Максим Васильев писал(а):
... сам бы написал! Или слабо?
....
Да в общем, нет. Могу попробовать, если вдруг кому-то это будет интересно и не лень читать стока букоффф
Вообще-то моя специализация радиофизика и твердотельная электроника, да и было это давно.
Так что если где начну привирать, думаю, желающих поправить найдется.
Начнем с основных моментов. Согласно Закону Сохранения Энергии, если система изолирована, (т.е. мы не совершаем над ней работу и она не трудится ) то внутренняя энергия системы останется неизменной, как бы мы над этой системой не измывались.
И второе. Если мы вмешиваемся энергетически в систему извне, то внешняя работа будет численно абсолютно ровна изменению внутренней энергии системы.
Есть замечательная формула W=E+P, где
W-внутренняя энергия газа,
E-кинетическая(тепловая) энергия,
P-потенциальная энергия(энергия поля).
В свою очередь P можно разделить на три составляющие
- энергия межмолекулярного взаимодействия
- энергия электронов
-энергия ядра.
Последние два не интересны, т.к. имеют исключительно квантовый характер.
Силы межмолекулярного взаимодействия имеют, в основном, электрическую природу и является «короткими», т.е. быстро убывают с расстоянием. Это, по сути, сумма двух сил – притяжения и отталкивания. Причем сила отталкивания убывает на несколько порядков быстрее, чем сила притяжения, но на расстояниях, соизмеримых с линейными размерами молекул, сила отталкивания на несколько порядков больше(по модулю). Примерно так, как на рисунке.
Fот- сила отталкивания, Fпр- сила притяжения, Fc-результирующая сила.
Соответственно потенциальная энергия системы из двух взаимодействующих таким образом молекул будет иметь график по форме похожий на график Fc.
Видно, что в точке R0 система имеет минимальную потенциальную энергию. При увеличении расстояния между молекулами для R<R0 потенциальная энергия будет уменьшаться, при R>R0- будет расти.
Иными словами, если среднее значение расстояния между молекулами было больше R0, то при расширении газа потенциальная энергия молекул будет увеличиваться. Но, если система изолирована, и ее внутренняя энергия неизменна, то => кинетическая энергия будет убывать.(т.е. газ будет охлаждаться)
И наоборот, при среднем значение расстояния между молекулами R< R0, при расширении газа P будет падать, а E-расти.(т.е. газ будет греется)
Очевидно, что чем выше скорость молекулы, тем меньше время «свободного пролета», тем меньше (в среднем) молекул будет находится в зоне R>R0, и ,больше- в зоне R<R0.
При определенной (для конкретного газа) температуре возможна ситуация, когда в среднем R=R0.
Это и будет температура инверсии.
Все, пора спать. Продолжение в следующем номере. Если это кому-то еще интересно.
