Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Молекулярна фізика і термодинаміка - Coggle Diagram
Молекулярна фізика і термодинаміка
Теми лабораторних робіт
Визначення середньої квадратичної швидкості молекул повітря.
Визначення відношення за методом Дезорма-Клемана.
Визначення сталої Больцмана.
Визначення коефіцієнта дифузії водяної пари у повітрі.
Визначення коефіцієнта теплопровідності твердих тіл.
Визначення коефіцієнта поверхневого натягу методом відриву краплі.
Визначення коефіцієнта теплового розширення твердих тіл.
Визначення питомої теплоти плавлення льоду.
Основи молекулярно-кінетичної теорії газів
Два підходи до вивчення теплових явищ: молекулярна фізика й термодинаміка
Мікроскопічні і мікроскопічні системи.
Статистичний і термодинамічний підходи до вивчення макроскопічних систем.
Тепловий рух та його закономірності.
Розвиток уявлень про будову речовини. Поняття про класичну і квантову статистику.
Предмет, задачі і методи молекулярної фізики і термодинаміки. Мікроскопічні і мікроскопічні системи.
Основні положення МКТ
Моделювання в МКТ. Ідеальний газ. Основні закони ідеального газу
Статистичні розподіли в МКТ ідеального газу
Розподіл молекул за швидкостями
Функція розподілу молекул за швидкостями та її імовірнісний зміст. Закон розподілу молекул за швидкостями. Найбільш імовірна швидкість. Впив температури на функцію розподілу. Експериментальна перевірка закону розподілу Максвелла. Дослід Штерна. Метод молекулярних пучків. Дослід Елдріджа та Ламберта.
Розподіл енергії за степенями свободи молекул
Закон рівномірного розподілу енергії за ступенями вільності: в середньому на кожну ступінь вільності припадає однакова енергія: де стала Больцмана. Внутрішня енергія ідеального газу дорівнює добутку числа молекул на середню кінетичну енергію однієї молекули: ... де – універсальна газова стала.
Поняття про статистичний розподіл. Степені свободи молекул. Степені свободи поступального, обертального й коливального руху та умови їх реалізації. Розподіл енергії за степенями свободи. Теорема про рівномірний розподіл кінетичної енергії за степенями свободи молекул.
Розподіл молекул у потенціальному силовому полі
Барометрична формула і розподіл молекул в полі сили тяжіння.
Ідеальний газ у полі сили тяжіння.
роцеси, які визначають функцію розподілу.
Дослід Перрена з визначення числа Авогадро та його значення.
Розподіл молекул земної атмосфери. П
Розподіл Больцмана.
Основи термодинаміки
Робота при ізопроцесах
Мікро і макро робота. Графічні способи знаходження роботи в термодинаміці. Робота ідеального газу при ізобарному та ізотермічному процесах. Адіабатний процес. Рівняння
Пуассона. Показник адіабати. Політропний процес. Рівняння політропи. Показник політропи. Теплоємність при політропічних процесах. Робота при адіабатному процесі.
Другий закон термодинаміки. Ентропія
Оборотні та необоротні процеси. Циклічні процеси. Теплові машини. Коефіцієнт корисної дії (ККД) циклу. Роль холодильника. Цикл Карно. ККД циклу Карно. Теореми Карно. Поняття про вічний двигун другого роду. Другий закон термодинаміки. Зведена кількість теплоти. Нерівність Клаузіуса. Ентропія як функція стану термодинамічної системи. Характеристичні функції. Ентропія в замкнених системах. Закон зростання ентропії. Термодинамічна імовірність і ентропія. Імовірнісний характер другого закону термодинаміки. Теорема Нернста. Від’ємні температури.
Внутрішня енергія системи. Перший закон термодинаміки. Теплоємність
Термодинамічні системи і процеси. Внутрішні і зовнішні параметри термодинамічних систем. Ізольовані системи. Термодинамічні параметри. Мікро і макро параметри. Види термодинамічних процесів. Релаксація. Термодинамічна рівновага. Нульовий закон термодинаміки. Квазістатичні процеси. Внутрішня енергія як функція стану термодинамічної системи. Способи змінення внутрішньої енергії. Кількість теплоти. Еквівалентність теплоти і роботи. Теплоємність. Питома та молярна теплоємність. Внутрішня енергія та теплоємність ідеальних газів. Перший закон термодинаміки як закон збереження енергії в теплових процесах. Поняття про вічний двигун першого роду.
Внутрішня енергія ( ) – це сума кінетичної та потенціальної енергій частинок, що утворюють систему. Внутрішня енергія є термодинамічною функцією стану, тому що кожному стану системи відповідає певне, характерне цьому стану, значення її.
Явища переносу
Стаціонарні явища переносу
Дифузія. Рівняння Фіка. Дифузійний потік. Градієнт концентрацій і градієнт густини. Самодифузія. Взаємна дифузія. Термодифузія. Коефіцієнт дифузії ідеальних газів. Теплопровідність. Рівняння Фур’є. Тепловий потік. Градієнт температур. Коефіцієнт теплопровідності ідеальних газів. В’язкість. Рівняння Ньютона. Потік імпульсу. Градієнт швидкості. Динамічна в’язкість. Формула Пуазейля. Рух твердих тіл у в’язкому середовищі. Закон Стокса. Явища переносу в розріджених газах.
Стокса формула где а = Pi + Qj + Rk, dr — элемент контура L, ds — элемент поверхности S, n — единичный вектор внешней нормали к этой поверхности. Физический смысл С.
Нестаціонарні явища переносу
Нестаціонарна дифузія. Закон зменшення різниці концентрацій при нестаціонарній дифузії. Нестаціонарна теплопровідність. Закон зменшення різниці температур при нестаціонарній теплопровідності.
Молекулярна взаємодія
Зіткнення молекул. Середня довжина та середній час вільного пробігу молекул. Кількість зіткнень молекул за одиницю часу. Ефективний діаметр і ефективний переріз. Імовірнісний зміст ефективного перерізу молекул. Поняття про технічний вакуум.
Реальні гази. Рідини. Тверді тіла
Рідини
Будова та властивості рідини. Поняття про ближній та дальній порядок. Модель будови рідини Я. І. Френкеля. В’язкість рідини. Поверхневий натяг. Коефіцієнт поверхневого натягу. Вільна енергія поверхневого шару. Тиск Лапласа. Явища на границі рідини та твердого тіла та двох рідин. Крайовий кут. Явища змочування та незмочування. Капілярні явища. Рідкі розчини. Закон Рауля. Осмотичний тиск. Закон Вант-Гоффа. Рідкі кристали.
Тверді тіла
Аморфні та кристалічні тверді тіла. Основні характеристики кристалів. Структура ідеальних кристалів. Кристалічна решітка. Період ідентичності. Типи кристалічних решіток. Сингонії. Решітки Браве. Типи зв’язку в твердих тілах. Моно і полікристали. Дефекти в кристалах: точкові, лінійні (дислокації), поверхневі та об’ємні дефекти. Механічні властивості кристалів. Тепловий рух у твердих тілах.. Теплове розширення. Теплоємність твердих тіл. Закон Дюлонга і Пті. Температура Дебая. Полімери.
Реальні гази
Поняття про реальні гази. Врахування дії сил протягування та відштовхування між молекулами реальних газів. Власний об’єм молекул. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Сталі Ван-дер-Ваальса. Ізотерми реального газу. Порівняння ізотерми Ван-дер-Ваальса та експериментальних ізотерм Ендрюса. Рівняння Камерлінг-Оннеса. Критичний стан речовини та критичні параметри. Властивості речовини в критичному стані.. Визначення критичнх параметрів. Внутрішня енергія реального газу. Дроселювання. Ефект Джоуля-Томсона. Температура інверсії. Зрідження газів та одержання низьких температур.
Рівновага фаз і фазові перетворення
Плавлення та кристалізація
Особливості плавлення аморфних і кристалічних тіл. Сублімація твердих тіл. Точка сублімації. Кристалізація. Центри кристалізації. Діаграми рівноваги фаз. Потрійна точка. Метастабільні стани.
Тверді розчини
Особливості будови сплавів. Механічні суміші, хімічні з'єднання, тверді розчини. Тверді розчини заміщення, проникнення; вилучення. Діаграми стану.
Пароутворення
Поняття фази. Фазові перетворення 1-го та 2-го роду. Пароутворення та його види: сублімація, випаровування, кипіння. Прихована теплота випаровування. Питома та молярна теплота випаровування. Рівняння Клапейрона – Клаузіуса. Умови кипіння. Центри пароутворення. Точка кипіння та її залежність від тиску та концентрації розчинених у рідині газів. Конденсація. Рівновага рідини і пари. Явище вологості. Абсолютна та відносна вологість.
