В помощь поступающим в вузы. Физика. Молекулярная физика. Тепловые явления. Электричество и магнетизм - Демков В.П.
Скачать (прямая ссылка):
независимо от его агрегатного состояния равное числу Авогадро;
- молекулы вещества находятся в непрерывном тепловом движении;
- характер теплового движения зависит от степени взаимодействия
молекул друг с другом и изменяется при переходе вещества из одного
агрегатного состояния в другое;
- интенсивность теплового движения молекул зависит от степени
нагретости вещества, характеризуемой абсолютной температурой.
В случае идеального газа предполагают, что средняя кинетическая энергия
молекул <е > много больше потенциальной энергии их взаимодействия UB3:
<г>" ию. Это условие достигается при достаточно высоких температурах н
при достаточно сильном разрежении газа. Иными словами, газ можно считать
идеальным, если он достаточно нагрет и разрежен. Все уравнения и законы,
содержащиеся в §9, относятся именно к таким газам.
При решении задач на общие положения молекулярно-кинетической теории
вещества, достаточно ясного понимания основ теории.
При решении задач на идеальные газы обязательно используется уравнение
состояния (9.2) или уравнение Меиделеева-Клапейрона (9.6), которое в
случаях, если какой-либо параметр состояния остается неизменным (при
постоянной массе газа), автоматически переходит в одно из трех уравнений:
закон Бойля-Мариогга (9.12), Гей-Люссака (9.13) илн Шарля (9.14).
Рассмотрим более подробно уравнение Менделеева-Клапейрона:
PV=vRT,
полагая число молей газа неизменным. Очевидно, что изменение одного из
параметров (p,V,T) обязательно приведет к изменению других. Рассмотрим
два различных состояния некоторого идеального газа с начальными
параметрами (рь Vt, Г,) н конечными - (р2, V2, Т2). Из уравнений
Менделеева-Клапейрона:
piVi = vRTi, Р2 V2 = vRT2
можно получить связь между параметрами начального н конечного состояний:
Р\ У\ _Рг У2 Тх Т2 '
Это соотношение, записанное в виде
= const,
13
называют объединенным газовым законом; при постоянном одном из параметров
состояния (р, V, или Г) газа из него следуют законы изопроцессов (Гей-
Люссака, Шарля или Бойля-Мариотта соответственно).
Основную группу задач этого параграфа составляют задачи, где заданы
несколько состояний одного и того же газа, в которых применимо уравнение
объединенного газового закона (или его частные случаи).
Последовательность решения таких задач может быть следующей:
а) прочитав условие задачи, нужно ясно представить, в скольких
различных процессах участвует данный газ при переходе из начального
состояния в конечное. Если газ последовательно участвует в нескольких
процессах, то удобно сделать схематический чертеж, на котором изобразить
все процессы и отметить состояния газа в начале и в конце каждого из них;
б) для каждого процесса написать уравнения, связывающие начальные и
конечные параметры состояния газа в процессе: либо уравнения Менделеева-
Клапейрона для начального и конечного состояний газа в процессе, либо
уравнение объединенного газового закона (в частности, изопроцесса);
в) записать все вспомогательные условия, связывающие параметры (р, V,
Т, т) в различных состояниях;
г) прн необходимости дополнить полученные уравнения развернутым
значением параметров, выразив их через известные величины, заданные в
условии задачи. Решить полученную систему уравнений.
Другую группу задач составляют задачи, в которых рассматриваются смеси
различных газов. Если имеется смесь газов и рассматриваются процессы,
связанные с изменением ее состояния, то все действия, указанные для
первой группы задач, нужно проделать для каждого компонента смеси
отдельно, а результирующее давление смеси определить с помощью закона
Дальтона (9.5). Если рассматриваются процессы образования смесн
(например, при соединении нескольких сосудов, содержащих разные газы, или
прн диссоциации), то последовательность решения задач может быть такой:
а) записать уравнение состояния для каждого газа до образования смеси;
б) выяснить, какие компоненты образуются в результате возникновения
смесн н записать уравнение состояния для каждого компонента смеси;
в) записать закон Дальтона для смеси;
г) записать все вспомогательные условия и решить систему уравнений.
Часто встречаются задачи, в которых требуется умение вычислять давление
газа в том или ином конкретном состоянии. К этим задачам отнесем задачи
на расчет параметров газа, заключенного в сосуде под тяжелым поршнем, в
прямой н U-образной трубке, где объем, занимаемый газом, ограничен
столбиком жидкости и т.п. Здесь для нахождения давления следует
использовать закон Паскаля: выбрать нулевой уровень, отделяющий газ от
поршня илн жидкости, н записать уравнение равновесия поршня или столба
жидкости. В остальном этн задачи решаются аналогично задачам первой
группы.
В комбинированных задачах, где рассматривается движение сосуда с газом
(например, воздушного шара), уравнения состояния газа дополняются
уравнениями механики.
Наконец, встречаются задачи, в которых задан закон изменения параметров
состояния газа, отличный от изопроцессов. Здесь также можно использовать
