Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Уравнение состояния идеального газа. Опытные газовые законы.

Читайте также:
  1. I.4.2) Законы.
  2. Агрегатные состояния вещества.
  3. Агрегатные состояния и термодинамические фазы
  4. Адиабатические изменения состояния в атмосфере
  5. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.
  6. Акты гражданского состояния
  7. Акты гражданского состояния
  8. Анализ изменения энергетического состояния залежи.
  9. Анализ имущественного состояния компании
  10. Анализ процесса изменения технического состояния гидрофильтра

При сравнении законов вращательного и поступательного движений усматривается аналогия.

.

Аналогом импульса является момент импульса. Понятие момента импульса также можно ввести относительно неподвижной точки и относительно неподвижной оси, однако в большинстве случаев его можно определить следующим образом. Если материальная точка вращается вокруг неподвижной оси, то её момент импульса относительно этой оси по модулю равен

где mi - масса материальной точки,

ui - её линейная скорость

ri - расстояние до оси вращения.

Т.к. для вращательного движения

,

,

,

где - момент инерции материальной точки относительно этой оси.

Момент импульса твердого тела относительно неподвижной оси равен сумме моментов импульсов всех его точек относительно этой оси:

, (2)

где - момент инерции тела.

Т.о., момент импульса твердого тела относительно неподвижной оси вращения равен произведению его момента инерции относительно этой оси на угловую скорость и сонаправлен с вектором угловой скорости.

 

Продифференцируем уравнение (2) по времени:

или . (3)

Уравнение (3) - ещё одна форма основного уравнения динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси: производная момента

импульса твердого тела относительно неподвижной оси вращения равна моменту внешних сил относительно той же оси

Это уравнение является одним из важнейших уравнений ракетодинамики. В процессе движения ракеты положение ее центра масс непрерывно изменяется, вследствие чего возникают различные моменты сил: лобового сопротивления, аэродинамической силы, сил создаваемых рулем высоты. Уравнение вращательного движения ракеты под действием всех приложенных к ней моментов сил совместно с уравнениями движения центра масс ракеты и уравнениями кинематики с известными начальными условиями позволяют определить положение ракеты в пространстве в любой момент времени.

Основные положения и основные понятия МКТ.

Существуют два основных метода описания физических явлений и построения соответствующих теорий:

1) молекулярно-кинетический (статистический);

2) термодинамический.

Молекулярно-кинетический метод рассматривает свойства физических объектов как суммарный результат действия всех молекул.



Поведение отдельной молекулы анализируется на основе законов классической механики, и полученные результаты распространяются на совокупность большого числа молекул с помощью статистического метода, использующего законы теории вероятности. Это возможно, поскольку движение каждой молекулы хотя и проходит по законам классической механики, но является случайным, т.к. скорости молекул подчиняются законам теории вероятности. Чем больше частиц в системе, тем лучше совпадают выводы статистической теории с результатами эксперимента.

Преимущество метода - ясная картина механизма рассматриваемого явления.

Недостаток - выводы МК теории являются результатом усреднения, поэтому являются приближенными.

Термодинамический метод основывается на введении понятия энергии и рассматривает все процессы с энергетической точки зрения, основываясь на законах сохранения и превращения энергии из одного вида в другой.

Молекулярная физика - раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетической теории.

Идея об атомном строении вещества высказана древнегреческим философом Демокритом (»400 г до н.э.). Как научная гипотеза теория атомизма возрождается в XVII веке и развивается в работах Ломоносова (18 век), объяснившего тепловые явления как результат движения мельчайших частиц вещества.



Основные положения МКТ базируются на ряде опытных данных и наблюдений (диффузия, броуновское движение).

1. Все вещества состоят из атомов или молекул.

2. Атомы всех веществ находятся в беспрестанном хаотическом движении.

3. Атомы (или молекулы) всех веществ взаимодействуют между собой.

Диффузия - явление проникновения молекул одного вещества между молекулами другого при их соприкосновении.

Броуновское движение – хаотическое движение взвешенных в жидкости или газе частиц.

Молекула - мельчайшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами.

mм» 10-26 кг, d» 10-10м.

Молекулярная масса - масса одной молекулы, измеряется в а.е.м.

 

вещество масса м-лы (а.е.м.) масса вещества (г) число молекул
Н2 6,02×1023
С 6,02×1023
О2 6,02×1023
СО2 6,02×1023

1 моль - это количество вещества, в котором содержится столько молекул, сколько их содержится в 12 г - основная единица СИ.

Число Авогадро NА - это число молекул, содержащихся в одном моле любого вещества. Молярная масса - масса одного моля.

,

число молей вещества,

число молекул вещества.

Уравнение состояния идеального газа. Опытные газовые законы.

В МКТ используют идеализированную модель идеального газа.

Идеальный газ - это газ, молекулы которого можно рассматривать как материальные точки, а их взаимодействие носит характер абсолютно упругого удара. (при низком р и высокой Т реальные газы приближаются к идеальным).

Состояние некоторой массы газа определяется тремя термодинамическими параметрами: р,V,T.

Давление газа представляет собой результат ударов молекул газа о стенки сосуда, в котором газ находится.

[р]=1Па.

[V]= 1м3.

В соответствии с решением XI Генеральной конференции по мерам и весам (1960 г.) применяют две температурные шкалы - термодинамическую (Кельвина) и Международную практическую (Цельсия).

За 0°С принята температура замерзания воды при р=1 атм. За 0 К принята температура, при которой должно прекратиться хаотическое движение молекул. Анализ различных процессов показывает, что 0 К недостижим, хотя приближение к нему сколь угодно близко возможно.

Градус Кельвина равен градусу Цельсия.

Т= t°С+ 273, DT=Dt°.

Между параметрами газа существует определенная связь, называемая уравнением состояния. Уравнение, связывающее параметры состояния идеального газа, называется уравнением состояния идеального газа или уравнением Клапейрона:

. (1)

Для данной массы идеального газа отношение произведения давления на объем к абсолютной температуре есть величина постоянная.

Определим значение константы для определенного количества идеального газа, а именно для одного моля.

Согласно закону Авогадро 1 моль любого газа при нормальных условиях (Т0=273 К, р0=105 Па) имеет VМ= 22,4×10-3 м3.

Для одного моля

- молярная газовая постоянная.

Для произвольной массы газа

уравнение Менделеева-Клапейрона – уравнение состояния идеального газа произвольной массы.

Уравнение (1) объединяет в себе три частных случая, три эмпирических закона для изопроцессов, т.е. процессов, при которых один из параметров остается постоянным.

1. Т= const – изотермический процесс,

или - закон Бойля-Мариотта: для данной массы идеального газа при Т= const произведение давления на объем есть величина постоянная.

Графики зависимости между параметрами состояния газа при Т=const представлены на рис. 1.

2. р= const – изобарный процесс, или - закон Гей-Люссака: для данной массы идеального газа при р=const объем прямо пропорционален абсолютной температуре.

Графики зависимости между параметрами состояния газа при р=const представлены на рис. 2.

3. V=const – изохорный процесс, или -

закон Шарля: для данной массы идеального газа при V=const давление прямо пропорционально абсолютной температуре.

Графики зависимости между параметрами состояния газа при V=const представлены на рис. 3.

 


Дата добавления: 2014-12-03; просмотров: 43; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Момент импульса. | Основное уравнение МКТ идеальных газов.
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2018 год. (0.013 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты