Макроскопические величины
Макроскопические величины — это физические величины, описывающие состояние большого числа частиц вещества без рассмотрения движения каждой молекулы отдельно. К ним относят температуру, давление, объём, массу, плотность и количество вещества.
Макроскопическое описание используют в молекулярной физикаға, где свойства вещества связывают с движением и взаимодействием частиц. Например, температуру связывают со средней кинетической энергией хаотического движения молекул, а давление газа — с ударами молекул о стенки сосуда.
Состояние газа удобно задавать температурой \(T\), давлением \(p\) и объёмом \(V\). В задачах также используют массу \(m\), плотность \(\rho\), количество вещества \(\nu\) и концентрацию частиц \(n\). Эти величины могут изменяться при нагревании, сжатии или расширении тела.
Основные формулы
Давление определяется отношением перпендикулярной силы к площади поверхности. Плотность показывает, какая масса приходится на единицу объёма. Количество вещества связывают с числом частиц через постоянную Авогадро; подробнее это рассматривается на странице количества вещества.
Если сила \(F_\perp=100\ \text{Н}\) действует на площадь \(S=2\ \text{м}^2\), давление равно \(p=100/2=50\ \text{Па}\). При увеличении площади вдвое давление уменьшится вдвое, если сила не изменится.
Температура и количество теплоты — не одно и то же. Температура характеризует состояние тела, а количество теплоты \(Q\) — энергию, переданную телу при теплообмене. Также давление не следует путать с силой: давление зависит и от силы, и от площади поверхности.
Как изменится давление при той же силе, если площадь опоры увеличить в 3 раза?
Связь макроскопических величин газа с параметрами частиц выражает основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Для упрощённых расчётов часто используют модель идеального газа.
Главное
- Макроскопические величины описывают состояние тела, состоящего из большого числа частиц.
- К основным величинам относят \(T\), \(p\), \(V\), \(m\), \(\rho\) и \(\nu\).
- Давление вычисляют по формуле \(p=F_\perp/S\), а плотность — по формуле \(\rho=m/V\).