Módszertani útmutató a molekuláris fizika és termodinamika
Az egész fejlesztés a fizika fő témája a tanulmány volt az anyag szerkezetét. A különböző szinteken a tudomány fejlődésének különböző, és alapvető ismereteket az anyag szerkezetét. A fejlesztés a tanítás a termikus jelenségek molekuláris-kinetikai elmélet jött létre a fizikában. Az alapvető helyzete ezt az elméletet az a felismerés, hogy minden anyag áll apró részecskék, úgynevezett molekulák, amelyek állandó mozgásban van. Mivel nagyon kis molekulák méretét (körülbelül 10 -8 cm) az anyag egy hatalmas mennyiségben. Például, 1 cm3 levegő normális körülmények között tartalmaz 2,7 10 19 molekulák. Ezért alkalmazása a mechanika törvényei találni egy makro mikroszkopikus jellemzők, vagyis a koordinátákat és az impulzusok minden molekula, teljesen értelmetlen. Ahhoz, hogy tanulmányozza a makro szükségünk van más megközelítéseket.
Fizikai tulajdonságai álló rendszerek egy hatalmas számú részecske (atomok és molekulák) a tárgya a vizsgálat molekuláris fizika.
A tanulmány a molekuláris fizika és a termodinamika, meg kell közvetíteni, hogy a hallgatók a következő rendelkezések lépnek:
1. A válasz a sok kérdésre nem elég tudni, hogy a viselkedést az egyes molekulák, hanem csak makroszkopikus paraméterek helyzetét jellemző az egész rendszer. Az ilyen paraméterek, például a hangerőt a rendszer, annak tömegét, teljes energia. Ha a rendszer egyensúlyban van, az is jellemzi, paramétereket, mint például nyomás és hőmérséklet. Az értékek a makroszkopikus paraméterek nem határozza meg a viselkedését az egyes molekulák, és az átlagos eredmény, ami a kombinált mozgását, vagyis az átlagos értékeket a mikroszkopikus paraméterek.
2. A probléma molekuláris kinetikai elmélet lényege, hogy az makroszkopikus paramétereket a rendszer az átlagértékek mikroszkopikus mennyiségben és egy eljárás ezek számítási átlagértékek alapján a törvények a mozgás az egyes részecskék. Ez a megközelítés érvényes gázrendszerek. Például egy mól ideális gáz molekuláris kinetikai elmélet kapcsolatot létesít a termék közötti két makroszkopikus paraméterek - P nyomás, és a moláris mennyiség - és az átlagos értéket mikroszkopikus E paramétert - kinetikus energia a random hő mozgását egy molekula:
ahol - az Avogadro-állandó.
3. A történelem során egy másik megközelítés a tanulmány a rendszer, amely egy nagy részecskék számát, amelyben a kapcsolatok a különböző makroszkopikus paraméterek végezzük empirikusan. Például egy mól ideális gáz kísérletben létrehozza a következő kapcsolat a három makroszkopikus paraméterek - nyomás, moláris mennyiség és termodinamikai gázhőmérséklet:
ahol R - gázállandó. Ez empirikus megközelítés jellemző a termodinamika.
Keretében a termodinamika nem fedi mély fizikai jelentősége makroszkopikus paramétereinek a rendszer, hogy van, ezek viszonya a átlagértékei mikroszkopikus paramétereit. Azonban, mivel ez a körülmény az alapvető termodinamikai törvények által létrehozott tapasztalat, jellemző a nagy közösség, és valamennyi, a makroszkopikus rendszerek, függetlenül attól, hogy a jellemzőit a belső szerkezetét.
4. A legteljesebb képet a tulajdonságok nagyszámú részecske rendszerek lehetővé megosztását a termodinamika és statisztikus mechanika. Például, összehasonlítása az (1) és (2) lehetővé teszi, hogy létrehozza a fizikai jelentését makroszkopikus paraméter - termodinamikai hőmérséklet T.
és még kap egy kényelmes kifejezést az ideális gáz nyomása
Így, az ideális gáz nyomása határozza meg az átlagos részecskék száma egységnyi térfogatú, n és a termodinamikai hőmérséklet.
Kísérleti tények: megfigyelése Brown-mozgás, a összenyomhatósága gázok, nedvesítő folyadékot határán egy szilárd test, diffúzió, hővezetés és egyéb jelenségek.
Fogalmak: molekula mol, hő, nyomás, térfogat, hőmérséklet, belső energia, termikus egyensúly, a gáz, folyadék, szilárd anyag, hőerőgépek, Carnot-ciklus, entrópia, fázisátalakulások.
A törvények és egyenletek. állapotegyenlet az ideális gáz; törvény gázelosztásra molekuláris sebességek (Maxwell elosztás); Az első és második főtétele, azt a hipotézist, az energia egyenletes elosztásban szabadsági fokok, Clausius egyenlőtlenség, az elv az entrópia növekszik.