Классы
Предметы

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (Ерюткин Е.С.)

Этот видеоурок доступен по абонементу
Подробнее об абонементе, платных и бесплатных уроках

У вас уже есть абонемент? Войти

Оплатить абонементот 75 руб. в месяц
У вас уже есть абонемент? Войти
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (Ерюткин Е.С.)

Как уже было сказано ранее, начиная с этого урока, мы приступаем к изучению только газов. На прошлом уроке мы дали представление о способах количественного описания некой порции вещества. Сейчас же мы начнём описывать газ со стороны его качественных характеристик (микро- и макропараметров). Мы сформулируем понятие об идеальном газе, опишем его параметры и введём соотношение, связывающее эти параметры (основное уравнение МКТ).

Идеальный газ

Изучение любой области физики всегда начинается с введения некой модели, в рамках которой идет изучение в дальнейшем. Например, когда мы изучали кинематику, моделью тела была материальная точка, когда изучали планетарные движения, планеты принимались за сферы и т. д. Как вы уже догадались, модель никогда не будет соответствовать реально происходящим процессам, но часто она очень сильно приближается к этому соответствию.

Молекулярная физика, и в частности МКТ, не является исключением. Над проблемой описания модели работали многие учёные, начиная с восемнадцатого века: М. Ломоносов, Д. Джоуль, Р. Клаузиус (Рис. 1). Последний, собственно, и ввёл в 1857 году модель идеального газа.

Рис. 1. Джеймс Джоуль, Михаил Ломоносов, Рудольф Клаузиус соответственно

Определение. Идеальный газ – модель газа, в рамках которого молекулы и атомы газа представлены в виде очень маленьких (исчезающих размеров) упругих шариков, которые не взаимодействуют друг с другом (без непосредственного контакта), а только сталкиваются (см. Рис. 2).

Следует отметить, что разреженный водород (под очень маленьким давлением) практически полностью удовлетворяет модели идеального газа.

Рис. 2. (Источник)

Микро- и макропараметры газа

Теперь можно приступить к описанию параметров идеального газа. Они делятся на две группы:

 Параметры идеального газа       

 

То есть микропараметры описывают состояние отдельно взятой частицы (микротела), а макропараметры – состояние всей порции газа (макротела). Запишем теперь соотношение, связывающее одни параметры с другими, или же основное уравнение МКТ:

Здесь:  - средняя скорость движения частиц;

Определение.  – концентрация частиц газа – количество частиц, приходящихся на единицу объёма; ; единица измерения – .

3. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории

Таким образом, основное уравнение МКТ вводит нам прямо пропорциональную зависимость макропараметра давления от микропараметров массы молекулы и средней скорости движения в квадрате. То есть чем тяжелее частицы и чем больше их скорости, тем сильнее они врезаются в стенки сосуда и тем большее оказывают давление.

Возможны и другие формы записи этого уравнения, если вспомнить некоторые формулы из более ранних разделов физики:

 - средняя кинетическая энергия поступательного движения

Или же:

 – плотность газа

На следующем уроке мы займёмся решением задач на тему основного уравнения молекулярно-кинетической теории.

 

Список литературы

  1. Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Молекулярная физика. Термодинамика. – М.: Дрофа, 2010.
  2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Илекса, 2005.
  3. Касьянов В.А. Физика 10 класс. – М.: Дрофа, 2010.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Narod.ru (Источник).
  2. Youtube (Источник).
  3. Идеальный_газ_-_модел (Источник).

 

Домашнее задание

  1. Стр. 65: №  469–473. Физика. Задачник. 10-11 классы.  Рымкевич А.П. – М.: Дрофа, 2013. (Источник)
  2. Почему с увеличением массы молекул увеличивается давление?
  3. Почему модель идеального газа не соответствует действительности?
  4. Воздух состоит в основном из азота и кислорода. Концентрация какого газа больше?
  5. *Почему, говоря о микропараметрах идеального газа, мы указываем только кинетическую энергию молекулы и не указываем потенциальную?