Бром Л.Н. Физика (Механика. Молекулярная физика. Термодинамика. Жидкости). Часть 1 - файл n1.doc

Бром Л.Н. Физика (Механика. Молекулярная физика. Термодинамика. Жидкости). Часть 1
скачать (3237 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3237kb.03.11.2012 09:15скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8

3.2. Математический и физический маятники



Математический маятникматериальная точка, подвешенная на невесомой, нерастяжимой нити длиной ℓ, совершающая гармонические колебания под действием силы тяжести – это идеализированная система.

Период колебания математического маятника (м.м):



отсюда видно, что он не зависит от массы маятника, а зависит от длины ℓ.

Примером математического маятника может служить небольшой тяжёлый шарик, подвешенной на тонкой длинной нити.



Физический маятник – массивное твердое тело, совершающее под действием силы тяжести гармонические колебания, относительно оси, не проходящей через центр масс тела.

Период колебания физического маятника:



где Lприведенная длина физического маятника, которая представляет собой отношение момента инерции маятника к произведению массы на расстояние от оси вращения до центра тяжести.

(11)

Рассмотрим физический маятник в виде однородного стержня, длиной ℓ, колеблющегося относительно оси, проходящей через один из концов, и найдем период колебаний этого маятника.





Момент инерции найдем по теореме Штейнера:

где

Тогда

Его приведённая длина L будет:



Подставим это значение в формулу периода колебания, получим:



4. Основы молекулярной физики и термодинамики



Молекулярная физика неразрывно связана с теорией строения вещества, называемой молекулярно – кинетической теорией (МКТ).

В основе МКТ лежат следующие положения:

  1. Все вещества состоят из атомов и молекул.

  2. Эти частицы находятся в непрерывном хаотическом движении.

  3. Частицы взаимодействуют между собой.


4.1. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ



В молекулярной физике, пользуются моделью идеального газа. Он обладает следующими свойствами:

- размеры молекул пренебрежимо малы, так, что собственным объемом молекул газа можно пренебречь.

- между молекулами отсутствуют силы взаимодействия, так как молекулы находятся на расстояниях, превышающих расстояние межмолекулярного взаимодействия. Следовательно потенциальная энергия равна нулю Е пот. = 0.

- столкновения между молекулами и со стенками сосудов считаются абсолютно упругими.

Состояние некоторой массы газа характеризуется параметрами состояния:

P – давлением

V – объемом

T – термодинамической температурой

При хаотическом движении молекулы газа сталкиваются между собой и со стенками сосуда. Механическое действие этих ударов о стенки воспринимается как давление газа.

Давление – численно равно силе, действующей перпендикулярно на единицу площади поверхности.

или (1)

«СИ» [ P ] = H / м2 = Па

Величина нормального атмосферного давления равна:

Ро = 1 атм = 760 мм ртутного столба = 1,013 . 105 Па.

В настоящее время применяются две температурные шкалы: Термодинамическая [Т] = К – (Кельвин). Практическая – [t] – С0 .

Связь между ними: T = 273 + t0 C

T = ОК (t = - 273 t0 C)абсолютный нуль температуры.

Уравнение состояния идеального газауравнение, связывающее параметры идеального газа с его массой m (уравнение Клапейрона - Менделеева).

(2)

где ? – молярная масса газа [ ? ] = кг/моль.

– количество молей вещества. [] = моль.

– универсальная газовая постоянная.

Известно, что в одном моле различных веществ содержится одинаковое количество молекул NA число Авогадро:



Постоянные R и NA связаны между собой еще одной постоянной величиной – постоянной Больцмана

R = k . NA (3)

Основное уравнение молекулярно – кинетической теории – уравнение, связывающее давление газа со средней кинетической энергией поступательного движения молекул (следовательно, и со средней скоростью движения молекул). Оно имеет вид:

(4)

где концентрация молекул – это число молекул в единице объёма.

средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы.

Применим уравнение Клапейрона – Менделеева для одного моля идеального газа, т.е. если и V = V?;

тогда: P . V? = RT; ?

но R= k . NA, заменив, получим: , т.к – концентрация молекул.

Таким образом,

(5)

- давление идеального газа прямопропорционально концентрации молекул (n0) и термодинамической температуре (T).

Формула (5) представляет собой одну из разновидностей основного уравнения МКТ.

Приравнивая (4) и (5) получим:



отсюда:

(6)

- Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы прямопропорционально термодинамической температуре.

Если Т=0 , то и средняя кинетическая энергия равна нулю, а следовательно и давление равно 0.

Таким образом, термодинамическая температура является мерой средней кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа.

В этом физический смысл температуры (термодинамической).

1   2   3   4   5   6   7   8


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации