🗊Презентация Термодинамика и статистическая физика

Категория: Физика
Нажмите для полного просмотра!
Термодинамика и статистическая физика, слайд №1Термодинамика и статистическая физика, слайд №2Термодинамика и статистическая физика, слайд №3Термодинамика и статистическая физика, слайд №4Термодинамика и статистическая физика, слайд №5Термодинамика и статистическая физика, слайд №6Термодинамика и статистическая физика, слайд №7Термодинамика и статистическая физика, слайд №8Термодинамика и статистическая физика, слайд №9Термодинамика и статистическая физика, слайд №10Термодинамика и статистическая физика, слайд №11Термодинамика и статистическая физика, слайд №12Термодинамика и статистическая физика, слайд №13Термодинамика и статистическая физика, слайд №14Термодинамика и статистическая физика, слайд №15Термодинамика и статистическая физика, слайд №16Термодинамика и статистическая физика, слайд №17Термодинамика и статистическая физика, слайд №18Термодинамика и статистическая физика, слайд №19Термодинамика и статистическая физика, слайд №20Термодинамика и статистическая физика, слайд №21Термодинамика и статистическая физика, слайд №22Термодинамика и статистическая физика, слайд №23Термодинамика и статистическая физика, слайд №24Термодинамика и статистическая физика, слайд №25Термодинамика и статистическая физика, слайд №26Термодинамика и статистическая физика, слайд №27Термодинамика и статистическая физика, слайд №28Термодинамика и статистическая физика, слайд №29Термодинамика и статистическая физика, слайд №30Термодинамика и статистическая физика, слайд №31Термодинамика и статистическая физика, слайд №32Термодинамика и статистическая физика, слайд №33Термодинамика и статистическая физика, слайд №34Термодинамика и статистическая физика, слайд №35Термодинамика и статистическая физика, слайд №36Термодинамика и статистическая физика, слайд №37Термодинамика и статистическая физика, слайд №38Термодинамика и статистическая физика, слайд №39Термодинамика и статистическая физика, слайд №40Термодинамика и статистическая физика, слайд №41Термодинамика и статистическая физика, слайд №42Термодинамика и статистическая физика, слайд №43Термодинамика и статистическая физика, слайд №44Термодинамика и статистическая физика, слайд №45Термодинамика и статистическая физика, слайд №46Термодинамика и статистическая физика, слайд №47Термодинамика и статистическая физика, слайд №48Термодинамика и статистическая физика, слайд №49Термодинамика и статистическая физика, слайд №50Термодинамика и статистическая физика, слайд №51Термодинамика и статистическая физика, слайд №52Термодинамика и статистическая физика, слайд №53Термодинамика и статистическая физика, слайд №54Термодинамика и статистическая физика, слайд №55Термодинамика и статистическая физика, слайд №56Термодинамика и статистическая физика, слайд №57Термодинамика и статистическая физика, слайд №58Термодинамика и статистическая физика, слайд №59Термодинамика и статистическая физика, слайд №60Термодинамика и статистическая физика, слайд №61Термодинамика и статистическая физика, слайд №62Термодинамика и статистическая физика, слайд №63Термодинамика и статистическая физика, слайд №64Термодинамика и статистическая физика, слайд №65Термодинамика и статистическая физика, слайд №66Термодинамика и статистическая физика, слайд №67Термодинамика и статистическая физика, слайд №68Термодинамика и статистическая физика, слайд №69Термодинамика и статистическая физика, слайд №70Термодинамика и статистическая физика, слайд №71Термодинамика и статистическая физика, слайд №72
Скачать

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Термодинамика и статистическая физика. Доклад-сообщение содержит 72 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1


Термодинамика и статистическая физика
Описание слайда:
Термодинамика и статистическая физика

Слайд 2


Лекция № 5 Закон распределения Больцмана. 1. Система частиц во внешнем силовом поле. 2. Закон распределения Больцмана для равновесного состояния системы. 3. Барометрическая формула.
Описание слайда:
Лекция № 5 Закон распределения Больцмана. 1. Система частиц во внешнем силовом поле. 2. Закон распределения Больцмана для равновесного состояния системы. 3. Барометрическая формула.

Слайд 3


Термодинамика и статистическая физика, слайд №3
Описание слайда:

Слайд 4


Термодинамика и статистическая физика, слайд №4
Описание слайда:

Слайд 5


Термодинамика и статистическая физика, слайд №5
Описание слайда:

Слайд 6


Термодинамика и статистическая физика, слайд №6
Описание слайда:

Слайд 7


Термодинамика и статистическая физика, слайд №7
Описание слайда:

Слайд 8


Термодинамика и статистическая физика, слайд №8
Описание слайда:

Слайд 9


Термодинамика и статистическая физика, слайд №9
Описание слайда:

Слайд 10


Больцман Людвиг (1844 – 1906) – австрийский физик- теоретик, один из основопо- ложников классической статистической физики. Основные работы в области кинетической теории газов, термодина-мики и теории излучения. Вывел основ-ное кинетическое уравнение газов, явля-ющееся основой физической кинетики.
Описание слайда:
Больцман Людвиг (1844 – 1906) – австрийский физик- теоретик, один из основопо- ложников классической статистической физики. Основные работы в области кинетической теории газов, термодина-мики и теории излучения. Вывел основ-ное кинетическое уравнение газов, явля-ющееся основой физической кинетики.

Слайд 11


Пусть идеальный газ находится в поле консервативных сил, в условиях теплового равновесия. При этом, концентрация газа будет различной в точках с различной потенциальной энергией, что необходимо для соблюде-ния условий механического равновесия. Число молекул в единичном объеме n убывает с удалением от поверхности Земли, и давление, в силу соотношения тоже убывает.
Описание слайда:
Пусть идеальный газ находится в поле консервативных сил, в условиях теплового равновесия. При этом, концентрация газа будет различной в точках с различной потенциальной энергией, что необходимо для соблюде-ния условий механического равновесия. Число молекул в единичном объеме n убывает с удалением от поверхности Земли, и давление, в силу соотношения тоже убывает.

Слайд 12


Термодинамика и статистическая физика, слайд №12
Описание слайда:

Слайд 13


С уменьшением температуры число молекул на высотах, отличных от нуля, убывает. При тепловое движение прекращается, все молекулы расположились бы на земной поверхности. При высоких температурах, наоборот, молекулы оказываются распределёнными по высоте почти равномерно, а плотность молекул медленно убывает с высотой.
Описание слайда:
С уменьшением температуры число молекул на высотах, отличных от нуля, убывает. При тепловое движение прекращается, все молекулы расположились бы на земной поверхности. При высоких температурах, наоборот, молекулы оказываются распределёнными по высоте почти равномерно, а плотность молекул медленно убывает с высотой.

Слайд 14


Термодинамика и статистическая физика, слайд №14
Описание слайда:

Слайд 15


Термодинамика и статистическая физика, слайд №15
Описание слайда:

Слайд 16


Термодинамика и статистическая физика, слайд №16
Описание слайда:

Слайд 17


Термодинамика и статистическая физика, слайд №17
Описание слайда:

Слайд 18


Закон распределения Максвелла-Больцмана На прошлой лекции мы получили выражение для распределения молекул по скоростям (распределение Максвелла), т.е. число молекул в единице объёма, скорости которых лежат в пределах от υ до равно:
Описание слайда:
Закон распределения Максвелла-Больцмана На прошлой лекции мы получили выражение для распределения молекул по скоростям (распределение Максвелла), т.е. число молекул в единице объёма, скорости которых лежат в пределах от υ до равно:

Слайд 19


Закон Максвелла даёт распределение частиц по значениям кинетической энергии Екин, а закон Больцмана – распределение частиц по значениям потенциальной энергии Ер. Оба распреде-ления можно объединить в единый закон Максвелла-Больцмана, согласно которому, число молекул в единице объёма, скорости которых лежат в пределах от υ до равно: (2.6.3)
Описание слайда:
Закон Максвелла даёт распределение частиц по значениям кинетической энергии Екин, а закон Больцмана – распределение частиц по значениям потенциальной энергии Ер. Оба распреде-ления можно объединить в единый закон Максвелла-Больцмана, согласно которому, число молекул в единице объёма, скорости которых лежат в пределах от υ до равно: (2.6.3)

Слайд 20


Обозначим – полная энергия. Тогда Это и есть закон распределения Максвелла-Больцмана. Здесь n0 – число молекул в единице объёма в той точке, где ; .
Описание слайда:
Обозначим – полная энергия. Тогда Это и есть закон распределения Максвелла-Больцмана. Здесь n0 – число молекул в единице объёма в той точке, где ; .

Слайд 21


В последнем выражении, потенциальная и кинетическая энергии, а следовательно и полная энергия Е, могут принимать непрерывный ряд значений. Если же энергия частицы может принимать лишь дискретный ряд значений Е1, Е2 ... (как это имеет место, например, для внутрен-ней энергии атома), то в этом случае распределение Больцмана имеет вид: ,
Описание слайда:
В последнем выражении, потенциальная и кинетическая энергии, а следовательно и полная энергия Е, могут принимать непрерывный ряд значений. Если же энергия частицы может принимать лишь дискретный ряд значений Е1, Е2 ... (как это имеет место, например, для внутрен-ней энергии атома), то в этом случае распределение Больцмана имеет вид: ,

Слайд 22


где Ni – число частиц, находящихся в состоянии с энергией Еi, а А – коэффициент пропорциональности, который должен удовлетворять условию: где N – полное число частиц в рассматриваемой системе.
Описание слайда:
где Ni – число частиц, находящихся в состоянии с энергией Еi, а А – коэффициент пропорциональности, который должен удовлетворять условию: где N – полное число частиц в рассматриваемой системе.

Слайд 23


Тогда, окончательное выражение распределения Масвелла-Больцмана для случая дискретных значений будет иметь вид:
Описание слайда:
Тогда, окончательное выражение распределения Масвелла-Больцмана для случая дискретных значений будет иметь вид:

Слайд 24


Барометрическая формула Атмосферное давление на какой-либо высоте h обусловлено весом выше лежащих слоёв газа. Пусть P – давление на высоте h, а – на высоте .
Описание слайда:
Барометрическая формула Атмосферное давление на какой-либо высоте h обусловлено весом выше лежащих слоёв газа. Пусть P – давление на высоте h, а – на высоте .

Слайд 25


Термодинамика и статистическая физика, слайд №25
Описание слайда:

Слайд 26


Причём , dР < 0, так как на большей высоте давление меньше. Раз-ность давления равна весу газа, заключённого в объёме цилиндра с площадью основания равного единице и высотой dh, ρ  плотность газа на высоте h, медленно убывает с высотой. Отсюда где P0 – давление на высоте
Описание слайда:
Причём , dР < 0, так как на большей высоте давление меньше. Раз-ность давления равна весу газа, заключённого в объёме цилиндра с площадью основания равного единице и высотой dh, ρ  плотность газа на высоте h, медленно убывает с высотой. Отсюда где P0 – давление на высоте

Слайд 27


Из барометрической формулы следует, что P убывает с высотой тем быстрее, чем тяжелее газ (чем больше μ) и чем ниже температура (например, на больших высотах концентрация легких газов Не и Н2 гораздо больше чем у поверхности Земли). На рисунке изображены две кривые, которые можно трактовать, либо как соответствующие разным μ (при одинаковой Т), либо как отвечающие разным Т, при одинаковых μ.
Описание слайда:
Из барометрической формулы следует, что P убывает с высотой тем быстрее, чем тяжелее газ (чем больше μ) и чем ниже температура (например, на больших высотах концентрация легких газов Не и Н2 гораздо больше чем у поверхности Земли). На рисунке изображены две кривые, которые можно трактовать, либо как соответствующие разным μ (при одинаковой Т), либо как отвечающие разным Т, при одинаковых μ.

Слайд 28


Термодинамика и статистическая физика, слайд №28
Описание слайда:

Слайд 29


Термодинамика и статистическая физика, слайд №29
Описание слайда:

Слайд 30


Термодинамика и статистическая физика, слайд №30
Описание слайда:

Слайд 31


Термодинамика и статистическая физика, слайд №31
Описание слайда:

Слайд 32


Строение атмосферы
Описание слайда:
Строение атмосферы

Слайд 33


Распределение Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака Если у нас имеется термодинами-ческая система состоящая из N частиц, энергии которых могут принимать дискретные значения , то говорят о системе квантовых чисел. Поведение такой системы описыва-ется квантовой статистикой, в осно-ве которой лежит принцип неразличи-мости тождественных частиц.
Описание слайда:
Распределение Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака Если у нас имеется термодинами-ческая система состоящая из N частиц, энергии которых могут принимать дискретные значения , то говорят о системе квантовых чисел. Поведение такой системы описыва-ется квантовой статистикой, в осно-ве которой лежит принцип неразличи-мости тождественных частиц.

Слайд 34


Основная задача квантовой статистики состоит в определении среднего числа частиц , находящихся в ячейке фазового пространства: «координаты – проекции импульса» (x, y, z и px, py, pz) частиц. При этом имеют место два закона распределения частиц по энергиям (две статистики):
Описание слайда:
Основная задача квантовой статистики состоит в определении среднего числа частиц , находящихся в ячейке фазового пространства: «координаты – проекции импульса» (x, y, z и px, py, pz) частиц. При этом имеют место два закона распределения частиц по энергиям (две статистики):

Слайд 35


распределение Бозе-Эйнштейна: ; распределение Ферми-Дирака: .
Описание слайда:
распределение Бозе-Эйнштейна: ; распределение Ферми-Дирака: .

Слайд 36


Первая формула описывает квантовые частицы с целым спином (собственный момент количетсва движения). Их называют бозоны (например, фотоны). Вторая формула описывает квантовые частицы с полуцелым спином. Их называют фермионы (например: электроны, протоны, нейтрино).
Описание слайда:
Первая формула описывает квантовые частицы с целым спином (собственный момент количетсва движения). Их называют бозоны (например, фотоны). Вторая формула описывает квантовые частицы с полуцелым спином. Их называют фермионы (например: электроны, протоны, нейтрино).

Слайд 37


Термодинамика и статистическая физика, слайд №37
Описание слайда:

Слайд 38


Числом степени свободы называется число независимых переменных, опреде-ляющих положение тела в пространстве и обозначается i i = 3 Как видно, положение материальной точки (одноатомной молекулы) задаётся тремя координатами, поэтому она имеет три степени свободы: i = 3
Описание слайда:
Числом степени свободы называется число независимых переменных, опреде-ляющих положение тела в пространстве и обозначается i i = 3 Как видно, положение материальной точки (одноатомной молекулы) задаётся тремя координатами, поэтому она имеет три степени свободы: i = 3

Слайд 39


Необходимо учитывать вращательное движение молекул и число степеней свободы этих молекул.
Описание слайда:
Необходимо учитывать вращательное движение молекул и число степеней свободы этих молекул.

Слайд 40


Многоатомная молекула может ещё и вращаться. Например, у двухатомных молекул вращательное движение можно разложить на два независимых вращения, а любое вращение можно разложить на три вращательных движения вокруг взаимно перпендикулярных осей. Но для двухатомных молекул вращение вокруг оси x не изменит её положение в пространстве, а момент инерции относительно этой оси равен нулю.
Описание слайда:
Многоатомная молекула может ещё и вращаться. Например, у двухатомных молекул вращательное движение можно разложить на два независимых вращения, а любое вращение можно разложить на три вращательных движения вокруг взаимно перпендикулярных осей. Но для двухатомных молекул вращение вокруг оси x не изменит её положение в пространстве, а момент инерции относительно этой оси равен нулю.

Слайд 41


Термодинамика и статистическая физика, слайд №41
Описание слайда:

Слайд 42


Термодинамика и статистическая физика, слайд №42
Описание слайда:

Слайд 43


Термодинамика и статистическая физика, слайд №43
Описание слайда:

Слайд 44


Термодинамика и статистическая физика, слайд №44
Описание слайда:

Слайд 45


Термодинамика и статистическая физика, слайд №45
Описание слайда:

Слайд 46


При взаимных столкновениях молекул возможен обмен их энергиями и превращение энергии вращательного движения в энергию поступательного движения и обратно. Таким путём установили равновесие между значениями средних энергий поступательного и вращательного движения молекул.
Описание слайда:
При взаимных столкновениях молекул возможен обмен их энергиями и превращение энергии вращательного движения в энергию поступательного движения и обратно. Таким путём установили равновесие между значениями средних энергий поступательного и вращательного движения молекул.

Слайд 47


Термодинамика и статистическая физика, слайд №47
Описание слайда:

Слайд 48


Больцман доказал, что, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы равна:
Описание слайда:
Больцман доказал, что, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы равна:

Слайд 49


Термодинамика и статистическая физика, слайд №49
Описание слайда:

Слайд 50


Термодинамика и статистическая физика, слайд №50
Описание слайда:

Слайд 51


Итак, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы: Итак, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы:
Описание слайда:
Итак, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы: Итак, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы:

Слайд 52


У одноатомной молекулы i = 3, тогда для двухатомных молекул i = 5 для трёхатомных молекул i = 6
Описание слайда:
У одноатомной молекулы i = 3, тогда для двухатомных молекул i = 5 для трёхатомных молекул i = 6

Слайд 53


На среднюю кинетическую энер-гию молекулы, имеющей i-степеней свободы приходится Это и есть закон Больцмана о равномерном распределении средней кинетической энергии по степеням свободы. Здесь i = iпост + iвращ + 2iкол
Описание слайда:
На среднюю кинетическую энер-гию молекулы, имеющей i-степеней свободы приходится Это и есть закон Больцмана о равномерном распределении средней кинетической энергии по степеням свободы. Здесь i = iпост + iвращ + 2iкол

Слайд 54


Теплоёмкости одноатомных и многоатомных газов Внутренняя энергия одного моля одноатомного идеального газа равна
Описание слайда:
Теплоёмкости одноатомных и многоатомных газов Внутренняя энергия одного моля одноатомного идеального газа равна

Слайд 55


Термодинамика и статистическая физика, слайд №55
Описание слайда:

Слайд 56


Внутренняя энергия одного моля идеального газа c i степенями свободы равна: Внутренняя энергия одного моля идеального газа c i степенями свободы равна:
Описание слайда:
Внутренняя энергия одного моля идеального газа c i степенями свободы равна: Внутренняя энергия одного моля идеального газа c i степенями свободы равна:

Слайд 57


Термодинамика и статистическая физика, слайд №57
Описание слайда:

Слайд 58


Термодинамика и статистическая физика, слайд №58
Описание слайда:

Слайд 59


для трех и более атомных молекул:
Описание слайда:
для трех и более атомных молекул:

Слайд 60


Термодинамика и статистическая физика, слайд №60
Описание слайда:

Слайд 61


В общем случае, для молярной массы газа
Описание слайда:
В общем случае, для молярной массы газа

Слайд 62


Для произвольного количества газов ( для ν молей ): Из теории также следует, что СV не зависит от температуры (рисунок).
Описание слайда:
Для произвольного количества газов ( для ν молей ): Из теории также следует, что СV не зависит от температуры (рисунок).

Слайд 63


Термодинамика и статистическая физика, слайд №63
Описание слайда:

Слайд 64


Для одноатомных газов это выполняется в очень широких пределах, а для двухатомных газов только в интервале от 100  1000 К. Отличие связано с проявлением квантовых законов. При низких температурах колебательное движение как бы «заморожено» и двухатомные молекулы движутся поступательно, как одноатомные и равны их теплоёмкости.
Описание слайда:
Для одноатомных газов это выполняется в очень широких пределах, а для двухатомных газов только в интервале от 100  1000 К. Отличие связано с проявлением квантовых законов. При низких температурах колебательное движение как бы «заморожено» и двухатомные молекулы движутся поступательно, как одноатомные и равны их теплоёмкости.

Слайд 65


Термодинамика и статистическая физика, слайд №65
Описание слайда:

Слайд 66


Одна колебательная степень свободы несет энергии, так как при этом есть и кине-тическая и потенциальная энергия, то есть появляется шестая степень свободы – коле-бательная. При температуре равной 2500 К, молекулы диссоциируют. На диссоциацию молекул тратится энергия раз в десять пре-вышающая среднюю энергию поступатель-ного движения. Это объясняет сравнитель-но низкую температуру пламени. Кроме то-го, атом – сложная система, и при высоких температурах начинает сказываться дви-жение электронов внутри него.
Описание слайда:
Одна колебательная степень свободы несет энергии, так как при этом есть и кине-тическая и потенциальная энергия, то есть появляется шестая степень свободы – коле-бательная. При температуре равной 2500 К, молекулы диссоциируют. На диссоциацию молекул тратится энергия раз в десять пре-вышающая среднюю энергию поступатель-ного движения. Это объясняет сравнитель-но низкую температуру пламени. Кроме то-го, атом – сложная система, и при высоких температурах начинает сказываться дви-жение электронов внутри него.

Слайд 67


Термодинамика и статистическая физика, слайд №67
Описание слайда:

Слайд 68


Термодинамика и статистическая физика, слайд №68
Описание слайда:

Слайд 69


Термодинамика и статистическая физика, слайд №69
Описание слайда:

Слайд 70


Термодинамика и статистическая физика, слайд №70
Описание слайда:

Слайд 71


Термодинамика и статистическая физика, слайд №71
Описание слайда:

Слайд 72


Термодинамика и статистическая физика, слайд №72
Описание слайда:

Скачать

Похожие презентации
Mypresentation.ru
Загрузить презентацию