Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Методическое пособие по физике "Молекулярная физика и термодинамика"
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Физика

Методическое пособие по физике "Молекулярная физика и термодинамика"

библиотека
материалов

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


Данное методическое пособие предназначено для самостоятельной работы студентов первого курса очного отделения, обучающихся по специальностям 190604 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» и 150411 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования».

Пособие целесообразно использовать при изучении раздела «Молекулярная физика и термодинамика», при подготовке к контрольной работе, а также при подготовке к экзамену.

В данном методическом пособии приведены определения основных физических понятий и величин, изучаемых в разделе «Молекулярная физика и термодинамика», сформулированы физические законы, кратко разъяснена сущность описываемых ими явлений. Приведены примеры решения задач. Единицы физических величин системы единиц приведены в таблице 2.






































ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МКТ

  1. Все тела состоят из мельчайших частиц- атомов, молекул, в состав которых входят ещё более мелкие элементарные частицы (электроны, протоны, нейтроны).Строение любого вещества прерывисто.

  2. Атомы и молекулы вещества всегда находятся в непрерывном хаотическом движении.

  3. Между частицами любого вещества существуют силы взаимодействия- притяжения и отталкивания. Природа этих сил электромагнитная.


ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДОНАМИКИ


  1. Атом - наименьшая частица данного химического элемента.

  2. Молекула – наименьшая устойчивая частица данного вещества, обладающая его основными химическими свойствами

3. Количество вещества – это отношение числа молекул N в данном макроскопическом теле к числу Na атомов в 0,012 кг углерода.

4. Моль – количества вещества, содержащего столько же молекул, сколько содержится молекул в 0,012 кг углерода.

5. Молярная масса вещества - масса вещества, взятого в количестве одного моля.

6. Идеальный газ – газ, для которого можно пренебречь размерами молекул и силами молекулярного взаимодействия.

7. Давление – это физическая величина, равная отношению силы F, действующей на элемент поверхности нормально к ней, к площади S этого элемента.

8. Концентрация – число молекул в единице объёма

9. Тепловое равновесие - состояние системы тел, при котором теплообмен между телами системы отсутствует.

10. Абсолютный нуль – это температура, при которой давление идеального газа отсутствует

11. Теплообмен - процесс передачи энергии от одного тела другому без совершения работы

12. Количество теплоты - энергия, переданная системе или полученная системой при теплообмене

13. Адиабатный процесс – процесс, протекающий в системе, которая не обменивается теплотой с окружающими телами.

14. Изопроцесс - переход данной массы газа из одного состояния в другое при дном постоянном параметре.

15. Изотермический процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянной температуре

16. Изобарный процесс - процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянном давлении.

17. изохорный процесс - процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянном объёме.

18. Тепловой двигатель – устройство, которое превращает внутреннюю энергию вещества в механическую.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ МКТ И ТЕРМОДИНАМИКИ


Закон Бойля – Мариотта: для данной массы газа произведение давления на объём постоянно, если температура газа не меняется

P 1V 1=P 2V 2




, где P1 и P2давление газа в начальном и конечном состояниях

V1 и V2объём газа в начальном и конечном состояниях


Закон Гей – Люссака: для данной массы газа отношение объёма к температуре постоянно, если давление газа не меняется.

hello_html_m3df93a85.gif


, где V1 и V2объём газа в начальном и конечном состояниях

T1 и T2 – температура газа в начальном и конечном состояниях



Закон Шарля: для данной массы газа отношение давления к температуре постоянно, если объём газа не меняется.

hello_html_62b28881.gif


P1 и P2давление газа в начальном и конечном состояниях

, где T1 и T2 – температура газа в начальном и конечном состояниях




П

Q=ΔU+A

ервый закон термодинамики: Количество теплоты, сообщенное телу, идёт на увеличение его внутренней энергии и на совершение телом работы над внешними телами.


, где Q количество теплоты

ΔU – изменение внутренней энергии

А – работа над внешними телами


Второй закон термодинамики: невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих системах.


ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ МКТ И ТЕРМОДИНАМИКИ

1. Основное уравнение МКТ идеального газа

hello_html_m570aece2.gif

p – давление газа

, где m – масса газа

n – концентрация

V2 – средняя квадратичная скорость молекул газа

2.Средняя кинетическая энергия газа


hello_html_m22a76145.gif

E – средняя кинетическая энергия движения молекул газа

, где k – постоянная Больцмана

T – температура газа



  1. Уравнение Менделеева – Клапейрона


,

hello_html_4bd2ee0d.gif

где p – давление газа

V – объём газа

m – масса газа в кг

М – молярная масса

R – универсальная газовая постоянная

T – температура газа



ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

Таблица 1

Процесс

Формула

Обозначения

Сгорания топлива

Q=qm

q- удельная теплота сгорания топлива

Нагревание или охлаждение

Q=cmΔТ

c-удельная теплоёмкость вещества

m – масса, ΔТ- изменение температуры

Кипение или конденсация

Q=±rm

r- удельная теплота парообразования

Плавление или кристаллизация

Q=±lm

l- удельная теплота плавления вещества





ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

Таблица 2

Величина

Единица измерения


Формула

Название

Обозначение

Наименование

Обозначение

Связь с единицей СИ

масса

m

килограмм

кг

1 г=10-3кг

-

плотность

ρ

килограмм на кубический метр

кг/м3

1г/см3=103кг/м3

hello_html_m2926f44b.gif

молярная масса

M

килограмм на моль

кг/моль

1г/моль=10-3кг/моль

hello_html_m5d9c0380.gif

Количество вещества

ν

моль

моль

1 кмоль=1000 моль

hello_html_m7ca0a111.gif

Объём

V

литр

л

1 л = 10-3м3

-

Давление

p

Паскаль

Па

1 Па = 1Н/м2

hello_html_4d1ace8a.gif

Температура

Т

Кельвин

К

0 К = -273˚С

-

Число молекул

N

-

-

-

hello_html_2445a5c4.gif

Работа газа

А

Джоуль

Дж

-

A=pΔV

Внутренняя энергия

U

Джоуль

Дж

-

hello_html_25982902.gif

Количество теплоты

Q

Джоуль

Дж

1 кал =4,1868 Дж

Q=cmΔT

КПД теплового двигателя

η

процент

%

-

hello_html_6dad0d6d.gif




ФУНДАМАНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ


R=8,31 Дж/моль·К – универсальная газовая постоянная

Na=6,02·1023 моль-1 – постоянная Авагадро

k=1,38·10-23 Дж/К – постоянная Больцмана



ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1: В баллоне вместимостью 100 л при нормальных условиях содержится 8,9·10-3 кг газа. Определить молярную массу этого газа.


Дhello_html_6efeebcc.gifhello_html_6efeebcc.gifано: СИ Решение:

V=100 л 0, 1 м3 По уравнению Менделеева - Клапейрона

p=760 мм рт. ст. 1,01·105 Па hello_html_4bd2ee0d.gif

Т=273 К hello_html_3e2eb0f5.gif

m=8,9·10-3 кг

Найти: М-?


Задача 2: Определить работу расширения 20 л газа при изобарном нагревании от 300 К до 393 К. Давление газа 80 кПа.


Дhello_html_6efeebcc.gifhello_html_6efeebcc.gifано: СИ Решение:

V1=20 л 20·10-3 м3 Работа расширения газа при изобарном нагревании

Т1= 300 К A=p(V2-V1)

Т2 = 393 К Так как при изобарном процессе hello_html_m3df93a85.gif , то

p=80 кПа 80·103 Па hello_html_m4d0a8958.gif. Тогда

Найти А-? hello_html_1d328c95.gif

hello_html_m7b3a7b96.gif

Задача 3: Определить коэффициент полезного действия плавильной печи, в которой для нагревания 0,5 т алюминия от 282 К до температуры плавления было израсходовано 70 кг каменного угля марки А-1.

Дhello_html_m75498e95.gifhello_html_m75498e95.gifано: СИ Решение:

mа=0,5 т 500 кг Из таблиц определим с=880 Дж/кг·К – удельная

Т1= 282 К теплоёмкость алюминия

mу=70 кг q=2,05·107 Дж/кг – удельная теплота сгорания

Тпл=932 К угля.

Найти η-? Для нагревания алюминия до температуры плавления

потребуется количество теплоты, вычисляемое по ф.

Qполезное=cma(Tпл-T1)

При сжигании угля выделяется количество теплоты, определяемое по формуле

Qзатраченное=qmу

КПД печи определяется соотношением hello_html_26024eea.gif


hello_html_1a6f6459.gif


ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

  1. Б. М. Яровский, Ю. А. Селезнев Справочное руководство по физике. – 4 – е изд., испр, - М.: Наука, 1999

  2. Дмитриева В. Ф. Учеб. Пособие для техникумов. / Под ред. В. Л. Прокофьева. – 2–е изд. испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1999


6


Краткое описание документа:

 

Данное методическое пособие предназначено для самостоятельной работы студентов первого курса очного отделения. Пособие целесообразно использовать при изучении раздела «Молекулярная физика и термодинамика», при подготовке к контрольной работе, а также при подготовке к зачёту.

В данном методическом пособии приведены определения основных физических понятий и величин, изучаемых в разделе «Молекулярная физика и термодинамика», сформулированы физические законы, кратко разъяснена сущность описываемых ими явлений. Приведены примеры решения задач. Единицы физических величин системы единиц приведены в таблице 2.

Автор
Дата добавления 25.11.2014
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров520
Номер материала 153264
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх