Макроскопическая система и характеристики ее состояния кратко

Обновлено: 30.06.2024

Термодинамический метод изучает свойства тел, не вдаваясь в их микроскопическую структуру, а опираясь на фундаментальные законы ( начала термодинамики), установленные обобщением экспериментальных фактов. Состояние термодинамической системы будет равновесным, если все параметры cостояния имеют определенные значения, не изменяющиеся с течением времени.

Макроскопическое Состояние (Макросостояние) Системы

Макроскопическое Состояние (Макросостояние) Системы определяется значениями ее термодинамических параметров: давления p, температуры Т, удельного объема v, внутренней энергии U и т. п. Для определения макроскопического состояния однокомпонентной системы достаточно знать значения любых 2 независимых параметров (напр., Т и p или Т и v).

Макроскопические параметры: масса системы, объем системы, температура системы, количества вещества в системе, давление системы на внешние тела, внутренняя энергия системы.

Уравнение состояния — уравнение, связывающее между собой термодинамические (макроскопические) параметры системы, такие, как температура, давление, объём, химический потенциал и др. Уравнение состояния можно написать всегда, когда можно применять термодинамическое описание явлений. При этом реальные уравнения состояний реальных веществ могут быть крайне сложными.

Состояние термодинамического равновесия системы частиц. Тепловое движение.

Согласно опыту любая замкнутая система, состоящая из большого числа взаимодействующих частиц, с течением времени самопроизвольно переходит в особое конечное состояние, которое называется термодинамическим равновесием. Состояние термодинамического равновесия является устойчивым относительно малых возмущений как начальных условий, так и самого конечного состояния. Вывод о существовании равновесного состояния термодинамической системы иногда называют нулевым началом термодинамики. Следует отметить, что переход системы в состояние термодинамического равновесия не может быть описан только на основе законов механического движения отдельной частицы. Иными словами, временная динамика такой системы частиц в целом имеет качественные отличия от динамики отдельной частицы.

В состоянии термодинамического равновесия частицы совершают особое движение, которое называется тепловым. Тепловое движение сложных составных частиц может быть поступательным, вращательным и колебательным. Интенсивность любого теплового движения характеризуется с помощью макроскопической величины, называемой температурой. В состоянии термодинамического равновесия температура T одинакова для всех макроскопических частей системы (условие теплового равновесия), что обеспечивает отсутствие теплообмена между макроскопическими частями системы. В Международной системе единиц СИ температура измеряется в кельвинах (K).

Модель идеального газа. Температура. Давление. Уравнение Клапейрона-Менделеева.

Модель идеального газа

Абстрактная модель, отражающая существенные черты явления, аналогичная материальной точке.

1. Молекулы (или атомы) газа не имеют собственного объема, то есть рассматриваются как материальные точки.

2. Силы взаимодействия между атомами и молекулами идеального газа пренебрежимо малы. Поэтому потенциальной энергией взаимодействия можно пренебречь. Отсюда, внутренняя энергия идеального газа – сумма кинетических энергий хаотического движения всех молекул. Взаимодействие же молекул сводится к упругим столкновениям.

Справедливо для газов в разреженном состоянии. Отсюда – идеальный газ: система невзаимодействующих материальных точек.

Температура

Если два тела находятся в состоянии термодинамического равновесия, то есть не обмениваются энергией путем теплопередачи, то этим телам приписывается одинаковая температура. Температура– физическая величина, характеризующая степень нагретости тел и определяет направление передачи тепла. Если между телами происходит направленный теплообмен, то телу отдающему энергию приписывают большую температурупо сравнению с телом, получающим тепловую энергию.

В физике и технике за абсолютную шкалу температур принята шкала Кельвина, названная в честь знаменитого английского физика, лорда Кельвина.

1 К - одна из основных единиц системы СИ. Кроме того, используются и другие шкалы:

- шкала Фаренгейта (немецкий физик 1724г) – точка таяния льда 32°F, точка кипения воды 212°F.

- шкала Цельсия (шведский физик 1742г) – точка таянья льда 0°С, точка кипения воды 100°С. 0°С = 273,15 К.

Давление

Давление газа – есть следствие столкновения газовых молекул со стенками сосуда. Именно давление чаще всего является единственным сигналом присутствия газа. Находящиеся под давлением газ или жидкость действуют с некоторой силой на любую поверхность, ограничивающую их объем. В этом случае сила действует по нормали к ограничивающей объем поверхности. Давление на поверхности равно:

где ΔF–сила, действующая на поверхность площадь ΔS.

Внутреннее давление является одним и тем же во всех направлениях, и, во всем объеме независимо от формы сосуда. Этот результат называется законом Паскаля: если к некоторой части поверхности, ограничивающей газ или жидкость, приложено давление P_{0 ,} то оно одинаково передается любой части этой поверхности.

Уравнение Клапейрона-Менделеева:

Термодинамический метод изучает свойства тел, не вдаваясь в их микроскопическую структуру, а опираясь на фундаментальные законы ( начала термодинамики), установленные обобщением экспериментальных фактов. Состояние термодинамической системы будет равновесным, если все параметры cостояния имеют определенные значения, не изменяющиеся с течением времени.

Макроскопическое Состояние (Макросостояние) Системы

Макроскопическое Состояние (Макросостояние) Системы определяется значениями ее термодинамических параметров: давления p, температуры Т, удельного объема v, внутренней энергии U и т. п. Для определения макроскопического состояния однокомпонентной системы достаточно знать значения любых 2 независимых параметров (напр., Т и p или Т и v).

Макроскопические параметры: масса системы, объем системы, температура системы, количества вещества в системе, давление системы на внешние тела, внутренняя энергия системы.

Уравнение состояния — уравнение, связывающее между собой термодинамические (макроскопические) параметры системы, такие, как температура, давление, объём, химический потенциал и др. Уравнение состояния можно написать всегда, когда можно применять термодинамическое описание явлений. При этом реальные уравнения состояний реальных веществ могут быть крайне сложными.

Состояние термодинамического равновесия системы частиц. Тепловое движение.

Согласно опыту любая замкнутая система, состоящая из большого числа взаимодействующих частиц, с течением времени самопроизвольно переходит в особое конечное состояние, которое называется термодинамическим равновесием. Состояние термодинамического равновесия является устойчивым относительно малых возмущений как начальных условий, так и самого конечного состояния. Вывод о существовании равновесного состояния термодинамической системы иногда называют нулевым началом термодинамики. Следует отметить, что переход системы в состояние термодинамического равновесия не может быть описан только на основе законов механического движения отдельной частицы. Иными словами, временная динамика такой системы частиц в целом имеет качественные отличия от динамики отдельной частицы.

В состоянии термодинамического равновесия частицы совершают особое движение, которое называется тепловым. Тепловое движение сложных составных частиц может быть поступательным, вращательным и колебательным. Интенсивность любого теплового движения характеризуется с помощью макроскопической величины, называемой температурой. В состоянии термодинамического равновесия температура T одинакова для всех макроскопических частей системы (условие теплового равновесия), что обеспечивает отсутствие теплообмена между макроскопическими частями системы. В Международной системе единиц СИ температура измеряется в кельвинах (K).

Модель идеального газа. Температура. Давление. Уравнение Клапейрона-Менделеева.

Модель идеального газа

Абстрактная модель, отражающая существенные черты явления, аналогичная материальной точке.

1. Молекулы (или атомы) газа не имеют собственного объема, то есть рассматриваются как материальные точки.

2. Силы взаимодействия между атомами и молекулами идеального газа пренебрежимо малы. Поэтому потенциальной энергией взаимодействия можно пренебречь. Отсюда, внутренняя энергия идеального газа – сумма кинетических энергий хаотического движения всех молекул. Взаимодействие же молекул сводится к упругим столкновениям.

Справедливо для газов в разреженном состоянии. Отсюда – идеальный газ: система невзаимодействующих материальных точек.

Температура

Если два тела находятся в состоянии термодинамического равновесия, то есть не обмениваются энергией путем теплопередачи, то этим телам приписывается одинаковая температура. Температура– физическая величина, характеризующая степень нагретости тел и определяет направление передачи тепла. Если между телами происходит направленный теплообмен, то телу отдающему энергию приписывают большую температурупо сравнению с телом, получающим тепловую энергию.

В физике и технике за абсолютную шкалу температур принята шкала Кельвина, названная в честь знаменитого английского физика, лорда Кельвина.

1 К - одна из основных единиц системы СИ. Кроме того, используются и другие шкалы:

- шкала Фаренгейта (немецкий физик 1724г) – точка таяния льда 32°F, точка кипения воды 212°F.

- шкала Цельсия (шведский физик 1742г) – точка таянья льда 0°С, точка кипения воды 100°С. 0°С = 273,15 К.

Давление

Давление газа – есть следствие столкновения газовых молекул со стенками сосуда. Именно давление чаще всего является единственным сигналом присутствия газа. Находящиеся под давлением газ или жидкость действуют с некоторой силой на любую поверхность, ограничивающую их объем. В этом случае сила действует по нормали к ограничивающей объем поверхности. Давление на поверхности равно:

где ΔF–сила, действующая на поверхность площадь ΔS.

Внутреннее давление является одним и тем же во всех направлениях, и, во всем объеме независимо от формы сосуда. Этот результат называется законом Паскаля: если к некоторой части поверхности, ограничивающей газ или жидкость, приложено давление P_{0 ,} то оно одинаково передается любой части этой поверхности.

Уравнение Клапейрона-Менделеева:

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

МАКРОСКОПИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЕ СОСТОЯНИЯ. АТОМЫ И МОЛЕКУЛЫ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Любое тело – твердое, жидкое, газообразное – состоит из огромного числа частиц, которые находятся в непрерывном, хаотическом движении и взаимодействуют между собой.

Тела, состоящие из очень большого числа частиц: атомов, молекул, ионов, называют макроскопическими телами или макроскопическими системами.

газ в баллоне, жидкость в сосуде, твердое тело

Молекулярная физика – раздел физики, в котором изучают физические свойства макроскопических тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их внутреннего строения.

Состояние механической системы характеризуется параметрами состояния, к которым относятся координата и импульс. При изменении состояния системы параметры изменяются. Их значение в любой момент времени можно однозначно определить, если известны параметры начального состояния системы и закон их изменения.

Параметры состояния системы, которые характеризуют состояние системы как целого – объем, давление, температура.

В основе молекулярной физики лежат 2 теории: термодинамика и МКТ.

Все вещества состоят из частиц, между которыми есть промежутки

Частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом движении

Частицы вещества взаимодействуют между собой; между ними действуют силы притяжения и отталкивания

Экспериментальные обоснования существования молекул и атомов

М.В. Ломоносов – считал, что все тела состоят из элементов – наименьших неделимых частиц

Джон дальтон (1766 - 1844). В 1803 установил закон кратных отношений.

Простейшие молекулы 10 ^-10 м

Органические соединения 10 ^ -9 м

Белковые соединения 10^-8,10^-7 м

При расчетах часто пользуются понятием относительной молекулярной массы.

Относительная молекулярная масса – величина, равная отношению массы молекулы данного вещества к 1/12 массы атома углерода.

количеством вещества называют величину, равную отношению числа молекул или атомов в данном теле к числу атомов в 0,012 кг углерода.

один моль – количество вещества.

Молярная масса – масса количества вещества 1 моль.

Концентрация молекул. Постоянная Авогадро

Число молекул в единице объема называют концентрацией.

один моль любого вещества содержит одинаковое число молекул. Это число называют постоянной Авогадро.

Постоянная Авогадро – число молекул или атомов в количестве вещества 1 моль.

Краткое описание документа:

МАКРОСКОПИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЕ СОСТОЯНИЯ. АТОМЫ И МОЛЕКУЛЫ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Любое тело – твердое, жидкое, газообразное – состоит из огромного числа частиц, которые находятся в непрерывном, хаотическом движении и взаимодействуют между собой.

Тела, состоящие из очень большого числа частиц: атомов, молекул, ионов, называют макроскопическими телами или макроскопическими системами.

газ в баллоне, жидкость в сосуде, твердое тело

Молекулярная физика – раздел физики, в котором изучают физические свойства макроскопических тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их внутреннего строения.

Состояние механической системы характеризуется параметрами состояния, к которым относятся координата и импульс. При изменении состояния системы параметры изменяются. Их значение в любой момент времени можно однозначно определить, если известны параметры начального состояния системы и закон их изменения.

Параметры состояния системы, которые характеризуют состояние системы как целого – объем, давление, температура.

В основе молекулярной физики лежат 2 теории: термодинамика и МКТ.

1. Положения МКТ

· Все вещества состоят из частиц, между которыми есть промежутки

· Частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом движении

· Частицы вещества взаимодействуют между собой; между ними действуют силы притяжения и отталкивания

2. Экспериментальные обоснования существования молекул и атомов

· М.В. Ломоносов – считал, что все тела состоят из элементов – наименьших неделимых частиц

· Джон дальтон (1766 - 1844). В 1803 установил закон кратных отношений.

3. Размеры молекул

· Простейшие молекулы 10 ^-10 м

· Органические соединения 10 ^ -9 м

· Белковые соединения 10^-8,10^-7 м

4. Масса молекул

При расчетах часто пользуются понятием относительной молекулярной массы.

Относительная молекулярная масса – величина, равная отношению массы молекулы данного вещества к 1/12 массы атома углерода.

5. Количество вещества

количеством вещества называют величину, равную отношению числа молекул или атомов в данном теле к числу атомов в 0,012 кг углерода.

один моль – количество вещества.

6. Молярная масса

Молярная масса – масса количества вещества 1 моль.

7. Концентрация молекул. Постоянная Авогадро

Число молекул в единице объема называют концентрацией.

один моль любого вещества содержит одинаковое число молекул. Это число называют постоянной Авогадро.

Постоянная Авогадро – число молекул или атомов в количестве вещества 1 моль.

Презентация для уроков физики в 10 классе. Характеристики состояния макроскопической системы.

§19. макроскопическая система и характеристики ее состояния

1. Макроскопическая система

Любое тело – твердое, жидкое, газообразное – состоит из огромного числа частиц, которые находятся в непрерывном, хаотическом движении и взаимодействуют между собой.

Макроскопическое тело (макроскопическая система) – тела, состоящие из очень большого числа частиц: атомов, молекул, ионов.

Молекулярная физика – раздел, в котором изучают физические свойства макроскопических тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их внутреннего строения

2. Состояние макроскопической системы

Состояние механической системы характеризуется параметрами состояния, к которым относятся координата и импульс. При изменении состояния системы параметры изменяются.

Если известны параметры начального состояния системы и закон их изменения (кинематические уравнения движения, законы Ньютона).

Вывод: состояние макроскопической системы, как и механической, характеризуются определенными параметрами (объем, давление, температура). Они характеризуют состояние макроскопической системы как целого, поэтому их называют макроскопическими параметрами состояния системы.

3.Методы изучения макроскопических систем

В основе молекулярной физики лежат две теории: термодинамика и молекулярно-кинетическая теория строения вещества.

Термодинамические и статистические теории используют разные, но взаимно дополняющие друг друга методы описания тепловых явлений и тепловых свойств тел и веществ.

Термодинамическая теория- описание состояния и свойств макроскопической системы с помощью макроскопических параметров.

При использовании статистического метода исходят из того, что все вещества состоят из непрерывного хаотически движущихся частиц.

При использовании статистического метода описания свойств макроскопических систем оперируют средними значениями величин.

Статистическая теория- состояние частиц макроскопической системы в определенные моменты времени носит случайный характер, что их движение не подчиняется никаким законам.

Макроскопическая система - система, состоящая из большого числа частиц.

Макроскопические параметры – параметры значения, которых можно определить с помощью приборов, ничего не зная об атомно-молекулярном строении вещества (давление, объем, температура).

Идеальным называют газ, взаимодействием, между молекулами которого можно пренебречь.

Уравнения состояния идеального газа:

Законы идеальных газов: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона.

Закон Бойля-Мариотта: При постоянной температуре и массе идеального газа произведение его давления и объёма постоянно. Формула: pV = const

Закон Гей-Люссака: при постоянном давлении объём постоянной массы газа пропорционален абсолютной температуре. Формула: V/T=const

Закон Авогадро: в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул.

Закон Дальтона: Давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений.

Внутренняя энергия идеального газа. Степени свободы. Теорема о равномерном распределении кинетической энергии по степеням свободы.

В теории идеального газа потенциальная энергия взаимодействия молекул считается равной нулю. Поэтому внутренняя энергия идеального газа определяется кинетической энергией движения всех его молекул. Формула:

Степени свободы — характеристики движения механической системы. Число степеней свободы определяет минимальное количество независимых переменных, необходимых для полного описания движения механической системы.

В состоянии термодинамического равновесия на каждую степень свободы движения частиц вещества приходится кинетическая энергия в среднем, равная kT/2.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Средняя кинетическая энергия молекул, молекулярно-кинетический смысл температуры.

Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры газовой системы с микроскопическими.

Средняя кинетическая энергия молекул:

Температура определяется через микроскопические характеристики системы и служит мерой энергии неупорядоченного движения частиц.

5. Функция распределения молекул по скоростям. Распределение Максвелла.

Распределение Максвелла - распределение вероятности, встречающееся в физике и химии. Оно лежит в основании кинетической теории газов, которая объясняет многие фундаментальные свойства газов, включая давление и диффузию.

Идеальный газ в поле силы тяжести. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.

В идеальном газе, находящемся во внешнем поле сил, каждая отдельная частица приобретает импульс в направлении силы, а также соответствующую потенциальную энергию. Однако в газе наряду с упорядоченным движением в направлении действия силы существует хаотическое тепловое движение. В результате конкуренции между этими двумя типами движений возникает неравномерное распределение макроскопических параметров: плотности частиц, давления, температуры по объему, занимаемому газом.

Барометрическая формула — зависимость давления или плотности газа от высоты в поле тяжести.

В присутствии гравитационного поля (или, в общем случае, любого потенциального поля) на молекулы газа действует сила тяжести. В результате, концентрация молекул газа оказывается зависящей от высоты в соответствии с законом распределения Больцмана:

Явления переноса. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул.

Расстояние, на которое молекула переместиться за время движения от одного столкновения до другого, называют длинной свободного пробега.

Среднее число столкновений молекулы в одну секунду: ,

Средняя длина свободного пробега молекул:

Вектор электрической индукции. Теорема Гаусса для вектора электрической индукции (в интегральной и дифференциальной формах). Граничные условия на границе раздела двух диэлектриков.

Макроскопическая система, макроскопические параметры. Идеальный газ, уравнение состояния идеального газа.

Макроскопическая система - система, состоящая из большого числа частиц.

Макроскопические параметры – параметры значения, которых можно определить с помощью приборов, ничего не зная об атомно-молекулярном строении вещества (давление, объем, температура).

Идеальным называют газ, взаимодействием, между молекулами которого можно пренебречь.

Читайте также:

  
• Значение теории эволюции для развития естествознания кратко
  
• Способы корректировки рабочих программ в школе
  
• Взаимосвязь общественного и семейного воспитания особенности взаимодействия доу с семьей
  
• Специальные спортивно технические зачетные требования и нормативы кратко
  
• Теодицея в философии это кратко и понятно