Состояние идеального газа характеризуется тремя параметрами:
давлением;
температурой;
удельным объемом (плотностью).
1. Давление скалярная величина, характеризующая отношение силы, действующей по нормали к площадке, к величине этой площадки
;
.
2. Температура скалярная величина, характеризующая интенсивность хаотического поступательного движения молекул, и пропорциональная средней кинетической энергии этого движения.
,
при
(2)
Температурные шкалы
Эмпирическая шкала
Цельсия (t
0 C):
1 0 C
=
0 C;
Эмпирическая шкала
Фаренгейта:
.
Пример: t
= 36,6 0 C;
.
Абсолютная шкала
Кельвина:
Удельный объем (плотность)
удельный объем
это объем вещества массой в 1 кг;
плотность это
масса вещества объемом в 1 м 3 ;
.
Молекулярно-кинетическая теория газов
1. Все вещества состоят из атомов или молекул, размеры которых порядка 10 -10 м.
2. Атомы и молекулы вещества разделены промежутками, свободными от вещества. Косвенным подтверждением этого факта является изменяемость объема тела.
3. Между молекулами тела одновременно действуют силы взаимного протяжения и силы взаимного отталкивания.
Скорость движения молекул связана с температурой тела в целом: чем больше эта скорость, тем выше температура. Таким образом, скорость движения молекул определяет тепловое состояние тела – его внутреннюю энергию.
16. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов (уравнение Клаузиуса). Уравнение состояния идеального газа (Менделеева - Клапейрона) Уравнение Клаузиуса
Вычислим
давление, оказываемое молекулами на
площадку S
.
2-й закон Ньютона:
. (1)
Для одной молекулы:
Число молекул в объеме параллелепипеда с основанием S и высотой v i t :
N = n i V = n i Sv i t (3)
n = N / V – концентрация молекул, равная отношению числа молекул к объему занимаемого ими пространства.
Для молекул, которые передают импульс площадке S (в одном из трех взаимно перпендикулярных направлений движется 1/3 молекул, половина из них, т.е. 1/6 – на площадку S )
средняя
квадратичная скорость молекул
, (4)
средняя
кинетич. энергия поступательного
движения молекул
Уравнение Клаузиуса: давление идеального газа численно равно 2/3 средней кинетической энергии поступательного движения молекул, находящихся в единичном объеме.
Уравнение Менделеева - Клапейрона
Это уравнение связывает параметры состояния р , Т , М , V .
,
уравнение
Менделеева – Клапейрона (5)
1-й закон Авогадро: киломоли всех газов при нормальных условиях занимают одинаковый объем, равный 22,4 м 3 /кмоль . (Если температура газа равна T 0 = 273,15 К (0 °С), а давление p 0 = 1 атм = 1,013·10 5 Па, то говорят, что газ находится при нормальных условиях .)
Уравнение Менделеева – Клапейрона для 1 моля газа
.
(6)
Уравнение Менделеева – Клапейрона для произвольной массы газа
число молей.
,
(7)
Частные случаи уравнения Менделеева – Клапейрона
1
.
изотермическое
состояние
(закон Бойля – Мариотта)
2.
изобарное состояние
(закон Гей-Люссака)
3.
изохорное состояние
(закон Шарля)
17. Энергия термодинамической системы. Первый закон термодинамики. Работа, теплота, теплоемкость, ее виды
Энергия – это количественная мера движения материи.
.
Внутренняя энергия системы U равна сумме всех видов энергий движения и взаимодействия частиц, составляющих данную систему.
Работа внешних параметров системы.
Теплота – это способ передачи энергии, связанный с изменением внутренних параметров системы.
Различия между теплотой и работой :
работа может неограниченно превращаться в любой вид энергии, превращение теплоты ограничено рамками 2-го закона термодинамики: она идет только на увеличение внутренней энергии;
работа связана с изменением внешних параметров системы, теплота – с изменением внутренних параметров.
Все три величины – энергия, работа и теплота – в системе СИ измеряются в джоулях (Дж).
Под электронным микроскопом можно рассмотреть и сфотографировать отдельные крупные молекулы, например молекулы белка, имеющие диаметр около см. С помощью созданных в последнее время сверхмикроскопов (электронных проекторов) оказалось возможным видеть уже и менее крупные молекулы и даже отдельные атомы. Возможность прямого наблюдения индивидуальных молекул и атомов является исключительно наглядным и совершенно неоспоримым доказательством реального существования этих частиц.
Вполне убедительным косвенным подтверждением того, что все физические тела построены из молекул, отделенных друг от друга промежутками, служит изменяемость объема газа, например его сжимаемость. Очевидно, что уменьшение объема возможно только благодаря взаимному сближению составляющих газ молекул за счет сокращения промежутков между ними.
Наличие сил притяжения и отталкивания между молекулами отчетливо обнаруживается в свойстве твердых тел сохранять свою
форму. Даже для небольшой деформации твердого тела необходимо приложить значительное усилие. Понятно, что растяжению тела препятствуют силы притяжения, а сжатию - силы отталкивания между молекулами.
Еще большее усилие потребуется для того, чтобы разрушить тело, например разломать его на части. Очевидно, что это усилие необходимо для преодоления сил сцепления между молекулами, для удаления молекул друг от друга на расстояние, при котором силы сцепления становятся исчезающе малыми. Невозможность восстановить разломанное тело путем простого составления его частей по соответствующим поверхностям излома указывает на то, что силы сцепления действуют на очень малых расстояниях. Дело в том, что поверхности излома всегда оказываются более или менее шероховатыми, причем размеры шероховатостей значительно превосходят размер молекул (рис. 68,а; молекулы изображены точками). Поэтому у соединяемых частей тела (1 и 2) лишь немногие молекулы сближаются на расстояние, достаточное для действия сил сцепления.
Подавляющее же большинство молекул находится слишком далеко друг от друга, так что силы сцепления между ними не действуют. Если поверхности излома очень гладкие, то при их соединении уже большинство молекул сблизится на расстояние действия сил сцепления (рис. 68, б), что обеспечит довольно прочное «слипание» частей тела. Опыт показывает, что, например, две тщательно отполированные стеклянные пластинки, приложенные одна к другой, слипаются настолько прочно, что для их разъединения требуется усилие около .
Очевидно, что сварка, спайка и склейка твердых тел также основаны на действии сил сцепления. Жидкий металл (или клей) заполняет все пространство между соединяемыми поверхностями. Поэтому после затвердевания металла (клея) все молекулы в зоне соединения оказываются сближенными между собой на расстояние, достаточное для действия сил сцепления.
Непрерывное хаотическое движение молекул наиболее наглядно обнаруживается в явлениях диффузии и броуновского движения.
Если поместить капельку брома на дно высокого стеклянного сосуда, то в результате ее испарения через несколько минут около дна
сосуда образуется слой пара брома, имеющий темно-бурый цвет. Этот пар довольно быстро распространяется кверху, перемешиваясь с воздухом, так что через час бурый столбик смеси газов в сосуде достигнет 30 см. Очевидно, что перемешивание воздуха с паром брома произошло не под влиянием силы тяжести, а наоборот, вопреки действию силы тяжести, так как первоначально бром располагался ниже воздуха, а плотность пара брома приблизительно в 4 раза больше, чем воздуха. В данном случае перемешивание могло быть вызвано только хаотическим движением молекул, в процессе которого молекулы брома распространялись между молекулами воздуха, а молекулы воздуха - между молекулами пара брома. Рассмотренное явление называется диффузией.
В 1827 г. английский ботаник Броун, исследуя под микроскопом жидкие препараты, случайно обнаружил следующее интересное явление. Взвешенные в жидкости мельчайшие твердые частички совершали быстрые беспорядочные движения, как бы перескакивая с места на место. В результате таких скачков частички описывали зигзагообразные траектории самой причудливой формы. В дальнейшем это явление неоднократно наблюдалось как самим Броуном, так и другими исследователями в различных жидкостях и с различными твердыми частичками. Чем меньше был размер частичек, тем интенсивнее они двигались. Описанное явление получило название броуновского движения.
Броуновское движение можно наблюдать, например, в капле воды, слегка подчерненной тушью или подбеленной молоком, пользуясь микроскопом с пятисоткратным увеличением. Диаметр броуновской частицы составляет в среднем наибольший же допустимый ее диаметр
На рис. 69 представлена зарисовка траектории одной из броуновских частиц. Местоположение этой частицы отмечалось через каждые 30 с черными точками.
Причина броуновского движения кроется в хаотическом движении молекул. Ввиду трго, что броуновская частица имеет малый размер (примерно лишь в сотни раз больший диаметра молекулы), она может заметно перемещаться под действием одновременных одинаково направленных ударов нескольких молекул. В силу хаотичности движения молекул их удары о броуновскую частичку оказываются обычно нескомпенсированными: с разных сторон в частичку ударяет различное количество молекул, причем сила удара отдельных молекул также не вполне одинакова. Поэтому частичка получает преимущественный толчок то с одной, то с другой стороны и буквально мечется в разные стороны в поле зрения микроскопа. Таким образом, броуновские частички
воспроизводят хаотическое движение самих молекул, только движутся они значительно медленнее молекул благодаря своей сравнительно большой массе.
Броуновское движение является как бы увеличенным по масштабу, но замедленным по темпу воспроизведением теплового движения молекул.
Броуновское движение можно наблюдать и в газе, если в нем взвешены достаточно мелкие твердые или жидкие частички, как это имеет место, например, в задымленном или запыленном воздухе, освещенном солнечными лучами.
Один из методов определения постоянной Авогадро примененный Перреном, был основан на наблюдении броуновского движения. Значение оказалось равным молекул на моль. Более точные измерения, выполненные впоследствии другим методом, дали для постоянной Авогадро общепринятое сейчас значение . Напомним, что под молем (моль) понимается количество вещества, масса которого в граммах равна его относительной молекулярной массе. Точное определение моля дано в приложении II. Количество вещества в 1000 раз большее моля называется киломолем (кмоль).
На основе молекулярно-кинетической теории оказалось возможным объяснить многие свойства тел и понять физическую сущность ряда происходящих в них явлений (теплопроводность, внутреннее трение, диффузию, изменение агрегатного состояния и т. п.). Наиболее плодотворно применяется молекулярно-кинетическая теория к газам. Однако и в области жидкости и твердых тел эта теория позволила установить целый ряд важных закономерностей. Все эти вопросы достаточно подробно рассмотрены в последующих главах второй части курса.
Состояние идеального газа характеризуется тремя параметрами:
давлением;
температурой;
удельным объемом (плотностью).
1. Давление скалярная величина, характеризующая отношение силы, действующей по нормали к площадке, к величине этой площадки
;
.
2. Температура скалярная величина, характеризующая интенсивность хаотического поступательного движения молекул, и пропорциональная средней кинетической энергии этого движения.
,
при
(2)
Температурные шкалы
Эмпирическая шкала
Цельсия (t
0 C):
1 0 C
=
0 C;
Эмпирическая шкала
Фаренгейта:
.
Пример: t
= 36,6 0 C;
.
Абсолютная шкала
Кельвина:
Удельный объем (плотность)
удельный объем
это объем вещества массой в 1 кг;
плотность это
масса вещества объемом в 1 м 3 ;
.
Молекулярно-кинетическая теория газов
1. Все вещества состоят из атомов или молекул, размеры которых порядка 10 -10 м.
2. Атомы и молекулы вещества разделены промежутками, свободными от вещества. Косвенным подтверждением этого факта является изменяемость объема тела.
3. Между молекулами тела одновременно действуют силы взаимного протяжения и силы взаимного отталкивания.
Скорость движения молекул связана с температурой тела в целом: чем больше эта скорость, тем выше температура. Таким образом, скорость движения молекул определяет тепловое состояние тела – его внутреннюю энергию.
16. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов (уравнение Клаузиуса). Уравнение состояния идеального газа (Менделеева - Клапейрона) Уравнение Клаузиуса
Вычислим
давление, оказываемое молекулами на
площадку S
.
2-й закон Ньютона:
. (1)
Для одной молекулы:
Число молекул в объеме параллелепипеда с основанием S и высотой v i t :
N = n i V = n i Sv i t (3)
n = N / V – концентрация молекул, равная отношению числа молекул к объему занимаемого ими пространства.
Для молекул, которые передают импульс площадке S (в одном из трех взаимно перпендикулярных направлений движется 1/3 молекул, половина из них, т.е. 1/6 – на площадку S )
средняя
квадратичная скорость молекул
, (4)
средняя
кинетич. энергия поступательного
движения молекул
Уравнение Клаузиуса: давление идеального газа численно равно 2/3 средней кинетической энергии поступательного движения молекул, находящихся в единичном объеме.
Уравнение Менделеева - Клапейрона
Это уравнение связывает параметры состояния р , Т , М , V .
,
уравнение
Менделеева – Клапейрона (5)
1-й закон Авогадро: киломоли всех газов при нормальных условиях занимают одинаковый объем, равный 22,4 м 3 /кмоль . (Если температура газа равна T 0 = 273,15 К (0 °С), а давление p 0 = 1 атм = 1,013·10 5 Па, то говорят, что газ находится при нормальных условиях .)
Уравнение Менделеева – Клапейрона для 1 моля газа
.
(6)
Уравнение Менделеева – Клапейрона для произвольной массы газа
число молей.
,
(7)
Частные случаи уравнения Менделеева – Клапейрона
1
.
изотермическое
состояние
(закон Бойля – Мариотта)
2.
изобарное состояние
(закон Гей-Люссака)
3.
изохорное состояние
(закон Шарля)
17. Энергия термодинамической системы. Первый закон термодинамики. Работа, теплота, теплоемкость, ее виды
Энергия – это количественная мера движения материи.
.
Внутренняя энергия системы U равна сумме всех видов энергий движения и взаимодействия частиц, составляющих данную систему.
Работа внешних параметров системы.
Теплота – это способ передачи энергии, связанный с изменением внутренних параметров системы.
Различия между теплотой и работой :
работа может неограниченно превращаться в любой вид энергии, превращение теплоты ограничено рамками 2-го закона термодинамики: она идет только на увеличение внутренней энергии;
работа связана с изменением внешних параметров системы, теплота – с изменением внутренних параметров.
Все три величины – энергия, работа и теплота – в системе СИ измеряются в джоулях (Дж).
Инструкция по выполнению работы
.
На выполнение работы по физике отводится 45 минут. Работа состоит из 14 заданий: 8 заданий с выбором ответа, 5 заданий с кратким ответом и 1 задание с развернутым ответом.
К каждому заданию с выбором ответа приводится 4 варианта ответа, из которых только один верный. При их выполнении обведите кружком номер выбранного ответа. Если Вы обвели не тот номер, зачеркните обведённый номер крестиком, а затем обведите номер правильного ответа.
Для заданий с кратким ответом ответ записывается в работе в отведённом для этого месте. В случае записи неверного ответа зачеркните его и запишите рядом новый.
Ответ на задание с развёрнутым ответом записывается на отдельном листе. При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.
Советуем выполнять задания в том порядке, в котором они даны. С целью экономии времени пропускайте задание, которое не удаётся выполнить сразу, и переходите к следующему. Если после выполнения всей работы у Вас останется время. Вы сможете вернуться к пропущенным заданиям.
За каждый правильный ответ в зависимости от сложности задания даётся одни или более баллов. Баллы, полученные Вами за все выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать как можно большее количество баллов.
Примеры заданий:
Измерив длину бруска /, семиклассник Сергей записал: = (14±0,5) см. Это означает, что
1) длина бруска либо 13,5 см. либо 14,5 см
2) длина бруска составляет от 13,5 см до 14,5 см
3) цена деления линейки обязательно равна 0,5 см
4) погрешность измерения линейки равна 0.5 см, а длина бруска ровно 14 см
Косвенным подтверждением факта беспорядочного движения молекул может служить
А. явление теплового расширения тел.
Б. явление диффузии.
1) верно только Л 3) оба утверждения верны
2) верно только Б 4) оба утверждения неверны
Испуганный заяц может бежать со скоростью 20 м/с. Лиса за 3 минуты преодолевает 2700 м, а волк может гнаться за добычей со скоростью 54 км/ч. Выберите верное утверждение о скоростях животных.
1) Заяц может бежать быстрее и лисы, и волка.
2) Заяц бегает быстрее лисы, но медленнее волка.
3) Заяц бегает быстрее волка, но медленнее лисы.
4) Заяц бегает медленнее и волка, и лисы.
На строительном дворе лежат четыре деревянных бруса одинакового объёма 0,18 м из сосны, ели, дуба и лиственницы. Плотности этих пород дерева представлены в таблице. Масса какого бруса больше 100 кг. но меньше 110 кг?
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Диагностическая работа № 1 по ФИЗИКЕ, 24 апреля 2013 года, 7 класс, Вариант ФИ 7101 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
- Решение ключевых задач по физике для основной школы, 7-9 классы, Генденштейн Л.Э., Кирик Л.А., Гельфгат И.М., 2013
- Физика, 7 класс, Контрольные работы в НОВОМ формате, Годова И.В., 2013
- Тетрадь для лабораторных работ по физике, 7 класс, Минькова Р.Д., Иванова В.В., 2013
Следующие учебники и книги:
- Физика, 7 класс, проверочные и контрольные работы, Пурышева Н.С., Лебедева О.В., Важеевская Н.Е., 2014
- Физика, 11 класс, самостоятельные работы, учебное пособие для учащихся общеобразовательных организаций (базовый и углублённый уровни), Генденштейн Л.Э., Кошкина А.В., Орлов В.А., 2014
а)если оно широко известно
а)только в газообразном
б)в газообразном и жидком
в)во всех состояниях
г)ни в одном состоянии
1)что из перечисленного относится к физическим явлениям? а) молекула б)плавление в) километр г)золото2)что из перечисленного является физической величиной?
а)секунда б)сила в)плавление г)серебро
3)что является основной единицей массы в международной системе единиц?
а)килограмм б)ньютон в)ватт г)джоуль
4)в каком случае в физике утверждение считается истинным?
а)если оно широко известно
г)если оно многократно экспериментально проверено разными учеными
5)в каком состоянии вещества при одной и той же температуре скорость движения молекул больше?
а)в твердом б)в жидком в)в газообразном г)во всех одинаково
6)в каком состоянии вещества скорость беспорядочного движения молекул уменьшается с понижением температуры?
а)только в газообразном
б)в газообразном и жидком
в)во всех состояниях
г)ни в одном состоянии
7)тело сохраняет свои объем и форму. В каком агрегатном состоянии находится вещество, из которого сотоит тело?
а)в жидком б)в твержом в)в газообразном в)в любом состоянии
Помогите пожалуйста) что знаете, хотя бы некоторые)Часть А
a. плота
b. дома на берегу реки
c. воды
3. Путь - это
a. длина траектории
a. υ = St
b. υ = S/t
c. S = υt
d. t = S/υ
a. метр (м)
b. километр (км)
c. сантиметр (см)
d. дециметр (дм)
a. 1000см
b. 100см
c. 10см
d. 100дм
Часть В
1. Скорость скворца равна примерно 20 м/с, сколько это в км/ч?
Часть С
3. Рассмотрите графике движения тела и ответьте на вопросы:
-чему равна скорость движения тела;
-каков путь, пройденный телом за 8 секунд;
1. Механическим движением называют
a. изменение положения тела с течением времени
b. изменение положения тела с течением времени относительно других тел
c. беспорядочное движение молекул, из которых состоит тело
2. Если человек стоит на плывучем по реке плоту, то он движется относительно
a. плота
b. дома на берегу реки
c. воды
3. Путь - это
a. длина траектории
b. линия, по которой движется тело
c. наикратчайшее расстояние между начальным и конечным пунктами движения
4. Движение называется равномерным, если
a. за любые равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути
b. за равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути
c. за любые промежутки времени тело проходит одинаковые пути
5. Чтобы определить среднюю скорость тела при неравномерном движении, надо
a. всё время движения умножить на пройденный путь
b. все время движения поделить на весь путь
c. весь пройденный путь поделить на все время движения
6. Формула для нахождения скорости равномерного движения имеет вид:
a. υ= St
b. υ= S/t
c. S = υt
d. t = S/υ
7. Основной единицей пути в Международной системе единиц СИ является
a. метр (м)
b. километр (км)
c. сантиметр (см)
d. дециметр (дм)
8. В одном метре (м) содержится
a. 1000см
b. 100см
c. 10см
d. 100дм
Часть В
1. Скорость скворца равна примерно 20 м/с, что составляет
a. 20 км/ч
b. 36 км/ч
c. 40 км/ч
d. 72 км/ч
2. В течение 30 с поезд двигался равномерно со скоростью 72 км/ч. Какой путь прошел поезд за это время?
a. 40 м
b. 1 км
c. 20 м
d. 0,05 км
Часть С
1. Какова средняя скорость страуса, если первые 30 м он пробежал за 2 с, а следующие 70 м за 0,05 мин?
2. Автомобиль первую часть пути (30 км) прошёл со средней скоростью 15 м/с. Остальную часть пути (40 км) он прошел за 1 ч. С какой средней скоростью двигался автомобиль на всем пути?
