Физика. Примеры решения задач контрольной работы

Физика. Примеры решения задач
контрольной работы
Кинематика
Механические колебания
МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ФИЗИКА
Механика
Молекулярная физика и термодинамика
Электромагнетизм
Атомная и ядерная физика
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
Термодинамические процессы
Термодинамический анализ
энергетических установок
Принцип термотрансформации
Конвективный теплообмен
Тепловое излучение
ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ
КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Электростатика

 

МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ФИЗИКА

Основные формулы

• Основное уравнение кинетической теории газов

,

где р - давление газа, n – концентрация молекул (число молекул в единице объема), - средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы, угловые скобки обозначают осреднение по

большому ансамблю частиц, m0 – масса молекулы, - средняя квадратичная скорость движения молекул.

• Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы

  ,

 где k = 1,38·10-23 Дж/К – постоянная Больцмана, Т – абсолютная температура.

 • Энергия теплового движения молекул (внутренняя энергия идеального газа):

 ,

где i – число степеней свободы молекулы, m – масса газа, М – молярная масса данного вещества, R = 8,31 Дж/(кг·К) – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура.

• Числом степеней свободы называется число независимых координат полностью определяющих положение тела в пространстве. Любая молекула имеет 3 поступательных степени свободы (iпост=3). Молекулы, кроме одноатомных, имеют еще вращательные степени свободы (у двухатомных молекул iвр = 2, у многоатомных iвр = 3) и колебательные степени свободы, которые при невысоких (комнатных) температурах не учитываются.

• В соответствии с законом Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы, в среднем на каждую степень свободы молекулы приходится одинаковая энергия, равная .

• Средняя кинетическая энергия вращательного движения одной молекулы:

 

 • Средняя суммарная кинетическая энергия одной молекулы:

 ,

где i – число степеней свободы молекулы (i=iпост+ iвр).

• Средняя квадратичная скорость молекулы:

 

• Средняя арифметическая скорость (средняя скорость теплового движения)молекулы:

 ,

где m0 – масса одной молекулы, М – молярная масса вещества, причем   ,

NA= 6,023·1023 1/моль – число Авогадро.

• Барометрическая формула характеризует изменение давления газа с высотой в поле сил тяжести:

  или ,

где p – давление на высоте h над уровнем моря,  p0 – давление на высоте h = 0, g – ускорение свободного падения. Эта формула приближенная, так как температуру нельзя считать постоянной для большой разности высот.

  • Распределение Больцмана для концентрации частиц в силовом поле имеет вид:

  ,

где n – концентрация частиц, обладающих потенциальной энергией Wп , n0 - концентрация частиц в точках поля с Wп = 0.

Задача. Найти среднюю кинетическую энергию  вращательного движения одной молекулы кислорода при температуре Т = 350 К, а также среднюю кинетическую энергию   вращательного движения всех молекул кислорода массой m = 4 г.

Архитектура Зимнего дворца Санкт-Петербурга