Контрольная работа: Концепция современного естествознания

Различные тела могут быть в разных агрегатных состояниях – газообразном, жидком, твердом или в виде плазмы. Но они имеют общее в своем строении . элементарная молекулярно- кинетическая теория газов основана на классической механики, а молекулы представляются материальными точками. Газовые законы были получены эмпирически для равновесного состояния.

Газовые законы:

Закон Бойля-Мариота выполняется при постоянной температуре.

P1V1=P2V2,

т.е. описывается изотермой на PV диаграмме.

Закон Гей-Люссака:

Изменение объема с температурой при постоянном давлении.

V=V0(1+𝛽𝛥T);

Т.е описывается изобарой.

3. закон Шарля.

Изменение давления с температурой при постоянном объеме.

P=p0(1+𝛼𝛥T);

Т.е. изохорный процесс. Здесь термический коэффициент давления и коэффициент объемного расширения одинаковы для всех газов и равны (1/273).

Параметры газа связанны между собой уравнением состояния. Уравнение состояния газа ввел Клайперон. Оно связывает давление, объем, температуру заданной массы газа, т.е объединяет все три газовых закона. Он записал объединенный закон Бойля-Мариота и Гей-Люссака в виде

pV=R(267+t).

Клайперон впервые употребил графическое изображение обратимых круговых процессов и вычислил работу как соответствующую площадь на графике.

Уравнение Клайперона-Манделеева получено при обобщении Менделеевым уравнения Клайперона с учетом закона Авогадро – Ампера – Жерара

pV=(m/µ)RT,

где m- масса газа, µ - его молекулярный вес, R – универсальная газовая постоянная, равна 8,31 (Дж/Моль*К). согласно закону Авогадро моли всех газов при одинаковой температуре и давлении занимает одинаковый объем. При нормальных условиях но равен 22,4 л=22,4·10-3 м3.

Так как молекул иного и они часто ударяются о стенку, их действие на поверхность можно заменить одной непрерывно действующей силой. Эта сила сглаживает отдельные точки. Средне кинетическая энергия поступательного движения молекулы газа в состоянии теплового равновесия она одинакова для всех молекул газа, находящихся в тепловом контакте, и для различных молекул газовой смеси.

Температура газа должна определятся средней кинетической энергией его молекул.

Для определения температуры нужно найти величину, которая бы обладала свойствами температуры – быть одинаковой у всех тел, находящихся в состоянии теплового равновесия. Физик Больцман установил, что этим свойствам обладает средне кинетическая энергия поступательного движения молекул:

Еср.=(3/2)kT,

где k=1,38*10-23(Дж/К). значит температура мера средней кинетической энергии поступательного движения идеального газа.

Если средне кинетическая энергия поступательного движения молекулы равна 7,87*10Е-21 Дж, то температура идеального газа =0,26·10-22

Когда возникает металлическая связь? Дайте представление о теории металлов (классической и квантовой), полупроводниках, диэлектриках, изоляторах

Твердые тела, как и жидкость, относят к конденсированным средам. Внутренняя энергия твердого тела состоит из кинетической энергии колебаний и потенциальной энергии связи.

Металлическая связь возникает при сближении атомов на расстоянии, меньшее размеров облака внешних электронов. Согласно принципу Паули, при такой конфигурации растет энергия внешних электронов, и ядра соседей начинают притягивать эти внешние электроны, размывая электронные облака. И внешние электроны, наконец-то, равномерно распределяются по металлу, образуя электронный газ.

Классическая теория металлов разработана в 1900 году ученым П.Друде на основе представлений о носителях тока в металлах. По классической теории металлов, электроны ведут себя как атомы идеального газа. Но в отличии лот молекул идеального газа электроны проводимости сталкиваются не между собой, а с ионами, образующими кристаллическую решетку. Столкновения устанавливают равновесия между этими двумя подсистемами. Согласно кинетической теории, средняя скорость теплового движения электронов равна 105 м/с. Сопротивление металлов объяснялось соударением электронов с ионами, и плотность тока прямо пропорциональна напряженности поля (закон Ома) с коэффициентом проводимости. К концу свободного пробега электрон приобретает дополнительную кинетическую энергию, которую теряет при столкновении с ионом. Эта энергия переходит во внутреннюю и способствует повышению температуры. Количество этой энергии пропорциональна квадрату напряженности поля.