Molekulová fyzika a termodynamika

Molekulová fyzika a termodynamika
Molekulová fyzika i termodynamika jsou části fyziky,
které zkoumají vlastnosti látek.
Termodynamika popisuje vlastnosti látek z makroskopického hlediska.
= popisuje vlastnosti látky jako celku, prostřednictvím stavů a chování při
přechodech mezi stavy, bez ohledu na částicový charakter
Kinetická teorie látek
3 základní poznatky:
1) každá látka je složena z částic,
2) částice se neustále chaoticky pohybují,
3) částice na sebe vzájemně působí silami, závislými na jejich vzdálenosti.
ad 1)
- každá látka má nespojitý charakter
ad 2)
- tlak plynu je způsoben nárazy částic na stěny nádoby
- difúzi (prolínání látek) způsobuje pohyb částic
ad 3)
ve vzdálenosti r0 jsou
síly vyrovnané
r0
vzdálenost
částic
výsledná síla
Základní veličiny
hmotnostní:
ma [kg] … klidová hmotnost atomu
mm [kg] … klidová hmotnost molekuly
mu = 1,66·10-27 kg … atomová hmotnostní konstanta
= 1/12 hmotnosti jádra uhlíku
částicové:
n [mol] … látkové množství
n=
N
NA
N … celkové množství částic
NA = 6,022·1023 mol-1 … Avogadrova konstanta
NA = počet částic v 1 molu látky
12
6
C
12g obsahuje právě 6,022·1023 částic (atomů uhlíku)
Mm [kg·mol-1] … molární hmotnost
Mm =
m
n
m [kg] … hmotnost množství látky
n [mol] … látkové množství látky
Mm = hmotnost připadající na 1 mol látky
Vm [m3·mol-1] … molární objem
Vm =
V
n
V [kg] … celkový objem látky
n [mol] … látkové množství látky
Vm = objem připadající na 1 mol látky
Termodynamický stav soustavy 1
Termodynamický stav soustavy
každá termodynamická soustava se může nacházet v různých stavech
aktuální termodynamický stav soustavy vyjadřují tzv. stavové veličiny
teplota
tlak
objem
měrný objem
hustota
termodynamická
soustava
vnitřní energie
počet částic
hmotnost
Termodynamický stav soustavy 2
tzv. izolovaná soustava je „odříznuta“ od okolí, neprobíhá mezi ní a okolím
výměna látky ani hmoty, nedochází k žádné interakci
tzv. rovnovážný stav je takový stav,
při kterém neprobíhají v soustavě žádné děje,
je to stav s nejmenší možnou energií
a největší pravděpodobností výskytu
izolovaná soustava samovolně spěje k rovnovážnému stavu
Termodynamický děj 1
Termodynamický děj
každou změnu stavu soustavy nazýváme termodynamickým dějem
při termodynamickém ději se mění stavové veličiny
základní termodynamické děje probíhají ideálně, tj. při zachování jedné
stavové veličiny konstantní
např.:
- izobarická = při konstantním tlaku,
- izotermická = při konstantní teplotě,
- izochorická = při konstantním objemu