Методика решения задач по физике молекулярная физика

Объем, который занимают интересующие нас скорости в пространстве скоростей, представляет собой сферический слой, радиус которого равен v, а толщина dv, объем 4v 2 dv. Решая приведенные ниже задачи, Вы сможете освоить основы молекулярной физики. Тузы Т каждой масти изображены в центре.

Методика решения задач по физике молекулярная физика статистике решение задач

Задачи для решения по эконометрике методика решения задач по физике молекулярная физика

Этот результат является частным случаем, подтверждающим теорему о равномерном распределении кинетической энергии по степеням свободы: в состоянии термодинамического равновесия средняя кинетическая энергия в расчете на каждую степень свободы равна k BT 2. Отмечены наивероятнейшие скорости vнв молекул кислорода при этих температурах.

Характерные температуры, при которых возбуждаются вращательная и колебательная степени свободы, находятся из условия k BT E, где E — энергия, приходящаяся на данную степень свободы. При комнатной температуре возбуждаются степени свободы, соответствующие поступательному и вращательному движению молекул водорода.

При этом колебательная степень свободы еще "заморожена", не возбуждается рис. С учетом этого, энергия молекулы водорода может быть записана в виде суммы кинетических энергий поступательного движения центра масс и вращательного движения относительно центра масс, причем момент инерции молекулы относительно оси 3, соединяющей атомы водорода, можно считать пренебрежимо малым J 3 0 :.

Определить частоту ударов w молекул азота о стенку сосуда при температуре T, если концентрация молекул равна n0. Азот считать идеальным газом. Решение Распределение Максвелла определяет отношение среднего числа молекул, обладающих определенными значениями скоростей, к полному числу молекул. Используя зависимость 2. Решение Давление — это отношение нормальной составляющей силы Fn, действующей на площадку, к величине ее площади.

Импульс силы возникает из-за передачи молекулами газа импульса площадке при упругих ударах молекул о площадку см. Во сколько раз должна изменится температура, чтобы максимум функции плотности распределения молекул идеального газа по скоростям уменьшился в раз? Два сосуда имеют одну общую стенку. В обоих сосудах находится идеальный газ при температуре Т. Давления в сосудах р1 и p2 p1 поддерживаются постоянными. В стенке — перегородке имеется малое отверстие, площадь которого.

На какое число молекул N за одну секунду возрастает количество молекул газа в сосуде с меньшим давлением? Какая энергия W переносится за секунду? Сивухин Д. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика. М: Наука. Касандрова О. Пособие по решению задач молекулярной физики. М: Изд-во Московского университета, , раздел I.

N0 молекул идеального газа находятся при температуре Т в закрытом вертикальном цилиндрическом сосуде в поле силы тяжести рис. Высота цилиндра Н, площадь основания S, масса одной молекулы m. Определить: 1 зависимость концентрации молекул газа от высоты; 2 изменение этой зависимости от температуры; 3 положение центра масс газа в зависимости от Т; 4 среднее значение потенциальной энергии в расчете на одну молекулу.

Решение В декартовой системе координат, ось z которой направлена вертикально вверх вдоль оси цилиндра рис. В этом случае элемент объема, в котором молекулы газа обладают одинаковой потенциальной энергией, можно записать в виде:. Идеальный газ, имеющий температуру Т, находится в цилиндрическом сосуде, который вращается вокруг своей оси с угловой скоростью рис.

Радиус цилиндра R, высота H. Найти распределение давления газа вдоль радиуса цилиндрического сосуда, а также давление газа на боковую стенку цилиндра. Число молекул газа в Рис. Закрытый цилиндрический сосуде N0. Масса одной молекулы сосуд, заполненный N0 молекулами m. Силой тяжести пренебречь. Два цилиндрических сосуда находятся на разных высотах в поле силы тяжести и соединены друг с другом тонкой трубкой, объемом которой можно пренебречь по сравнению с объемами сосудов V1 и V2 рис.

Оси цилиндров вертикальны. Высота цилиндров H h, где h — длина трубки, соединяющей сосуды. Полное число молекул идеального одноатомного газа, заполняющего сосуды, равно N0. Температура Т. Два вертикальных цилиндрических сосуда расположены в поле силы тяжести один над другим на расстоянии h и соединены тонкой трубкой, объемом которой можно пренебречь. Сосуды заполнены идеальным газом и имеют объемы V1 и V2.

Высота цилиндров Hh. Будем считать, что температура воздуха не изменяется с высотой изотермическая модель атмосферы , а воздух представляет собой смесь идеальных газов. Найти среднюю потенциальную энергию пот молекулы газа в изотермической земной атмосфере при условии однородности поля силы тяжести.

Оценить высоту изотермической атмосферы, то есть толщину изотермического слоя атмосферы при постоянной плотности воздуха, равной плотности воздуха n 0 у поверхности Земли. Ось координат z направлена перпендикулярно поверхности Земли RЗ — радиус Земли. Темной полоской толщиной dz выделен слой атмосферы. Дисперсная система представляет собой коллоидные частицы, находящиеся в растворителе. Коллоидные частицы обособлены и участвуют в тепловом броуновском движении.

Дисперсная коллоидная система находится в вертикальном цилиндрическом сосуде, вращающемся относительно своей оси с угловой скоростью. Радиус сосуда а. Температура системы Т. Дисперсная коллоидная система находится в поле силы тяжести при температуре Т. В однородном поле при температуре Т находятся частицы, не взаимодействующие друг с другом за исключением абсолютно упругих ударов. Вдоль направления поля на расстоянии h концентрации молекул отличаются в раз.

Теорема о равномерном распределении кинетической энергии по степеням свободы: в состоянии термодинамического равновесия средняя кинетическая энергия в расчете на каждую степень свободы статистической системы равна k BT 2. Броуновское движение — это хаотическое беспорядочное тепловое движение взвешенной в жидкости или газе броуновской частицы под действием ударов молекул окружающей среды.

Броуновская частица имеет размеры, значительно превосходящие размеры молекул среды жидкости или газа , в которой она находится. Причина броуновского движения — флуктуации силы, действующей на броуновскую частицу со стороны молекул среды, возникающие в результате флуктуаций суммарного импульса, передаваемого молекулами среды, ударяющимися о броуновскую частицу.

Вместе с молекулами среды броуновская частица образует единую термодинамическую систему. Броуновская частица движется как поступательно, так и совершает вращательное движения. Рассмотрим только поступательное движение, фиксируя положение центра масс частицы через равные малые промежутки времени t. Интервал t выберем таким, чтобы движение частицы в каждом интервале ti не зависело бы от ее движения в предыдущем интервале ti 1.

Смещение частицы за i-й отрезок времени t характеризуется вектором ri см. Векторы ri образуют ломаную линию, но эта линия не является траекторией броуновской частицы. Общая картина броуновского движения описывается законом Эйнштейна для среднего квадрата смещения частицы x 2 вдоль любого направления x. Если за время между двумя измерениями происходит достаточно большое число столкновений частицы с молекулами, то x 2 пропорционально этому времени t:.

Заметим, что формулы 4. Например, она применима для описания движения одной из молекул жидкости. Броуновская частица находится в среде с коэффициентом сил вязкого трения b. Определите коэффициент диффузии D, входящий в формулу 4. Хаотические силы, действующие на броуновскую частицу со стороны молекул среды, можно представить как сумму сил: вязкого трения и случайной силы f.

Формулы 4. Число частиц в ансамбле, имеющих заданное среднеквадратичное смещение, описывается распределением Гаусса. Приравнивая среднюю энергию тепловых колебаний и энергию кванта колебательного движения, оцените температуру, при которой возбуждаются колебания всех трех типов.

Какой тепловой колебательной энергией обладал бы один моль воды при этой температуре? Предел чувствительности пружинных весов ограничивается тепловым движением пружины. Вычислить ту малую массу m, которая может быть определена при однократном взвешивании на пружинных весах при температуре Т, если жесткость пружины равна. Термодинамическая система — система, состоящая из столь большого числа частиц структурных элементов , что ее равновесное состояние можно описывать усредненными макроскопическими параметрами такими как давление, концентрация и др.

Существуют два основных подхода к изучению термодинамических систем. Первый — это феноменологический подход, основанный на началах общей термодинамики, подход, при котором система рассматривается как сплошная среда и описывается экспериментально определяемыми параметрами. Второй — это статистический подход, рассмотренный в предыдущих главах. Термодинамическое тепловое равновесие — состояние системы, не изменяющееся во времени и не сопровождающееся переносом через систему или между отдельными частями подсистемами системы энергии, вещества, заряда, импульса и т.

Локальное термодинамическое равновесие — это равновесие в каждом физически бесконечно малом объеме малом, но макроскопическом объеме, то есть содержащем большое число частиц , когда температура, плотность и другие термодинамические параметры являются локальными и зависят от времени и пространственной координаты.

Параметры состояния функции состояния — это параметры системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Например, для жидкости и газа с фиксированным числом частиц N к параметрам состояния относятся р давление , Т температура , V объем.

Экстенсивным аддитивным параметром называется параметр, пропорциональный числу частиц системы, то есть параметр, значение которого для всей системы равно сумме значений этого параметра для подсистем данной системы. Например, объем системы V, число частиц N, энтропия S,… Интенсивным параметром однофазной системы называется такая величина, значение которой в состоянии термодинамического равновесия одинаково для системы и ее подсистем.

Интенсивный параметр не зависит от числа частиц в системе. Уравнение состояния в аналитическом виде не может быть получено из законов термодинамики. Оно или находится опытным путем, или выводится методами статистической физики. В общем случае внутренняя энергия является функцией температуры T, объема V, давления p и количества частиц N, образующих систему.

А если в системе остается неизменным и число частиц, то независимых переменных только две. Стационарное состояние — состояние системы, не изменяющееся во времени, но при этом через систему может осуществляться перенос энергии или вещества заряда, импульса и т. Первое начало термодинамики. Теплоемкость Адиабатная теплоизолированная, или адиабатически изолированная система — система, не обменивающаяся теплотой с другими системами.

Открытая система — система, имеющая возможность обмениваться частицами с окружающей средой, система с переменным числом частиц. Идеальный газ — абстрактная модель, описывающая газ как совокупность материальных точек, не взаимодействующих друг с другом за исключением абсолютно упругих соударений молекул, необходимых для установления равновесия в системе. Термодинамический процесс — изменение состояния системы хотя бы одного ее параметра состояния со временем.

Равновесный процесс — непрерывная последовательность равновесных состояний системы, которая может быть представлена на любой диаграмме например, р-V, V-T, T-p и др. Обратимые процессы — абстрактная модель, так как реальные процессы необратимы. Однако реальные процессы можно считать обратимыми, если они происходят достаточно медленно, так что в каждый данный момент времени система находится в состоянии, близком к состоянию термодинамического равновесия.

Обратимый процесс — процесс перехода термодинамической системы из одного состояния в другое, который может протекать как в прямом, так и обратном направлении через те же промежуточные состояния. Равновесный процесс описывается уравнением процесса и некоторыми производными вдоль кривой процесса дифференциальными характеристиками. Уравнение процесса — функциональная зависимость какоголибо параметра системы при изменении другого параметра в ходе равновесного процесса.

Примером изопроцессов, в которых один из термодинамических параметров остается неизменным, являются:. Для проведения изотермического процесса вещество помещается в термостат. Термостат — большая термодинамическая система, параметры которой не изменяются при взаимодействии с исследуемым телом. В основе общей термодинамики лежат три фундаментальных принципа, установленные в результате обобщения экспериментальных данных и называемые началами или законами термодинамики.

Прежде всего, дадим определения некоторых энергетических характеристик термодинамической системы. Внутренняя энергия — функция состояния системы, экстенсивная аддитивная величина. Если в системе не происходит химических превращений, то внутренняя энергия — это энергия хаотического теплового движения: кинетическая энергия движения молекул, потенциальная энергия их взаимодействия, кинетическая энергия движения атомов в молекулах и потенциальная энергия их взаимодействия.

Для системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, внутренняя энергия имеет определенное значение, не зависящее от того, каким путем система пришла в это состояние. Изменение внутренней энергии при бесконечно малых изменениях параметров состояния системы есть полный дифференциал dU, а при переходе из состояния 1 в состояние 2 U12 не зависит от пути процесса, а определяется только значениями внутренней энергии в конечном и начальном состояниях:.

Полная работа сил давления при переходе системы из состояния 1 с объемом V1 в состояние 2 с объемом V2 равна сумме элементарных работ:. Он ставится перед такими физическими характеристиками, которые не могут быть представлены как полные дифференциалы. Такие физические характеристики являются функциями процесса, то есть их величина при переводе системы из одного равновесного состояния в другое зависит от пути перехода.

Но поскольку совершается равновесный процесс, то сила давления в системе уравновешена внешней силой. Первое начало термодинамики — закон изменения внутренней энергии dU уравнение энергетического баланса :. В соответствии с первым началом термодинамики внутренняя энергия изолированной системы не обменивающейся с окружающей средой ни веществом, ни энергией в форме теплоты или работы не изменяется:. Теплота количество теплоты Q — это энергия в форме молекулярного движения, равная изменению внутренней энергии, происходящему без совершения работы, то есть при фиксированных внешних параметрах.

Запаса теплоты и работы, то есть их значений в состоянии равновесия, не существует. Теплота — функция процесса, и значение теплоты при переводе системы из одного равновесного состояния в другое зависит от пути перехода. Обратим внимание на то, что элементарная работа A и элементарная теплота Q не являются полными дифференциалами, а их сумма — изменение внутренней энергии dU является полным дифференциалом. Это означает, что изменение внутренней энергии dU нельзя однозначно разделить на механический A и тепловой Q вклады.

Соотношение этих вкладов зависит от пути перехода, то есть зависит от функции процесса. Внутренняя энергия. При гармонических колебаниях для каждой колебательной степени свободы средняя потенциальная энергия пот равна средней кинетической энергии кин. Независимость внутренней энергии от объема и уравнение состояния в форме уравнения Клапейрона—Менделеева служат основными признаками идеальности газов.

Во-вторых, знак изменения внутренней энергии U идеального газа в каком-либо процессе однозначно определяется знаком изменения температуры T :. Теплоемкость реального вещества. Таким образом, теплоемкость равновесного процесса, в котором участвует реальный газ, выражается соотношением:. В квадратных скобках 5. Поэтому средняя энергия колебаний вдоль одного направления равна k BT.

Осциллятор, находящийся в узле решетки, имеет три колебательные степени свободы и, соответственно, энергию 3k BT. Модель Дебая. В рамках этой модели твердое тело рассматривается как сплошная среда. Тепловые возбуждения в сплошной среде представляют собой стоячие волны, которые могут иметь только определенный набор длин волн i. Условие на длины волн тепловых колебаний в физике твердого тела: на длине кристалла L должно укладываться целое число длин волн:. Длина волны связана с частотой.

Для упругих длинноволновых колебаний закон дисперсии линейный:. В соответствии с уравнениями де-Бройля каждой бегущей волне ставится в соответствие частица, называемая фононом, обладающая энергией Е и импульсом р:. В отличие от электронов, заполнение таких же квантовых состояний фононами происходит иначе. В каждом квантовом состоянии число фононов не ограничено.

Причем оно растет с ростом температуры. Рассмотрим какое-либо одно квантовое состояние с частотой. При температурах k BT среднее число возбужденных фононов n в этом состоянии экспоненциально мало и можно считать, что фононы на данной частоте не возбуждаются. При температуре Т 0 К возбуждаются фононы в состояниях, энергия Гл. Качественная зависимость теплоемкости твердых тел от температуры нормированной на температуру Дебая.

Нагревается или охлаждается газ? Определить теплоемкость и все составляющие энергетического баланса U12, A12, Q12 в этом процессе. Как видно из рисунка, в данном процессе при сжатии газ нагревается. Найдем зависимость T V в процессе. В рамках модели идеального газа определите теплоемкость С V. Идеальный газ в количестве молей расширяется политропически от объема V1 до объема V2 с показателем политропы n.

Температура газа в начальном состоянии Т1. Определите составляющие энергетического баланса U12, A12, Q12 в этом процессе. V, T выразим через параметры начального состояния. Тогда уравнение процесса принимает вид:. Параметры конечного состояния удовлетворяют уравнению состояния и уравнению процесса:. Работа газа при расширении от объема V1 до объема V2 численно равна площади, отмеченной вертикальной штриховкой — для изобарического процесса, горизонтальной штриховкой — для изотермического процесса и косой штриховкой — для адиабатического процесса.

Поршень вдвигается в цилиндр настолько медленно, что вследствие потери теплоты сквозь стенки изменение температуры газа при продвижении поршня в течение всего процесса вдвое меньше, чем было бы при адиабатическом перемещении поршня на такие же расстояния рис. Найти уравнение исследуемого процесса и выяснить, является ли он политропическим. Определить молярную теплоемкость газа в этом процессе.

Параметры начального состояния V0, Т0 известны. Решение Обозначим параметры для адиабатического процесса индексом 1, медленного — индексом 2, начальные состояния в обоих процессах — индексом 0 рис. Проведем качественный анализ. Изобразим оба процесса на T— V a и р—V диаграммах б и сравним характеристики энергетического баланса для обоих процессов. Таким образом, в медленном процессе газ нагревается, отдавая теплоту.

Это означает, что теплоемкость в процессе 2 отрицательна. Уравнение медленного процесса 2 легко получить, используя известное уравнение адиабатического процесса 1 и условие задачи для отношения температур газа в этих процессах:. Численный расчет провести для изохорического и изобарического процессов. Решение Теплоемкость C0 смеси в любом произвольном процессе может быть выражена через молярные теплоемкости С1, С2 отдельных компонентов расчет которых был дан в предыдущих задачах.

Оценить температуру Дебая для свинца и вольфрама см. Температурные зависимости теплоемкости для свинца сплошная кривая и вольфрама штриховая кривая. Температуры Дебая отмечены пунктирными прямыми. Решение Поскольку температура, при которой вычисляются теплоемкости, выше температуры Дебая для обоих веществ, то для вычислений можно использовать закон Дюлонга и Пти. Энергия одного атома как трехмерного осциллятора в узле решетки равна 3k BT, а энергия двухатомной молекулы соли — 6k BT, следовательно, энергия моля соли равна 6RT.

Оцените внутреннюю энергию воздуха в комнате, имеющей размеры 5 4 2, 5 м3. Давление атмосферное. Цилиндрический сосуд расположен горизонтально и разделен поршнем на два равных объема. Длина цилиндра 2, площадь сечения рис. Стенки сосуда теплопроводящие. Температура окружающего воздуха постоянна и равна Т0. В обеих частях цилиндра находится по молей идеального газа. Поршень начинают медленно перемещать. Найдите зависимость работы внешней силы Аex как функцию координаты поршня х.

Трением поршня о стенки цилиндра пренебречь. Теплоемкость Рис. Цилиндрический сосуд, разделенный поршнем на два равных объема. Теплоизолированный цилиндрический сосуд расположен горизонтально и разделен теплопроводящим поршнем на два равных объема. В обеих частях цилиндра при температуре Т0 находится по молей идеального газа, показатель адиабаты которого. Найдите зависимость Т х температуры газа Т от координаты поршня х.

Трением поршня о стенки цилиндра можно пренебречь. Покажите, что работа А идеального газа в политропическом процессе пропорциональна изменению его внутренней энергии U. Показатель адиабаты газа. Термодинамическая вероятность является одной из важнейших характеристик состояния системы. Равновесное состояние. С термодинамической вероятностью связана еще одна характеристика системы — энтропия. Энтропией S системы в состоянии с термодинамической вероятностью называется величина:.

Энтропия — функция состояния равновесного , то есть ее значение для данного состояния не зависит от пути, по которому система пришла в это состояние. Каждому равновесному макросостоянию, которое характеризуется внутренними p, V, T, N и внешними индукция магнитного и напряженность электрического полей параметрами, соответствует свое значение термодинамической вероятности Г, а, следовательно, и энтропии 6. Энтропия — мера упорядоченности системы.

Энтропия тем больше, чем больше. Другими словами, чем больше число доступных микросостояний, тем больше разупорядоченность системы. Если система состоит из двух подсистем, то с каждым из микросостояний 1 первой подсистемы могут реализовываться 2 состояний второй подсистемы. Изолированная система, будучи предоставлена самой себе, стремится к равновесному состоянию, соответствующему максимуму термодинамической вероятности. Это означает, что в такой системе все происходящие внутри нее самопроизвольные процессы могут приводить только к возрастанию энтропии: система переходит к состоянию с максимальным значением энтропии при заданных внешних условиях второе начало термодинамики.

Энтропия изолированной системы не убывает со временем — такова краткая формулировка второго начала термодинамики. Таким образом, второе начало термодинамики определяет направление самопроизвольных необратимых процессов, для которых dS 0, 6. Существует также формулировка второго начала термодинамики в виде утверждения, называемого принципом Кельвина: невозможно создание циклического устройства вечного двигателя второго рода , способного всю получаемую от нагревателя тепловую энергию преобразовать в работу.

При этом обязательно часть теплоты должна быть передана холодильнику. Передача теплоты холодильнику часто называется компенсацией. Третьей эквивалентной формулировкой второго начала служит формулировка Клаузиуса: невозможен циклический процесс, единственным результатом которого была бы передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.

Второй закон термодинамики указывает направление процессов но не дает информации о скорости процессов и в то же время имеет статистический характер, то есть не является абсолютным законом. В изолированных макроскопических системах самопроизвольные процессы с уменьшением энтропии могут идти, но они маловероятны.

К таким процессам можно отнести флуктуации плотности вещества, возникающие в результате хаотического движения молекул, которые становятся особенно значительными около критической точки. В обратимых процессах, квазистатических, то есть проходящих через ряд равновесных состояний, энтропия как и термодинамическая вероятность Г может возрастать, убывать или оставаться неизменной.

При необратимых процессах к равновесным состояниям можно отнести только начальное 1 и конечное 2 состояния. Поэтому только для этих состояний можно указать определенные значения энтропии S1 и S2. Энтропия любой равновесной системы стремится к нулю при стремлении к нулю температуры: S 0.

Строго говоря, постулат справедлив только для идеальных кристаллических тел, не имеющих дефектов, примесей и т. Для каждого макросостояния энтропия определяет количество информации, недостающее для полного описания системы, то есть детального описания микросостояний системы. Один бит информации содержится в сообщении о событии, которое имело только 2 возможных исхода. Например, сообщение о выпадении монеты решкой вверх содержит один бит информации. Первое и второе начала термодинамики имеют границы применимости.

Нижняя граница связана с неприменимостью термодинамики к микросистемам. Соотношение 6. Энтропия смешения. Теорема Гиббса для энтропии газовой смеси: энтропия смеси идеальных газов равна сумме энтропий каждого газа в отдельности, как если бы каждый газ один при данной температуре занимал весь объем. Определите изменение энтропии. Решение Так как сосуд теплоизолированный, то уравнение теплового баланса имеет вид:.

Установившуюся температуру Т0 находим из уравнения 6. Определяем значение yi, соответствующие серединам интервалов. Например, для затемненного на рис. Сравните изменение энтропии в данном процессе с изменениями в процессах изобарического, изотермического и обратимого адиабатического расширения. Один моль идеального одноатомного газа равновесным обратимым процессом переводят из состояния 1 p1,V1 в состояние 3 с объемом V2V1: первый раз - изобарически процесс 1—3 , а второй раз — сначала по изотерме 1—2, а затем по изохоре 2— 3 рис.

Определить изменение энтропии на всех этапах в обоих процессах. Два равновесных процесса 13 и сплошные линии перевода идеального газа из состояния 1 в состояние 3. Изотермы — пунктирные линии, адиабаты - штрихпунктирные линии. Решение Параметры состояний 1, 2, 3 можно определить, используя уравнения процессов и уравнение состояний идеального газа:.

Зависимость энтропии от температуры а , объема б и давления в в процессах, изображенных на р - V диаграмме рис. Недеформируемый, теплоизолированный от окружающей среды цилиндрический сосуд состоит из двух одинаковых секций объемом V0 каждая. Секции отделены друг от друга невесомым поршнем-перегородкой, который может перемещаться без трения. Первая секция заполнена одним молем идеального газа, во Рис. Невесомый поршень разделяет второй секции — вакуум цилиндрический, теплоизолированный от рис.

A поршень получает возможность свободно перемещаться, и происходит самопроизвольное расширение газа — процесс Гей-Люссака. Решение Процесс А является необратимым, поэтому для описания такого процесса нельзя использовать равновесные термодинамические параметры, такие как p, V, T, S. Процессы расширения идеального газа в пустоту от объема V1 до объема V2 на р-V и Т-S диаграммах: обратимый адиабатический процесс 13 сплошная линия и необратимый адиабатический 12 волнистая линия.

Недеформируемый цилиндрический сосуд состоит из двух одинаковых секций объемом V0 каждая. Секции отделены друг от друга невесомым поршнем, который может перемещаться без трения. Первая секция заполнена одним молем идеального газа термодинамическая система А , во второй секции - вакуум. Сосуд помещен в термостат термодинамическая система АТ с температурой Т0, температура и объем которого не изменяются при обмене теплотой с выделенной системой рис. Изменение энтропии в процессе можно найти, используя известные параметры начального и конечного состояний 6.

Количество теплоты, передаваемое термостатом, не зависит от вида процесса обратимый или необратимый , так как связано только с изменением внутренней энергии термостата. Как и в процессе I, S II определяется также по параметрам и начального и конечного состояний:.

Один моль идеального одноатомного газа находится в объеме V1 цилиндрического сосуда, описанного в предыдущей задаче 6. После этого теплоизоляция снимается, и сосуд вновь обретает тепловой контакт с термостатом с температурой Т1 процесс 3—1. Система возвращается в исходное состояние. Определить изменение энтропии Sik и температуры Tik, а также составляющие энергетического баланса U ik, Aik, Qik и приведенную теплоk Q ту на каждом из участков циклического процесса и за весь T i цикл.

Если использовать также результаты решения задач 6. Теплоизолированные сосуды заполнены разными газами в количестве соответственно 1 и 2 молей при одинаковых температурах и давлениях. Сосуды соединены друг с другом тонкой трубкой с краном рис. Кран открывают, и газы перемешиваются. Определить изменение энтропии системы. Газы считать идеальными. Второе и третье начала термодинамики Рис. Теплоизолированные сосуды, имеющие объемы V1 и V2, соединены друг с другом тонкой трубкой с краном и заполнены разными газами.

Один моль идеального одноатомного газа изотермически расширяется от объема V1 до V2. Убедитесь, что при вычислении изменения энтропии использование статистического и термодинамического определений энтропии приводит к одинаковым результатам. Какое количество теплоты следует сообщить макроскопической системе в изотермическом процессе при температуре Т0, чтобы увеличить термодинамическую вероятность состояния в раз?

Газ считать идеальным. Как изменится энтропия идеального газа при одновременном уменьшении объема в n раз и увеличении давления во столько же раз? Идеальный газ в исходном состоянии при температуре Т1, имевший энтропию S1, переходит в состояние с энтропией S2 S1 при 1 изотермическом, 2 изобарическом и 3 изохорическом обратимых процессах. Изобразите на S—Т диаграмме зависимость энтропии от температуры в этих процессах. Идеальный газ находившийся в исходном состоянии с энтропией S1 при температуре Т1, переходит в состояние с температурой T2 T1 при 1 изобарическом, 2 изохорическом и.

Изобразите процессы на p—V диаграмме и определите графически, в каком процессе S больше. Большинство задач, приведенных в пособии, предлагалось на физических олимпиадах и вступительных экзаменах по физике в ведущих вузах страны. Многие задачи составлены автором. В конце книги помещены ответы к задачам, а также решения некоторых задач.

Скачать в zip 3,6 Mb. Похожие учебники:. Методика решения задач по физике в средней школе - Каменецкий С. Как решать задачи по физике - Сперанский Н. Руководство к решению задач по курсу общей физики - Фирганг Е. Комментариев 0.

Закладка в тексте

Какой из графиков на рисунке 2 является графиком изотермического процесса комнатной температуре. Теплоёмкость виды теплоёмкости средняя и 1 1. Тепловой закон Нернста Лекция 6. Меньший сосуд охладили до К. Тесты для самостоятельного решения часть теплоты Работа, совершаемаягазом. Найти давление Р газа, которое моль одноатомного газа при температуре, если средняя квадратичная скорость Подробнее. Формула Больцмана характеризует распределение частиц. Какие графики на рисунках представляют физики, изучающий свойства вещества на. КЛ 2 Вариант 4 1. Пыркин Цель работы: проверка выполнения закона Бойля-Мариотта для воздуха при.

Методика решения задач по термодинамике. Часть 1

примеры, иллюстрирующие основные понятия раздела «Молекулярная физика и классической физики, так и задач с технической направленностью;. Работа по теме: п_дручник - Глава: Примеры решения задач к разделу «Молекулярная физика и термодинамика». приобрести навыки решения задач молекулярной физики и термодинами- дачи, является «Методика решения задач», которое составлено с таким.

202 203 204 205 206

Так же читайте:

  • Решение онлайн задач бесплатно по физик
  • Задачи по термодинамике из егэ с решениями
  • Методические указания по решению задач математического анализа
  • Презентация по математике решение задач на движение
  • мышление в решении математических задач

    One thought on Методика решения задач по физике молекулярная физика

    • Карпов Александр Валерьевич says:

      решите задачу составляя выражение прямоугольный участок земли

    Leave a Reply

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    You may use these HTML tags and attributes:

    <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>