Молекулярная физика в формулах

Оно описывает связь между числом молей идеального газа, его объёмом, температурой и давлением. Записывается уравнение следующим образом:

\[\mathrm{PV}=\mathrm{nRT}\]

P – давление, V — объём, n – число молей, R – газовая постоянная, T – температура.
Газовая постоянная равна R = 8,3 Дж/(моль·K)

Закон Бойля-Мариотта утверждает, что если масса и температура идеального газа остаются постоянными, то величина, равная произведению его давления на объем тоже не меняются.

\[\mathrm{PV}=\text { const }\]

Другая формулировка этого закона состоит в том, что при постоянной температуре давление идеального газа пропорционально его объёму.

\[\mathrm{P}_{1} / \mathrm{P}_{2}=\mathrm{V}_{2} / \mathrm{V}_{1}\]

P1, V1 – давление и объём газа вначале физического процесса.
P2, V2 – давление и объём газа вначале физического процесса.
Сам этот процесс называется изотермическим.

Закон Гей-Люссака гласит, что при постоянном давлении объём газа прямо пропорционален его температуре.

\[\mathrm{V} / \mathrm{T}=\text { const }\]

Этот процесс называется изобарным.
\[V_{1} / T_{1}=V_{2} / T_{2}.\]

Закон Шарля постулирует, что при постоянных массе и объёме давление прямо пропорционально температуре идеального газа.

\[\mathrm{PT}=\mathrm{const}\]

\[\mathrm{P}_{1} / \mathrm{T}_{1}=\mathrm{P}_{2} / \mathrm{T}_{2}\]
Это изохорный процесс.
От природы частиц в идеальном газе мы абстрагируемся. Все они считаются точечными объектами, совершающими между собой абсолютно упругие столкновения.

\[\mathrm{Q}=\mathrm{mc}\left(\mathrm{t}_{2}-\mathrm{t}_{1}\right)\]

Это формула для расчёта количества теплоты Q, выделившейся при изменении температуры тела с t₁ до t₂.  m – масса тела. C – коэффициент пропорциональности, называемый удельной теплоёмкостью.

\[\mathrm{Q}=\mathrm{A}+\Delta \mathrm{U}\]

Это первый закон термодинамики. Он гласит, что теплота Q сообщённая система расходуется на изменение её внутренней энергии ΔU и на работу системы против внешних сил A.

\[\mathrm{dH}=\mathrm{TdS}+\mathrm{Vdp}\]

Это формула расчёта термодинамического потенциала для энтальпии H.
T – температура, V – объём, p – давление, S – энтропия.
\[\mathrm{V}=\mathrm{dG} / \mathrm{dpS}\]
G – энергия Гибса
Напомним, что задание термодинамического потенциала в определённой форме равносильно заданию уравнения состояния для этой системы.

\[\mathrm{P}=\mathrm{nkT}\]

По-другому данную формулу можно записать в виде:

\[\mathrm{P}=(1 / 3) \mathrm{nm}_{0} \mathrm{~V}\]

Это основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Оно связывает между собой макроскопические параметры идеального газа с его микроскопическими параметрами.

\[\boldsymbol{\mathrm{m}_{0}}\] – масса одной частицы (молекулы) газа.
k — постоянная Больцмана. Её значение равно k = 1,38·10–23 Дж/К.
n—концентрация. Её можно представить, как отношение числа частиц в газе к его объёму \[n=N/V\]

Также число частиц N равно произведению количества вещества ν, измеряемого в молях, на постоянную Авогардо N_A.

\[\mathrm{N}=\mathrm{N}_{\mathrm{A}}{ }^{*} \mathrm{~V}\]

Постоянная Авогардо N_A равна N_A = 6.02214086 × 1023 Моль^-1.

Один моль вещества содержит всегда одинаковое его минимальных частиц. В связи с этим целесообразно ввести понятие молярной массы или массы одного моля M. Измеряется она в килограммах и может быть записана в виде

M=κM_r, где к – коэффициент пропорциональности. M_r – атомная масса вещества.

Также молярная масса может быть вычислена из уравнения Менделеева-Клайперона, если он записан в виде:

\[\mathrm{pV}=\mathrm{mRT} / \mathrm{M} .\]

Из него получаем:

\[\mathrm{M}=\mathrm{mRT} / \mathrm{pV}\]