Молекула-кинетикалық теорияның негіздері


Физиканың молекулалық физика және термодинамика бөлімдері денелерді құрайтын орасан көп молекулалар мен атомдарға байланысты денелерде жүретін макроскопиялық процестерді зерттейді. Бұл процестерді зерттеу үшін екі әдіс қолданылады: статистикалық (молекулалық-кинетикалық) және термодинамикалық. Бірінші әдіс молекулалық физиканың негізінде, ал екінші әдіс термодинамиканың негізінде қолданылады.
Молекулалық физика - заттың құрылымын және қасиеттерін барлық денелер үздіксіз хаосты (тәртіпсіз) қозғалатын молекулалардан тұратынына негізделген молекулалық-кинетикалық тұрғыдан зерттейді.
Молекулалық физика қарастыратын процестер өте көп молекулалардың әсерінің нәтижесі болып табылады. Саны өте көп молекулалардың қозғалыс заңы статистикалық заңдылық болғандықтан статистикалық әдістің көмегімен зерттеледі. Бұл әдіс макроскопиялық жүйенің қасиеті жүйені құрайтын бөлшектердің қасиеттерімен, олардың қозғалыс ерекшеліктерімен және осы бөлшектердің динамикалық сипаттамаларының орташа мәндерімен (жылдамдық, энергия және т.б.) анықталатындығына негізделген. Мысалы, дененің температурасы оны құрайтын молекулалардың тәртіпсіз қозғалысының жылдамдығымен анықталады, бірақ кез-келген уақыт аралығында түрлі молекуланың жылдамдығы әр түрлі болғандықтан оны молекулалардың қозғалыс жылдамдығының орташа мәні арқылы өрнектеуге болады. Демек, денелердің макроскопиялық сипаттамаларының молекулалардың саны өте көп болғанда ғана физикалық мағынасы болады, бір молекуланың температурасы туралы айтуға болмайды.
Термодинамика – термодинамикалық тепе-теңдік күйдегі макро-скопиялық жүйелердің жалпы қасиеттерін және бір күйден екінші бір күйге өту процестерін зерттейді. Бұл өзгерулердің негізінде жатқан микропроцестерді термодинамика қарастырмайды. Термодинамикалық әдістің статистикалық әдістен өзгешелігі осында. Термодинамика тәжірибе нәтижесінде тағайындалған заңдарға сүйенеді.

Пән: Физика
Жұмыс түрі:  Материал
Көлемі: 15 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге
Таңдаулыға:   




МОЛЕКУЛАЛЫҚ ФИЗИКА ЖӘНЕ ТЕРМОДИНАМИКА

Тақырып: Молекула-кинетикалық теорияның негіздері

Зерттеудің статистикалық және термодинамикалық әдістері
Физиканың молекулалық физика және термодинамика бөлімдері денелерді
құрайтын орасан көп молекулалар мен атомдарға байланысты денелерде жүретін
макроскопиялық процестерді зерттейді. Бұл процестерді зерттеу үшін екі әдіс
қолданылады: статистикалық (молекулалық-кинетикалық) және термодинамикалық.
Бірінші әдіс молекулалық физиканың негізінде, ал екінші әдіс
термодинамиканың негізінде қолданылады.
Молекулалық физика - заттың құрылымын және қасиеттерін барлық
денелер үздіксіз хаосты (тәртіпсіз) қозғалатын молекулалардан тұратынына
негізделген молекулалық-кинетикалық тұрғыдан зерттейді.
Молекулалық физика қарастыратын процестер өте көп молекулалардың әсерінің
нәтижесі болып табылады. Саны өте көп молекулалардың қозғалыс заңы
статистикалық заңдылық болғандықтан статистикалық әдістің көмегімен
зерттеледі. Бұл әдіс макроскопиялық жүйенің қасиеті жүйені құрайтын
бөлшектердің қасиеттерімен, олардың қозғалыс ерекшеліктерімен және осы
бөлшектердің динамикалық сипаттамаларының орташа мәндерімен (жылдамдық,
энергия және т.б.) анықталатындығына негізделген. Мысалы, дененің
температурасы оны құрайтын молекулалардың тәртіпсіз қозғалысының
жылдамдығымен анықталады, бірақ кез-келген уақыт аралығында түрлі
молекуланың жылдамдығы әр түрлі болғандықтан оны молекулалардың қозғалыс
жылдамдығының орташа мәні арқылы өрнектеуге болады. Демек, денелердің
макроскопиялық сипаттамаларының молекулалардың саны өте көп болғанда ғана
физикалық мағынасы болады, бір молекуланың температурасы туралы айтуға
болмайды.
Термодинамика – термодинамикалық тепе-теңдік күйдегі макро-скопиялық
жүйелердің жалпы қасиеттерін және бір күйден екінші бір күйге өту
процестерін зерттейді. Бұл өзгерулердің негізінде жатқан микропроцестерді
термодинамика қарастырмайды. Термодинамикалық әдістің статистикалық әдістен
өзгешелігі осында. Термодинамика тәжірибе нәтижесінде тағайындалған
заңдарға сүйенеді.
Молекулалық-кинетикалық теориямен салыстырғанда термодинамиканың
қолданылу аймағы кең, себебі физика мен химияда термодинамикалық әдіс
қолданылмайтын аймақ жоқ деуге болады. Екінші жағынан, термодинамикалық
әдіс заттың микроскопиялық құрылысы, құбылыстың механизмі туралы мағлұмат
бермейді, тек заттың макроскопиялық қасиеттері арасындағы байланысты
орнатады. Молекулалық-кинетикалық теория және термодинамика зерттеу
әдістерімен ерекшелене отырып, бірін-бірі өзара толықтырады.
Термодинамикалық жүйе – өзара әсерлесуші, әрі өзара ғана емес
басқа денелермен де (сыртқы ортамен) әсерлесуші және энергия алмасушы
макроскопиялық денелердің жиынтығы. Термодинамикалық әдістің негізі -
термодинамикалық жүйенің күйін анықтау болып табылады. Жүйенің күйі
термодинамикалық параметрлермен (күй параметрлері) беріледі.
Термодинамикалық параметрлер (күй параметрлері) деп термодинамикалық
жүйенің қасиеттерін сипаттайтын физикалық шамалардың жиынтығын айтады. Күй
параметрлері ретінде температура, қысым және меншікті көлем қарастырылады.
Температура – термодинамикада ғана емес, жалпы физикада маңызды ролі бар
негізгі түсініктердің бірі. Температура – макроскопиялық жүйенің
термодинамикалық тепе-теңдік күйін сипаттайтын физикалық шама. Қазіргі
уақытта екі температуралық шкала қолданылады: термодинамикалық - Кельвин
бойынша (К) және Халықаралық практикалық - Цельсий градусы (°С) бойынша.
Халықаралық практикалық шкалада Па қысымдағы судың қату және
қайнау температуралары 0 және 100°С (реперлік нүктелер).
Термодинамикалық температура мен Халықаралық практикалық шкала бойынша
температура арасындағы байланыс мына түрде жазылады:
T = 273,15 + t.
Меншікті көлем ( - бірлік массаның көлемі. Дене біртекті, яғни ( =
const болғанда, ( = Vm = 1(. Тұрақты массада меншікті көлем жалпы
көлемге пропорционал болғандықтан, біртекті дененің макроскопиялық
қасиеттерін көлеммен сипаттауға болады.
Жүйенің күй параметрлері өзгеріп отырады. Термодинамикалық
параметрлердің өзгеруіне байланысты болатын термодинамикалық жүйедегі кез-
келген өзгеріс термодинамикалық процесс деп аталады. Егер макроскопиялық
жүйенің күйі уақыт өтуіне байланысты өзгермесе, онда жүйе термодинамикалық
тепе-теңдікте болады (қарастырылып отырған жүйенің сыртқы жағдайы
өзгермейтін болса).
Идеал газдың молекулалық-кинетикалық теориясы. Идеал газ заңдары.
Молекулалық-кинетикалық теорияда идеал газ моделін пайдаланады. Бұл
идеалдандырылған модель бойынша:
1) ыдыс көлемімен салыстырғанда газ молекуласының көлемі ескермейтіндей аз
болуы керек;
2) газ молекулаларының арасында өзара әсер күштері болмауы керек;
3) газ молекулаларының ыдыс қабырғасымен және өзара соқтығысуы абсолют
серпімді болуы керек.
Идеал газ моделін нақты газдарды зерттегенде қолдануға болады,
себебі қалыпты жағдайда (мысалы, оттегі мен гелий) төмен қысымда және
жоғары температурада нақты газдардың қасиеттері идеал газға жақын болады.
Идеал газ теориясына молекуланың меншікті көлемін және молекулалық күштерді
ескеретін түзетулер енгізе отырып, нақты газдар теориясына көшуге болады.
Молекулалық-кинетикалық теориядан бұрын тәжірибе нәтижесінде идеал
газды сипаттайтын бірнеше заңдар ашылды, соларға тоқтала кетеміз.
тұрақты температурада берілген газ массасы үшін қысымның Бойль- Мариотт
заңы: көлемге көбейтіндісі тұрақты шама:
рV = const (1.1)
T = const, m = const.
Тұрақты температурада заттың қасиетін сипаттайтын р және V шамаларының
арасындағы тәуелділікті көрсететін қисық изотерма деп аталады. Изотермалар
гипербола болып табылады, процесс кезінде температура жоғары болса,
графикте гиперболалар да жоғары орналасады (сурет 1).

Сурет 1
Гей-Люссак заңы: 1) тұрақты қысымда берілген газ массасының көлемімен
температурасы сызықты өзгереді:
(1.2)
р = const, m = const.
2) тұрақты көлемде берілген газ массасының қысымымен температурасы сызықты
өзгереді:

V = const, m = const.
(1.3)
Бұл теңдеулердегі t –Цельсий шкаласы бойынша температура, -0°С –тағы
қысым мен көлем, коэффициент ( ( 1273,15.
Тұрақты қысымда өтетін процесс изобаралық процесс деп аталады.
Координаталары V,t болатын диаграммада бұл процесс изобара деп аталатын
түзу сызықпен бейнеленеді (сурет 2).

Сурет 2
Тұрақты көлемде өтетін процесс изохоралық процесс деп аталады.
Координаталары p,t болатын диаграммада бұл процесс изохора деп аталатын
түзу сызықпен бейнеленеді (сурет 3).

Сурет 3
Изобара мен изохоралар температура осін t = -1( = - 273,15°С
нүктесінде қиятыны (2) және (3) өрнектерден шығады, ол 1+ (t = 0 шартынан
анықталады. Егер санақ басын осы нүктеге жылжытсақ, онда Кельвин шкаласына
көшуге болады (сурет 4):
T = t + 1(.
(2) және (3) өрнектерге термодинамикалық температураны енгізу арқылы Гей
–Люссак заңын өзгертіп жазуға болады:
,
,
немесе
р = const, m = const үшін (1.4)
V = const, m = const үшін (1.5)
Мұндағы 1 және 2 индекстері бір изобарада немесе изохорада орналасқан
күйлерге сәйкес келеді.
Авогадро заңы: кез-келген газдың молі бірдей температурада және
қысымда бірдей көлем ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Молекула- кинетикалық теория негіздері
Молекулалық-кинетикалық теория негiздерi
Молекулалы-кинетикалық теория
Идеал газдың кинетикалық теориясы
Изотермиялық диффузия бароэффектісінің кинетикалық энергиясы
Ферментация процессінің кинетикалық сипаттамалары
Молекула құрылысы және спектрлері
Беріктілік проблемаларды шешуде статикалық және кинетикалық көзқарастар
Қатты денелер қирау табиғатын кинетикалық бағытта зерттеу
Ғылыми теорияның қурылымы
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь