лекция
МОЛЕКУЛАЛЫҚ ФИЗИКА НЕГІЗДЕРІ
Молекулалық физика және термодинамика макроскопиялық денелердің, былайша айтқанда, өте көп микробөлшектерден ( молекулалар, атомдар, иондар, электрондар т.с.с.) тұратын денелердің физикалық қасиеттерін зерттейтін физиканың бөлімдері. Осы қасиеттерді зерттеу үшін сапалы түрде алшақ және бірін-бірі толықтыратын екі әдіс қолданылады: молекулалы-кинетикалық (статистикалық) және термодинамикалық.
Жүйелерді құрайтын микробөлшектердің қозғалысы сипаттамаларының орташаланған мәндері негізінде макроскопиялық жүйелердің қасиеттерін зерттеу әдісі, молекулалы – кинетикалық (статистикалық) әдіс деп аталады.
Жүйелерде жүретін энергияның алмасу заңдарына сүйене отырып макроскопиялық жүйелердің қасиеттерін зерттеу әдісі термодинамикалық деп аталады.
Молекулалық физика - заттардың құрылымы мен қасиеттерін, барлық денелер молекулалардан тұрады деген молекула-кинетикалық көзқарас тұрғысынан зерттейтін физиканың бір бөлімі.
8.1 Молекула-кинетикалық теориясының негізгі қағидалары:
барлық заттар бөлшектерден тұрады (молекулалар, атомдар);
бұл бөлшектер бейберекет қозғалыста болады;
бұл бөлшектер бір-бірімен өзара әсерлеседі.
Осы қағидалардың әрқайсысын практика жүзінде қатаң дәлелдейтін кейбір құбылыстар бар. Барлық заттардың қасиеттері, осы заттарды құрап тұрған элементар бөлшектердің қасиеттеріне және осы бөлшектердің бір-бірімен өзара әсерлесу сипатына тәуелді.
Бөлшектердің (молекулалар, атомдар) өлшемі мен массасы өте аз екенін атап өту керек.
Молекуланың өлшемі (диаметрі) 10–10м тең, сондықтан да тіпті кішкене зат мөлшерінде де олардың саны орасан көп. Мысалы, 18 грамм суда 6 1023 молекула бар.
Газдың күйі үш p,V ,T макроскопиялық параметрлермен сипатталады. T температура – макроскопиялық жүйенің термодинамикалық тепе-теңдік күйін сипаттайтын физикалық шама.
|
|
|
|
|
|
|
T t 273 ,15 - абсолют температура.
|
|
|
|
|
|
|
|
Бойль – Мариотт заңы
|
|
|
|
|
|
|
|
Изотермиялық процесс: T const
|
|
|
|
|
|
|
|
Газдың массасы тұрақты болсын
|
|
|
|
|
|
|
|
m const ,сонда pV const ,
|
|
|
|
|
|
|
|
немесе p1V1 p2V2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гей-Люссак заңы
|
|
p const
|
|
|
|
|
|
Изобарлық процесс:
|
|
|
|
|
|
|
|
Газдың массасы тұрақты болсын m const ,
|
Сонда V V0 1 t ,
|
|
|
|
бұл жерде
|
1
|
K 1
|
|
|
|
273,15
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V
|
const
|
немесе
|
V1
|
|
V2
|
|
|
|
T1
|
T2
|
|
T
|
|
|
|
Шарль заңы. Изохорлық процесс:
const Газдың массасы тұрақты болсын m const , сонда p p0 1 t бұл жерде
1 K 1
273,15
-
p
|
const
|
немесе
|
p1
|
|
p2
|
T1
|
T2
|
|
T
|
|
|
Авогадро заңы
Кез келген газдардың мольдері бірдей температура мен қысымда бірдей көлемдерді алады. Моль – 0,012 кг көміртегі құрамында қанша атом болатын болса, құрамында сонша молекулалары бар зат мөлшері. Бір моль зат мөлшерінде N A 6.02 10 23 моль 1 молекула бар. Қалыпты жағдайда ( p 105 Па ,T 273 K ) кез келген заттың 1 моль мөлшері мына көлемді қамтиды
VM 22,41 10 3 м3 / моль.
Дальтон заңы
Газ қоспасының қысымы сол газды құрайтын басқа газдардың парциалды қысымдарының қосындысына тең
p p1 p2 ... pn .
Парциал қысым – газ қоспасының құрамына кіретін газдың қоспа алып тұрған көлемді жалғыз өзі қамтитындай жағдайда түсіретін қысымы.
8.2 Идеал газдың күй теңдеуі (Менделеев-Клапейрон теңдеуі)
Газдың массасы тұрақты болсын
|
m const .
|
|
|
|
|
|
|
Газдың 1-ші ( p1,V1,T1 ) күйден 2 – ші ( p2 ,V2 ,T2 ) күйге өтуін қарастырайық.
|
|
|
|
|
|
|
p1
|
p2
|
|
|
p1V1 p1V2
|
|
|
|
|
|
,
|
|
|
|
T2
|
|
|
|
|
|
|
|
T1
|
|
|
p1 - ті шығарып тастай отырып, алатынымыз
|
|
p1V1
|
|
p2V2
|
, немесе
|
p V
|
B const .
|
|
T1
|
|
|
|
|
|
|
T2
|
T
|
|
|
Бұл – Клапейрон теңдеуі. B - әртүрлі газдар үшін әртүрлі газ тұрақтылары. Менделеев Клапейрон теңдеуін Авогадро заңымен біріктірді. Бір моль үшін B
тұрақтысы барлық газдар үшін бірдей.
-
p VM
|
R , мұндағы R 8,31
|
Дж
|
- универсал газ тұрақтысы.
|
моль К
|
|
T
|
|
Кез-келген m массалы газ үшін
pV m RT . –Менделеев-Клапейрон теңдеуі
M
Достарыңызбен бөлісу: |