Прямая доставка чая из Китая

Гуманитарные науки

Гуманитарные науки

Студенческий файлообменник

Студенческий файлообменник

Выполнение 
работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Выполнение работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Занимайтесь онлайн 
        с опытными репетиторами

Занимайтесь онлайн
с опытными репетиторами

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Готовые шпаргалки, шпоры

Готовые шпаргалки, шпоры

Отчет по практике

Отчет по практике

Приглашаем авторов для работы

Авторам заработок

Решение задач по математике

Закажите реферат

Закажите реферат

Кинематика Механические передачи Молекулярная физика и термодинамика Ядерная физика

Лабораторная работа по физике. Практические занятия

Основы молекулярной физики и термодинамики

Основные формулы

Количество вещества ,

где 

 N – число молекул, 

 NA – постоянная Авогадро, 

 m – масса вещества,

 M – молярная масса.

Уравнение Менделеева- Клайперона

 ,

где 

 р – давление газа,

 V – его объем,

 R – молярная газовая постоянная,

 T – термодинамическая температура.

Уравнение молекулярно – кинетической теории газов

,

где

 n0 – концентрация молекул,

  <Eпост> – средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул,

  m0 – масса молекулы,

 <υкв> – средняя квадратичная скорость.

Средняя кинетическая энергия молекулы

 ,

где

i – число степеней свободы,

k – постоянная Больцмана.

Внутренняя энергия идеального газа 

 .

Скорости молекул:

средняя квадратичная 

средняя арифметическая ,

наиболее вероятная .

 

 Средняя длина свободного пробега молекулы

 

где d – эффективный диаметр молекулы. 

Среднее число столкновений молекулы в единицу времени

 .

Уравнение диффузии

 ,

где

D – коэффициент диффузии,

Ρ – плотность,

dS – элементарная площадка, перпендикулярная к оси Х.

Уравнение теплопроводности

 ,

где χ – коэффициент теплопроводности.

Сила внутреннего трения ,

где η – динамическая вязкость.

Коэффициент диффузии .

Вязкость (динамическая) .

Теплопроводность ,

где сV - удельная изохорная теплоемкость.

Молярная теплоемкость идеального газа:

Изохорная 

Изобарная .

Первое начало термодинамики

  

Работа расширения газа при процессе:

Изобарном  ,

Изотермическом ,

адиабатном

 ,

где .

Уравнение Пуассона (уравнение адиабатного процесса)

, .

Коэффициент полезного действия цикла Карно

  ,

где 

Q и T – количество теплоты, полученное от нагревателя, и его температура,

Q0 и T0 – количество теплоты, переданное холодильнику, и его температура.

Изменение энтропии при переходе из состояния 1 в состояние 2

 

Уравнение Ван - дер - Ваальса:

для 1 моль газа ,

для ν моль газа ,

где a и b – постоянные Ван - дер - Ваальса,

 VM – объем 1 литра газа.

Критические параметры

Собственный объем молекулы 

Высота поднятия жидкости в капилляре радиусом r

 .

 ТРЕТЬЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Связь термодинамики и статистической физики. Термодинамическая вероятность (статистический вес) состояния системы и энтропия

 Ранее уже упоминалось, что с точки зрения механики описание состояния термодинамической системы через указание значений термодинамических параметров является неполным, так как для полного описания следует указать значения координат и импульсов всех частиц, составляющих термодинамическую систему. Понятно, что для всех частиц системы (при их числе порядка числа Авогадро) это требование невыполнимо. Однако можно найти какая часть (какая доля) всех частиц имеет координаты и импульсы, лежащие в интересующих нас пределах. Этим занимается статистическая механика, задачей которой является нахождение функции распределения частиц по координатам и импульсам, часто именуемая плотностью вероятности (хотя в математике функцией распределения называется функция, производная от которой и есть плотность вероятности). Эта функция показывает вероятность того, что частица имеет координаты и импульсы вблизи определенных значений. Хотя координаты и импульсы отдельных частиц системы все время изменяются в результате взаимодействий (столкновений), но в условиях термодинамического равновесия функция распределения частиц по координатам и импульсам с течением времени не изменяется. Это распределение при равновесном состоянии системы остается неизменным потому, что несмотря на постоянное изменение каждой частицей ее положения в фазовом (координатно-импульсном) пространстве, все время происходит замещение одних частиц в фазовом пространстве другими, то есть тепловое равновесие в термодинамической системе носит динамический характер. Если состояние системы первоначально не было равновесным, то функция распределения частиц по координатам и импульсам со временем эволюционирует (процесс релаксации) к равновесному распределению, которое со временем уже очень редко испытывает заметные на макроскопическом уровне самопроизвольные отклонения (флуктуации) от распределения, соответствующего полностью равновесному.

Может возникнуть вопрос, откуда берется необратимость, если все микропроцессы обратимы (согласно принципу микроскопической обратимости)? Ответ следующий. Необратимость релаксационных процессов порождается статистическим характером макроскопически наблюдаемых явлений и вероятностным характером соответствующих им закономерностей. Одно и то же с макроскопической точки зрения состояние (та же самая функция распределения) может быть осуществлено большим числом различных микросостояний. Так, если две частицы обменялись местами в фазовом пространстве, то это уже другое микросостояние, но с макроскопической точки зрения ничего не изменилось – сохранилось распределение частиц по фазовому пространству.

Число микроскопически различных способов W, осуществляющих одно и то же макросостояние, получило в статистической механике название термодинамической вероятности или статистического веса этого макросостояния. Для нахождение этого числа используется раздел математики, именуемый комбинаторикой. Так, например, число микроскопических способов такого распределения N молекул газа по объему, чтобы в одной половине объема оказались n молекул, а в другой остальные (N – n), находится согласно правилам комбинаторики по формуле числа сочетаний из N по n, то есть по формуле

 

Эта функция, очевидно, имеет максимум при n = N/2, поскольку в этом случае также и (N – n) = N/2, а когда система отклоняется от этого равнораспределения, то, хотя в знаменателе (при постоянном числителе) один из сомножителей уменьшается, зато другой сомножитель увеличивается, и при этом в большей степени. Так, например, при отклонении на единицу числа молекул n от равнораспределения в знаменателе пропадает множитель N/2, но зато появляется (N/2 + 1), и в целом термодинамическая вероятность W(N,n) (статистический вес) уменьшается, и тем сильнее, чем больше отклонение от равнораспределения.


Деление кристаллов на диэлектрики, металлы и полупроводники