БСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА (термодинамическая температура) (T)
– это температура, введенная в 1848 г. английским физиком Томсоном (Кельвином) и связанная с температурой по шкале Цельсия соотношением T = (t + 273,15 оC) К/оC. Измеряется в кельвинах (К). Отсчитывается от абсолютного нуля, для всех обычных тел положительна: Т > 0.
АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА– это состояния одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачкообразным изменением плотности и других физических характеристик. Обычно выделяют три агрегатных состояния вещества – твердое, жидкое и газообразное. Увеличивая температуру газа при фиксированном давлении, можно получить частично, а затем полностью ионизованную плазму, которую часто считают четвертым состоянием вещества. С увеличением давления вещество может перейти в пятое – нейтронное – состояние, которое реализуется в природе в виде нейтронных звезд.
АДИАБАТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС (адиабатный процесс)– это модель термодинамического процесса, происходящего в системе без теплообмена с окружающей средой. Линия на термодинамической диаграмме состояний системы, изображающая равновесный (обратимый) адиабатический процесс, называется адиабатой.
АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ– это твердое некристаллическое состояние вещества, характеризующееся изотропией физических свойств и отсутствием определенной температуры плавления. При повышении температуры аморфное вещество (стекло, многие пластмассы) размягчается и переходит в жидкое состояние постепенно. При продолжительном воздействии с малой силой аморфные тела, подобно жидкостям, обнаруживают текучесть.
АНИЗОТРОПИЯ твердых тел – это зависимость физических свойств твердого тела от направления внутри него. Все кристаллы анизотропны (по разным направлениям в кристалле различны механическая прочность, теплопроводность, электропроводность и т. п.). Поликристаллические материалы, состоящие из огромного числа случайно ориентированных мелких монокристаллов, в обычных условиях в целом изотропны.
АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ– это давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся в ней предметы. Давление 101325 паскалей (соответствует 760 мм ртутного столба во внесистемных единицах) считается нормальным атмосферным давлением. Среднее давление атмосферы у поверхности Земли (на уровне моря) равно примерно 105 килопаскалей. При этом оно может изменяться от места к месту и во времени (циклоны и антициклоны), убывать с увеличением высоты над уровнем моря.
АТОМ– микрочастица, состоящая из положительно заряженного ядра и окружающих его электронов. В целом атом нейтрален, так как заряд ядра равен «+Z е», а общий заряд электронов «–Z е» (где е – элементарный электрический заряд, Z – атомный номер элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева, совпадающий с числом электронов в атоме). Размеры атома определяются размерами его электронной оболочки и составляют примерно 10–10 м. Масса атома определяется в основном массой его ядра и возрастает пропорционально количеству нуклонов в нем.
БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ – это беспорядочное движение взвешенных в жидкости или газе малых частиц, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды. Открыто в 1827 году английским ботаником Броуном, который наблюдал в микроскоп движение цветочной пыльцы, взвешенной в воде.
ВАКУУМ – среда, содержащая газ при давлениях, существенно ниже атмосферного. При глубоком (высоком)вакууме с сосуде размером d = 10 см число молекул, приходящихся на 1 см3, составляет порядка 1010 молекул и молекулы сталкиваются со стенками сосуда чаще, чем друг с другом.
ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА– физическая величина, характеризующая содержание в воздухе водяного пара. Влажность воздуха (относительная влажность воздуха) – это отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.Относительная влажность воздуха показывает, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению. Именно от этого зависит интенсивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами. Для человека наиболее благоприятна относительная влажность 40–60%.
ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ (u)– энергия физической системы, зависящая от ее внутреннего состояния. Внутренняя энергия включает кинетическую энергию хаотического (теплового) движения микрочастиц системы (молекул, атомов и т. д.) и потенциальную энергию взаимодействия этих частиц друг с другом. Внутренняя энергия однородных газов и жидкостей зависит от их температуры и объема.
ВТОРОЙ ЗАКОН (второе начало) ТЕРМОДИНАМИКИ.Первая формулировка (Клаузиус, 1850 год): невозможен процесс, при котором тепло самопроизвольно переходит от тел менее нагретых к телам более нагретым.Вторая формулировка (Томсон, 1851 год) невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет уменьшения внутренней энергии теплового резервуара.Третья формулировка (Оствальд, 1901 год): невозможен вечный двигатель второго рода.Четвертая формулировка: (Клаузиус, 1865 год): все самопроизвольные процессы в замкнутой неравновесной системе происходят в таком направлении, при котором энтропия системы возрастает; в состоянии теплового равновесия она максимальна и постоянна.Несмотря на внешнее различие формулировок, они равноценны. Поскольку энтропия является мерой беспорядка в системе, то на основании второго закона термодинамики можно утверждать, что порядок в макроскопических системах стремится уступить место беспорядку.В 1877 году австрийский физик Больцман дал статистическое обоснование этого закона, указав, что состояния с большей энтропией являются более вероятными. Обратные процессы характеризуются чрезвычайно малой вероятностью и потому не наблюдаются в природе.
ГАЗ– это агрегатное состояние вещества, в котором составляющие его молекулы хаотически и почти свободно движутся в промежутках между столкновениями, во время которых происходит резкое изменение характера их движения. В отличие от жидкостей и твердых тел газы равномерно заполняют весь предоставленный им объем
ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ– это законы, описывающие соотношение между экспериментально измеряемыми параметрами газа (давление, объем, температура, масса, состав газа).
ДИССОЦИАЦИЯ МОЛЕКУЛЫ– распад молекулы на две или несколько частей – свободные радикалы, ионы и т. д. Может возникать под действием тепла, света, электрического поля и т. д.
ДИФФУЗИЯ– самопроизвольное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга. Причиной такого перемешивания веществ является тепловое движение их частиц. Можно рассматривать диффузию не только находящихся в телах частиц посторонних веществ, но и диффузию собственных частиц (самодиффузия). Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее – в жидкостях, еще медленнее – в твердых телах. С повышением температуры скорость диффузии возрастает.
ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЕГА– это среднее расстояние, которое проходит частица (молекула газа, атом, ион или электрон) между двумя последовательными столкновениями со встречными частицами.
ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ– это вещества, находящиеся в состоянии, промежуточном между жидким и твердым кристаллическим.Подобно жидкостям, обладают текучестью. Однако в отличие от них характеризуются анизотропией свойств, присущей обычным кристаллам. Известно несколько тысяч органических соединений, образующих жидкие кристаллы, молекулы которых имеют удлиненную или дискообразную форму. Силы взаимодействия между молекулами стремятся выстроить их в определенном порядке.
При высоких температурах тепловое движение молекул препятствует установлению этого порядка. Однако при температурах ниже критической (которая у каждого вещества своя) в жидкости возникает выделенное направление, вдоль которого начинают ориентироваться оси молекул. В результате образуется жидкий кристалл с характерной анизотропией свойств.
ЖИДКОСТЬ– это агрегатное состояние вещества. Жидкости присущи некоторые свойства твердого тела (сохраняетсвой объем, образует свободную поверхность, обладает определенной прочностью на разрыв) и газа (принимает форму сосуда, в котором находится). Молекулы в жидкости расположены почти вплотную друг к другу, а их тепловое движение представляет собой сочетание колебательного движения около некоторых положений равновесия и происходящих время от времени перескоков молекул из одних центров колебаний в другие.
ЗАКОН АВОГАДРО– при одинаковых температурах и давлениях в равных объемах любых идеальных газов содержится одинаковое число молекул. Этот закон был сформулирован Авогадро как гипотеза для объяснения изменения давления в реакциях с участием двухатомных молекул.
ЗАКОН БОЙЛЯ–МАРИОТТА– при неизменной температуре произведение объема данной массы газа на его давление является величиной постоянной. В современной физике закон Бойля–Мариотта рассматривается как одно из следствий уравнения состояния идеального газа (уравнения Менделеева–Клапейрона). Из закона Бойля–Мариотта следует, что при постоянной температуре газа его давление обратно пропорционально объему.
ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮССАКА
– при неизменном объеме и массе газа отношение давления газа к его абсолютной температуре является величиной постоянной. В современной физике закон Гей-Люссака рассматривается как одно из следствий уравнения состояния идеального газа (уравнения Менделеева–Клапейрона). Из закона Гей-Люссака следует, что при постоянном объеме давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре.
ЗАКОН ДАЛЬТОНА
– в состоянии теплового равновесия давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов.
ЗАКОН ДЖОУЛЯ– внутренняя энергия идеального газа не зависит от его объема, а зависит лишь от его температуры.
ЗАКОН ШАРЛЯ– при неизменном давлении и массе газа отношение объема газа к его абсолютной температуре является величиной постоянной. В современной физике закон Шарля рассматривается как одно из следствий уравнения состояния идеального газа (уравнения Менделеева–Клапейрона).
ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ– это теоретическая модель газа, в которой не учитываются размеры молекул (они считаютсяматериальными точками) и их взаимодействие между собой (за исключением случаев непосредственного столкновения). Реальные газы хорошо описываются моделью идеального газа, когда средняя кинетическая энергия их частиц много больше потенциальной энергии их взаимодействия. Так бывает, когда газ достаточно нагрет и разрежен (гелий, неон при нормальных условиях).
ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС– это процесс, происходящий в системе при постоянном давлении. Изобара – линия на диаграмме состояния, являющаяся графиком изобарного процесса.
