama fizika. šventieji kūnai skirtinguose agregacijos būsenos, atsižvelgiant į jų mikroskopiškumą. (molekulinė) struktūra. Problemos M.f. sprendžiami fizikiniais metodais. statistika, termodinamika ir fizika. kinetika, jie yra susiję su dalelių (atomų, molekulių, jonų), sudarančių fizikinę medžiagą, judėjimo ir veikimo tyrimu. kūnai.
Pirmoji suformuota sekcija M. f. buvo . Jo kūrimo procese anglų k. J. Maksvelas (1858-60), austras. L. Boltzmann (1868) ir Amer. fizikas J. W. Gibbsas (1871–1902) buvo sukurtas klasika. statistiniai fizika.
Kiekis idėjos apie molekulių (mol. jėgų) veikimą pradėjo vystytis kapiliarinių reiškinių teorijoje. Klasika dirbti šioje srityje prancūzų kalba. mokslininkai A. Clairaut (1743), P. Laplasas (1806), angl. mokslininkas T. Jungas (1805), prancūzas. mokslininkas S. Puasonas, vokietis. mokslininkai K. Gaussas (1830 - 1831), Gibbsas (1874-78), I. S. Gromeki (1879, 1886) ir kiti padėjo pamatus paviršiaus reiškinių teorijai. Intermol. buvo atsižvelgta į išlaidas. fizikas J. D. van der Waalsas aiškindamas fizikinius. St. tikrose dujose ir skysčiuose.
Pradžioje. 20 amžiaus M. f. pereina į naują vystymosi etapą. Prancūzų darbuose fizikas J. B. Perrinas ir Švedas. mokslininkas T. Svedbergas (1906), lenkas. Fizikai M. Smoluchovskis ir A. Einšteinas (1904-06), pasišventę mikrodalelių Brauno judėjimui, gavo įrodymų apie molekulių egzistavimą. Televizijos sandara tirta naudojant rentgeno struktūrinės analizės metodus (o vėliau – elektronų difrakcijos ir neutronų difrakcijos metodus). kūnai ir skysčiai bei jų pokyčiai vykstant faziniams virsmams ir keičiantis temperatūrai, slėgiui ir kitoms charakteristikoms. Kvantinės mechanikos sampratomis pagrįsta interatominės sąveikos doktrina buvo sukurta vokiečių darbuose. fizikai M. Bornas, F. Londonas ir W. Heitleris, taip pat P. Debye (Vokietija). Perėjimų iš vieno agregato į kitą teorija, kurią išdėstė Van der Waalsas ir anglai. fizikas W. Thomsonas ir plėtojo Gibbso, L. D. Landau (1937) ir Germano darbuose. fizikinis chemikas M. Volmeris (30 m.) ir jų pasekėjai, virto šiuolaikine fazių formavimosi teorija – svarbia nepriklausoma sąvoka. skyrius M. f. Statistikos asociacija metodus nuo šių laikų. idėjos apie salos struktūrą Ya I. Frenkelio darbuose, angl. fizinis chemikas G. Eyringas (1935-36), anglų k. mokslininkas J. Bernalis ir kiti paskatino M. f. skystis ir televizorius tel.
M. f. nagrinėjamų klausimų spektras labai platus. Nagrinėjama: medžiagos struktūra ir jos kitimas veikiant išoriniams poveikiams. veiksniai (slėgis, temperatūra, elektriniai ir magnetiniai laukai), reiškiniai (difuzija, šilumos laidumas, vidinė trintis) ir fazių virsmų procesai (kristalizacija ir lydymasis, garavimas ir kondensacija ir kt.), kritiniai. padalijimo ribose. fazės
Intensyvus MF vystymasis paskatino daugiskaitos atskyrimą nuo jo. savarankiškas sekcijos (statistinė fizika, fizikinė fizika, kietojo kūno fizika, fizikinė chemija, molekulinė biologija). Remiantis bendra teorine atstovų M. f. sukurta metalų fizika, polimerų fizika, plazmos fizika, dispersinių sistemų ir paviršiaus reiškinių fizikinė chemija, masės ir šilumos perdavimo teorija, fizikinė-chemija. . Nepaisant visų objektų ir tyrimo metodų skirtumų, tas pats išlieka. tačiau sk. M. f idėja - makroskopinio aprašymas. Šventoji sala, pagrįsta mikroskopiniu (molekuliniu) jos struktūros paveikslu.
Fizinis enciklopedinis žodynas. - M.: Tarybinė enciklopedija. . 1983 .
MOLEKULINĖ FIZIKA
-
fizikos šaka, kurioje studijuojama fizika. kūnų savybės, pagrįstos jų molekuline struktūra. Problemos M. f. sprendžiami fizikiniais metodais. statistika, termodinamika ir fizika. kinetika, jie yra susiję su dalelių (atomų, molekulių, jonų), sudarančių fizikinę medžiagą, judėjimo ir sąveikos tyrimu. kūnai.
Pirmoji suformuota sekcija M. f. buvo kinetinis. dujų teorija. J. C. Maxwello (1858-60), L. Boltzmanno (1868), J. W. Gibbso (1871 - 1902) kūriniai kūrė klasiką. statistiniai fizika.
Kiekis teoriškai pradėjo vystytis idėjos apie molekulių (molekulinių jėgų) sąveiką kapiliariniai reiškiniai. Klasika šioje srityje dirba A. C. Clairaut (1743), P. S. Laplasas (1806), T. Youngas (Th. Young, 1805), S. D. Poissonas, K. F. Gaussas (S. F. Gaussas, 1830-31), Gibbsas (1874-78), I. S. Gromeki (1879, 1886) ir kiti padėjo pamatus paviršiaus reiškinių teorijai. Tarpmolekulinės sąveikosį juos atsižvelgė J. D. van der Waalsas (J. D. van der Waals, 1873), aiškindamas fizinius. tikrų dujų ir skysčių savybės.
Pradžioje. 20 amžiaus M. f. įžengė į naują raidos etapą. J. B. Perrin ir T. Svedberg (Th. Svedberg, 1906), M. Smoluchowski ir A. Einstein (1904-06), skirtuose Brauno mikrodalelių judėjimui, buvo gauti įrodymai apie molekulių egzistavimą. . Rentgeno metodai struktūrinė analizė (o vėliau elektronų difrakcijos ir neutronų difrakcijos metodais) buvo tiriama kietųjų kūnų ir skysčių sandara ir jos pokyčiai vykstant faziniams virsmams bei kintant temperatūrai, slėgiui ir kitoms charakteristikoms. Tarpatominės sąveikos doktrina, pagrįsta kvantinės mechanikos koncepcijomis, buvo sukurta M. Borno, F. Londono ir W. Heitier, taip pat P. Debye darbuose. Perėjimų iš vienos agregacijos būsenos į kitą teorija, išdėstyta Van der Waals ir W. Thomson ir išplėtota Gibbso (XIX a. pabaiga), L. D. Landau ir M. Volmerio (XX a. 30-ųjų) ir jų pasekėjų darbuose. , virto modernia. ugdymo teorija fazės - svarbi nepriklausoma dalis M. f. Statistikos asociacija metodus nuo šių laikų. idėjos apie materijos sandarą Ya I. Frenkelio, H. Eyringo (1935-36), J. D. Bernalio ir kitų darbuose paskatino M. f. skysti ir kieti kūnai.
M. f. nagrinėjamų klausimų spektras labai platus. Nagrinėjama: medžiagų struktūra ir jos pokyčiai veikiant išoriniams poveikiams. veiksniai (slėgis, temperatūra, elektriniai ir magnetiniai laukai), perdavimo reiškiniai (difuzija, šilumos laidumas, klampumas), fazių pusiausvyros ir fazių virsmo procesai (kristalizacija, lydymasis, garavimas, kondensacija ir kt.), kritiniai. materijos būsena, reiškiniai fazių ribose.
Plėtra M. f. lėmė nepriklausomybės atskyrimą nuo jos. skyriai: statistiniai fizika, fizika kinetika, kietojo kūno fizika, fizika. chemija, molekulinė biologija. Remiantis bendra teorine atstovų M. f. Sukurta metalų fizika, polimerų fizika, plazmos fizika, kristalų fizika, dispersinių sistemų ir paviršiaus reiškinių fizikinė chemija, masės ir šilumos perdavimo teorija, fizikiniai ir chemijos mokslai. Mechanika. Nepaisant visų objektų ir tyrimo metodų skirtumų, Ch. idėja M. f. - makro paveikslėlio aprašymas. medžiagos savybės, pagrįstos mikroskopinėmis (molekulinis) jo struktūros vaizdas.
Lit.: Kikoin A.K., Kikoin I.K., Molecular Physics, 2nd ed., M., 1976; Girshfelder J., Curtiss Ch., Bird R., Molekulinė dujų ir skysčių teorija, trans. iš anglų k., M., 1961; Frenkel Ya I., Kinetinė skysčių teorija, Leningradas, 1975; Deryagin B.V., Ch u-raev N.V., Mulle p V.M., Paviršinės jėgos, M., 1985 m. P. A. Rebinderis, B. V. Deryaginas, N. V. Churajevas.
Fizinė enciklopedija. 5 tomuose. - M.: Tarybinė enciklopedija. Vyriausiasis redaktorius A. M. Prokhorovas. 1988 .
Pažiūrėkite, kas yra „MOLEKULINĖ FIZIKA“ kituose žodynuose:
Molekulinė fizika yra fizikos šaka, tirianti fizines kūnų savybes, remiantis jų molekuline struktūra. Molekulinės fizikos uždaviniai sprendžiami fizikinės statistikos, termodinamikos ir fizikinės kinetikos metodais, jie... ... Vikipedija
MOLEKULINĖ fizika, fizikos šaka, tirianti fizines kūnų savybes įvairiose agregacijos būsenose, atsižvelgiant į jų molekulinę struktūrą. Pirmoji suformuota molekulinės fizikos dalis buvo kinetinė dujų teorija... Šiuolaikinė enciklopedija
Fizikos šaka, tirianti fizines kūnų savybes įvairiose agregacijos būsenose, remiantis jų molekuline struktūra. Iš molekulinės fizikos, kietojo kūno fizikos, fizinės kinetikos, fizinės... Didysis enciklopedinis žodynas
Daiktavardis, sinonimų skaičius: 2 molekulės (2) fizika (55) ASIS Sinonimų žodynas. V.N. Trišinas. 2013… Sinonimų žodynas
Fizikos šaka, tirianti fizines kūnų savybes įvairiose agregacijos būsenose, remiantis jų molekuline struktūra. Iš molekulinės fizikos, kietojo kūno fizikos, fizinės kinetikos, fizinės... enciklopedinis žodynas
Fizikos šaka, kurioje tiriamos įvairių agregacijos būsenų kūnų fizinės savybės, atsižvelgiant į jų mikroskopinę (molekulinę) struktūrą. Problemos M.f. sprendžiami fizikinės statistikos, termodinamikos ir... ... Didžioji sovietinė enciklopedija
Molekulinė fizika- molekulinė fizika statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. molekulinė fizika vok. Molekülphysik, f rus. molekulinė fizika, f pranc. physique moléculaire, f … Fizikos terminų žodynas
Makroskopinių procesų, vykstančių kūnuose, susijusių su daugybe juose esančių atomų ir molekulių, tyrimas.
Molekulinė fizika tiria struktūrą iš molekulinių kinetinių sampratų, kurios grindžiamos tuo, kad bet kuris kūnas susideda iš molekulių (dalelių), kurios nuolat chaotiškai juda, perspektyvos. Molekulinė fizika tiria milžiniško molekulių skaičiaus kumuliacinės įtakos procesus.
Termodinamika tiria bendrą (makroskopinį) randamą
Makroskopinių procesų tyrimas atliekamas dviem būdais:
1. molekulinė kinetika (molekulinė fizika remiasi šiuo metodu);
2. termodinaminis, yra termodinamikos pagrindas.
Šie metodai papildo vienas kitą.
Molekulinė fizika remiasi molekuline kinetikos teorija, pagal kurią kūnų sandara ir savybės aiškinamos chaotišku molekulių, atomų ir jonų (t.y. dalelių) judėjimu ir sąveika. Eksperimentiškai stebimos kūnų savybės (pavyzdžiui, slėgis) paaiškinamos dalelių įtakos rezultatu, tai yra, visos makroskopinės sistemos savybės priklauso nuo dalelių savybių, jų judėjimo charakteristikų ir vidutinių verčių. dinamines dalelių charakteristikas. Neįmanoma nustatyti tikslios dalelės vietos erdvėje ir jos impulso, tačiau didžiulis jų skaičius leidžia efektyviai naudoti molekulinį kinetinį (statistinį) metodą, nes yra tam tikrų vidutinių parametrų elgesio modelių.
Pagrindinės molekulinės kinetinės teorijos nuostatos yra šios:
1. Bet kuri medžiaga susideda iš dalelių – molekulių ir atomų bei iš smulkesnių dalelių;
2. Molekulės, atomai ir kitos dalelės nuolat chaotiškai juda;
3. Tarp dalelių veikia traukianti ir atstumianti jėga.
Molekulinėje fizikoje nagrinėjama: dujų, kietųjų medžiagų ir skysčių sandara, jų kitimas veikiant išoriniam poveikiui (slėgis, temperatūra, magnetiniai ir elektriniai laukai), perdavimo reiškiniai (vidinė trintis, šilumos laidumas, difuzija), fazių virsmų, kristalizacijos ir lydymosi procesai, ir kt.), fazių pusiausvyra, medžiagos.
Termodinamika tiria šiluminius procesus, susijusius su kūno temperatūros pokyčiais ir jo agregacijos būkle. Termodinamika nėra susijusi su mikroprocesų svarstymu, ji yra susijusi su ryšių, egzistuojančių tarp medžiagų makroskopinių savybių, nustatymu. Termodinaminė sistema yra makroskopinių kūnų, sąveikaujančių ir keičiantis energija tarpusavyje ir su išorine aplinka, visuma. Termodinaminio metodo uždavinys – nustatyti būseną, kurioje bet kuriuo metu yra termodinaminė sistema. Sistemos savybes (slėgį, temperatūrą, tūrį) apibūdinančių fizikinių dydžių visuma lemia jos būseną.
Termodinaminis procesas – tai termodinaminės sistemos pasikeitimas, susijęs su jos parametrų pasikeitimu.
Molekulinė chemija yra mokslas apie medžiagos sudėtį, struktūrą ir fizikines savybes.
Fizinės medžiagų savybės:
1. agregacijos būsena (kieta, dujinė, skysta);
4. tankis;
5. tirpumas;
6. elektros ir šilumos laidumas;
7. lydymosi ir virimo taškai.
Bet kuri medžiaga susideda iš atomų ir molekulių, jonų.
Atomas yra mažiausia medžiagos dalelė, susidedanti iš teigiamai įkrauto branduolio ir neigiamai įkrauto elektronų apvalkalo.
Protonas turi teigiamą krūvį. Branduolys apima ir neutralias elementarias daleles – neuronus. Neigiamo krūvio vienetas yra elektronas.
