Continuamos analizando las tareas de la primera parte del examen de física, dedicada al tema "Física molecular y termodinámica". Como es habitual, todas las soluciones se proporcionan con comentarios detallados de un tutor de física. También hay un video análisis de todas las tareas propuestas. Al final del artículo, puede encontrar enlaces a análisis de otras tareas del examen de física.

El equilibrio termodinámico se entiende como el estado de un sistema en el que sus parámetros macroscópicos no cambian con el tiempo. Este estado se alcanzará cuando las temperaturas de nitrógeno y oxígeno en el recipiente se igualen. Todos los demás parámetros dependerán de la masa de cada uno de los gases y en el caso general no serán los mismos, aun cuando se alcance el equilibrio termodinámico. Respuesta correcta: 1.

En un proceso isobárico, el volumen V y temperatura T

Así que adicción V de T debe ser directamente proporcional, y si la temperatura disminuye, entonces el volumen también debe disminuir. El gráfico 4 se ajusta.

La eficiencia de un motor térmico está determinada por la fórmula:

Aquí A- trabajo realizado por ciclo, q 1 es la cantidad de calor recibido por el fluido de trabajo por ciclo del calentador. Los cálculos dan el siguiente resultado: kJ.

11. En el estudio de los isoprocesos se utilizó un recipiente cerrado de volumen variable lleno de aire y conectado a un manómetro. El volumen del recipiente se aumenta lentamente, manteniendo constante la presión del aire en él. ¿Cómo cambia la temperatura del aire en el recipiente y su densidad? Para cada cantidad, determine la naturaleza apropiada de su cambio: 1) aumentar 2) disminuir 3) no cambiará Escriba en la tabla los números seleccionados para cada cantidad física. Los números en la respuesta pueden estar repetidos.

El proceso es isobárico. En un proceso isobárico, el volumen V y temperatura T gas ideal están relacionados por la relación:

Así que adicción V de T directamente proporcional, es decir, a medida que aumenta el volumen, también lo hace la temperatura.

La densidad de una sustancia está relacionada con la masa. metro y volumen V relación:

Entonces, a una masa constante metro adiccion ρ de V inversamente proporcional, es decir, si el volumen aumenta, entonces la densidad disminuye.

Respuesta correcta: 12.

12. La figura muestra un diagrama de cuatro cambios sucesivos en el estado de 2 moles de un gas ideal. ¿En qué proceso el trabajo del gas es positivo y de magnitud mínima, y ​​en cuál el trabajo de las fuerzas externas es positivo y de magnitud mínima? Haga coincidir estos procesos con los números de proceso en el diagrama. Para cada posición de la primera columna, seleccione la posición correspondiente de la segunda columna y escriba los números seleccionados en la tabla debajo de las letras correspondientes.

El trabajo del gas es numéricamente igual al área bajo el gráfico del proceso del gas en coordenadas. De signo, es positivo en el proceso que se produce con un aumento de volumen, y negativo en caso contrario. El trabajo de las fuerzas externas, a su vez, es igual en valor absoluto y de signo opuesto al trabajo del gas en el mismo proceso.

Es decir, el trabajo del gas es positivo en los procesos 1 y 2. A su vez, en el proceso 2 es menor que en el proceso 1, ya que el área del trapezoide amarillo de la figura es menor que el área de el trapezoide marrón:

Por el contrario, el trabajo del gas es negativo en los procesos 3 y 4, lo que significa que el trabajo de las fuerzas externas en estos procesos es positivo. Además, en el proceso 4 es menor que en el proceso 3, ya que el área del trapezoide azul de la figura es menor que el área del trapezoide rojo:

Entonces la respuesta correcta es 42.

Esta fue la última tarea sobre el tema "Física molecular y termodinámica" de la primera parte del examen de física. Busque un análisis de tareas en mecánica.

Material preparado por Sergey Valerievich

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CONTENIDO
Prefacio 3
Lecciones 1-25. Mecánica

Lecciones 1-5. Cinemática
Materiales de referencia 8
Asignaciones para trabajo independiente 12
Trabajo de prueba sobre el tema "Cinemática" 29
Lecciones 6-10. Dinámica
Materiales de referencia 33
Asignaciones para trabajo independiente 36
Trabajo de verificación sobre el tema "Dinámica" 58
Lecciones 11-15. Leyes de conservación en mecánica.
Materiales de referencia 62
Asignaciones para trabajo independiente 64
Trabajo de verificación sobre el tema "Leyes de conservación en mecánica" 88
Lecciones 16-20. Estática
Materiales de referencia 91
Asignaciones para trabajo independiente 93
Trabajo de prueba sobre el tema "Estática" 102
Lecciones 21-25. Vibraciones mecánicas y ondas
Materiales de referencia 104
Asignaciones para trabajo independiente 106
Trabajo de verificación sobre el tema "Vibraciones y ondas mecánicas" 128
Lecciones 26-35. física molecular
Lecciones 26-30. Teoría Cinética Molecular
Materiales de referencia 132
Asignaciones para trabajo independiente 137
Trabajo de verificación sobre el tema "Teoría cinética molecular" 158
Lecciones 31-35. Termodinámica
Materiales de referencia 163
Asignaciones para trabajo independiente 166
Trabajo de verificación sobre el tema "Termodinámica" 187
Respuestas a tareas para trabajo independiente 192

Los materiales de referencia contienen información teórica básica sobre el tema. Incluyen todos los elementos del contenido del codificador USE en física, pero se presenta con más detalle cada posición del codificador: se dan definiciones de todos los conceptos, formulaciones de leyes, etc.. Antes de comenzar a trabajar en el bloque temático, se Es necesario estudiar estos materiales de referencia, comprender todos los elementos de contenido enumerados en ellos sobre este tema. Si algo permanece incomprensible, entonces es necesario volver al párrafo correspondiente del libro de texto, habiendo estudiado una vez más el material teórico necesario.
Puede hacer referencia a los materiales de referencia al completar las tareas para el trabajo independiente, y al realizar un trabajo de verificación sobre un tema, intente no volver a consultar los materiales de referencia. En este punto, todas las fórmulas necesarias ya deben recordarse y aplicarse con confianza para resolver problemas.
Las tareas para el trabajo independiente incluyen una selección de tareas para aquellas líneas del KIM USE, en las que se revisan elementos del contenido de este tema. Primero, se presenta la selección más detallada de tareas para líneas del nivel básico. Aquí, las colecciones se destacan para cada elemento de contenido, y dentro de dicha colección hay al menos dos tareas para cada uno de los modelos de tareas de exámenes.

Lecciones 1-5. Cinemática
MATERIALES DE REFERENCIA
1.1.1. El movimiento mecánico es un cambio en la posición de un cuerpo en el espacio en relación con otros cuerpos (o un cambio en la forma de un cuerpo) a lo largo del tiempo.
El movimiento mecánico, como resultado de esta definición, es relativo: cómo se mueve un cuerpo depende del objeto con respecto al cual se considera este movimiento. Ejemplo: una maleta yace inmóvil en el estante de un vagón, pero se mueve con respecto a la Tierra junto con el tren.
El marco de referencia sirve para describir cuantitativamente el movimiento mecánico. Por tanto, por definición de movimiento mecánico, el marco de referencia está formado por:
1) cuerpo de referencia (sin cambiar su forma);
2) un sistema de coordenadas conectado rígidamente con el cuerpo de referencia;
3) un reloj (un dispositivo para medir el tiempo), conectado rígidamente con el cuerpo de referencia.
1.1.2. Un punto material es el modelo más simple de un cuerpo real, que es un punto geométrico al que se asocian la masa del cuerpo, su carga, etc.. Este modelo es aplicable si se pueden despreciar las dimensiones del cuerpo en este problema. Los dos ejemplos más comunes de tales tareas son:
- la distancia recorrida por el cuerpo es mucho mayor que el tamaño del propio cuerpo (el automóvil recorrió 100 km a una velocidad de 50 km/h. Encuentre el tiempo de movimiento);
- el caso de movimiento de traslación de un cuerpo rígido (ver más abajo). En este caso, todos los puntos del cuerpo se mueven de la misma manera, por lo que basta con estudiar el movimiento de un punto del cuerpo.

Propósito: repetición de los conceptos básicos, leyes y fórmulas de la física molecular de acuerdo con el codificador USE

Elementos de contenido probados en USE 2012:
1. Disposiciones básicas de las TIC.
2. Modelos de la estructura de gases, líquidos y sólidos.
3. Modelo de gases ideales.
4. La ecuación básica del MKT de un gas ideal.
5. Temperatura absoluta como medida de su energía cinética media
partículas
6. Ecuación de Mendeleev-Clapeyron.
7.Isoprocesos.
8. Transformaciones mutuas de líquidos y gases.
9. Vapores saturados e insaturados. Humedad del aire.
10. Cambio en el estado de agregación de la materia. derritiéndose y
endurecimiento.
11. Termodinámica: energía interna, cantidad de calor, trabajo.
12. Primera ley de la termodinámica
13. La segunda ley de la termodinámica.
14. Aplicación de la primera ley de la termodinámica a los isoprocesos.
15.Eficiencia de los motores térmicos.

Disposiciones básicas de la LPI

La teoría cinética molecular se llama
la doctrina de la estructura y propiedades de la materia basada en
ideas sobre la existencia de átomos y moléculas como
partículas más pequeñas de una sustancia química.
Las principales disposiciones de las TIC:
1. Todas las sustancias -líquidas, sólidas y gaseosas-
formado por diminutas partículas, moléculas
que a su vez están formados por átomos.
2. Los átomos y las moléculas están en continuo
movimiento caótico.
3. Las partículas interactúan entre sí por fuerzas,
de naturaleza eléctrica (son atraídos y
son repelidos).

Átomo. Molécula.

Un átomo es el más pequeño.
parte del quimico
elemento que tiene
sus propiedades,
capaz de
independiente
existencia.
molécula -
el establo más pequeño
partícula de materia
formado por átomos
uno o mas
elementos químicos,
conservando la principal
Propiedades químicas
esta sustancia

Masa de moléculas. La cantidad de sustancia.

Relativo molecular (o atómico)
la masa de una sustancia es la razón
masas
m0
M r sustancias a 1/12
molécula (o átomo) de un determinado
1
la masa del átomo de carbono 12C.
m0C
La cantidad de sustancia es 12
número de moléculas en
cuerpo, pero expresado en unidades relativas.
Un mol es la cantidad de una sustancia que contiene
tantas partículas (moléculas) como átomos hay
contenido en 0,012 kg de carbono 12C.
23
1
Medio
ningún
sustancias contenidas
NA 6v 110mol
Topo
el mismo número de partículas (moléculas). Este número
se llama la constante de Avogadro NA.
La cantidad de sustancia es igual a la razón del número
moléculas en un cuerpo dado a una constante
Avogadro, es decir
N / A
al número de moléculas en 1 mol de una sustancia.
kg
3
metro
milímetro
METRO
r10
m0 N A
La masa molar de una sustancia se llama
masa
Topo
sustancia tomada en una cantidad de 1 mol.

Moléculas de la mayoría de los sólidos.
están en un cierto orden.
Tales sólidos se llaman
cristalino.
Los movimientos de partículas son
fluctuaciones alrededor de las posiciones de equilibrio.
Si conectamos los centros de posiciones
equilibrio de partículas, entonces
rejilla espacial correcta,
llamado cristalino.
Las distancias entre las moléculas son comparables.
con el tamaño de las moléculas.
Principales propiedades: conservan su forma y
volumen. Los monocristales son anisotrópicos.
La anisotropía es la dependencia de la física
propiedades de la dirección en el cristal.
yo r0

Modelos de la estructura de sólidos, líquidos y gases

Distancias entre moléculas
líquidos de tamaño comparable
moléculas, por lo que el líquido es pequeño
se encoge
La molécula de líquido oscila
cerca de la posición provisional
equilibrio, chocando con otros
moléculas más cercanas
ambiente. De vez en cuando ella
logra dar el salto
seguir haciendo
fluctuaciones entre otros vecinos.
Los "saltos" de moléculas ocurren a lo largo
todas las direcciones con el mismo
frecuencia, lo que explica
la fluidez de un líquido y lo que
toma la forma de un recipiente
yo r0

Modelos de la estructura de sólidos, líquidos y gases

Distancia entre moléculas de gas
mucho más grande que ellos mismos
moléculas, por lo que el gas se puede comprimir para que
que su volumen disminuirá en varios
una vez.
Moléculas con grandes velocidades.
moviéndose en el espacio entre
enfrentamientos Durante
colisiones moléculas cambian dramáticamente
velocidad y dirección del movimiento.
Las moléculas se atraen muy débilmente.
entre sí, por lo que los gases no tienen
forma propia y permanente
volumen.
yo r0

Movimiento térmico de moléculas

Movimiento caótico aleatorio
moléculas se llama térmica
movimienot. Prueba
el movimiento térmico es
Movimiento browniano y difusión.
El movimiento browniano es térmico.
movimiento de partículas diminutas
suspendido en un líquido o gas,
ocurriendo bajo impacto
moléculas ambientales.
La difusión es el fenómeno
penetración de dos o más
sustancias en contacto entre sí
amigo.
La velocidad de difusión depende de
estado agregado de la materia y
temperatura corporal.

10. Interacción de partículas de materia

Fuerzas de interacción entre moléculas.
A distancias muy pequeñas entre moléculas.
las fuerzas repulsivas deben estar presentes.
A distancias superiores a 2 - 3 diámetros
moléculas, actúan fuerzas de atracción.

11. Modelo de gases ideales

Un gas ideal es un modelo teórico.
gas, en el que las dimensiones y
interacciones de las partículas de gas y tener en cuenta
sólo sus colisiones elásticas.
En el modelo cinético de un gas ideal
Las moléculas son tratadas como ideales.
bolas elásticas que interactúan entre
sí mismo y con las paredes sólo durante elástico
colisiones
Se asume el volumen total de todas las moléculas.
pequeño en comparación con el volumen del recipiente,
en que se encuentra el gas.
Al chocar con la pared del vaso, las moléculas de gas
ejerciendo presión sobre ella.
Parámetros microscópicos: masa,
velocidad, energía cinética de las moléculas.
Parámetros macroscópicos: presión,
volumen, temperatura.

12. Ecuación básica de gases MKT

La presión de un gas ideal es dos tercios
energía cinética de traslación promedio
movimiento de moléculas contenidas en una unidad de volumen
donde n = N / V es la concentración de moléculas (es decir, el número
moléculas por unidad de volumen del recipiente)
Ley de Dalton: la presión en una mezcla es químicamente
gases que no interactúan es igual a su suma
presiones parciales
p = p1 + p2 + p3

13. Temperatura absoluta

La temperatura caracteriza el grado de calentamiento del cuerpo.
El equilibrio térmico es el estado del sistema.
cuerpos en contacto térmico, en los que no
La transferencia de calor se produce de un cuerpo a otro, y
todos los parámetros macroscópicos de los cuerpos permanecen
sin alterar.
La temperatura es un parámetro físico, lo mismo
para todos los cuerpos en equilibrio térmico.
La temperatura se mide usando física
dispositivos - termómetros.
Hay una temperatura mínima posible a la cual
que detiene el movimiento caótico de las moléculas.
Se llama temperatura cero absoluta.
La escala de temperatura Kelvin se llama escala absoluta
la escala de temperatura.
Tt 273

14. Temperatura absoluta

Energía cinética promedio del movimiento caótico
moléculas de gas es directamente proporcional a la absoluta
la temperatura.
3
EkT
2
2
p nE p nkT
3
k - Constante de Boltzmann - relaciona la temperatura en
unidades de energía con temperatura en kelvins
La temperatura es una medida de la energía cinética promedio.
movimiento de traslación de las moléculas.
A las mismas presiones y temperaturas, la concentración
Las moléculas son iguales para todos los gases.
Ley de Avogadro: en volúmenes iguales de gases al mismo
temperaturas y presiones contienen el mismo número
moléculas

15. Ecuación de Mendeleev-Clapeyron

La ecuación de estado de un gas ideal es la relación entre
parámetros de un gas ideal - presión, volumen y
temperatura absoluta que determina su estado.
pVRT
metro
RT
METRO
R kNA 8.31
j
mol K
R es la constante universal de los gases.
Ley de Avogadro: un mol de cualquier gas en condiciones normales
ocupa el mismo volumen V0 igual a 0.0224 m3/mol.
De la ecuación de estado se sigue la relación entre presión,
volumen y temperatura de un gas ideal
estar en cualquiera de los dos estados.
ecuación de Clapeyron
pV
pV
1 1
T1
2 2
T2
constante

16. Isoprocesos

Los isoprocesos son procesos en los que
uno de los parámetros (p, V o T) permanece
sin alterar.
Proceso isotérmico (T = const) –
proceso de cambio de estado
sistema termodinámico, fluido
a una temperatura constante T.
Ley de Boyle-Mariotte: para un gas dado
La masa es el producto de la presión de un gas sobre su
el volumen es constante si la temperatura del gas no es
está cambiando.
constante
pV constante p
V
T3 > T2 > T1

17. Isoprocesos

El proceso isocórico es el proceso de cambio.

volumen constante
Ley de Charles: para un gas de una masa dada
la relación entre la presión y la temperatura es constante,
si el volumen no cambia.
pags
const p const T
T
V3 > V2 > V1

18. Isoprocesos

El proceso isobárico es el proceso de cambio
estado del sistema termodinámico en
presión constante.
Ley de Gay-Lussac: para un gas de una masa dada
la relación entre el volumen y la temperatura es constante si
la presión del gas no cambia.
V
V V0 1 t
constante V constante T
T
A presión constante, el volumen de un gas ideal
cambia linealmente con la temperatura.
donde V0 es el volumen de gas a una temperatura de 0 °С.
α = 1/273,15 K–1 - coeficiente de temperatura de volumétrica
expansión de gases.
p3 > p2 > p1

19. Transformaciones mutuas de líquidos y gases.

La vaporización es la transferencia de materia desde
estado líquido al estado gaseoso.
La condensación es la transición de una sustancia de
estado gaseoso a líquido.
La evaporación es vaporización.
procedente de la superficie libre
líquidos.
Desde el punto de vista de la cinética molecular
En teoría, la evaporación es un proceso en el que
la superficie del líquido vuela más
moléculas rápidas, energía cinética
que excede la energía de su conexión con
el resto de las moléculas líquidas. Conduce
a una disminución de la energía cinética media
las moléculas restantes, es decir, al enfriamiento
líquidos.
Liberaciones de condensación
algo de calor al ambiente
Miércoles.

20. Transformaciones mutuas de líquidos y gases Vapores saturados e insaturados

En un recipiente cerrado, un líquido y su
el vapor puede estar en un estado
equilibrio dinámico cuando
el número de moléculas emitidas por
líquido, igual al número de moléculas,
volviendo al liquido
vapor, es decir, cuando la velocidad de los procesos
evaporación y condensación
son lo mismo.
Vapor en equilibrio con
su liquido se llama
saturado.
Presión de vapor saturado p0
de esta sustancia depende
su temperatura y no depende de
volumen
La presión de vapor saturado aumenta
no sólo como resultado de un aumento
temperatura del líquido, pero
debido al aumento
concentración de moléculas de vapor.
p0 nkT

21. Transformaciones mutuas de líquidos y gases Ebullición

Hervir es vaporizar
que ocurre en todo el líquido.
El líquido comienza a hervir a
la temperatura a la que
su presión de vapor saturado
se vuelve igual a la presión
líquido que está formado por
presión de aire en la superficie
líquidos (presión externa) y
presión hidrostática de la columna
líquidos.
Cada líquido tiene su propia temperatura.
ebullición, que depende de la presión
vapor saturado. Cuanto menor sea la presión
vapor saturado, mayor
punto de ebullición del correspondiente
liquidos

22. Humedad

La humedad es la cantidad de agua en el aire
par.
Cuanto más vapor de agua hay en un volumen dado
aire, más cerca está el vapor de la saturación. Lo mas alto
temperatura del aire, mayor es la cantidad de vapor de agua
necesario para saturarlo.
La humedad absoluta es la densidad del vapor de agua
expresada en kg/m3 o su presión parcial - presión
vapor de agua que produciría si todos los demás
los gases estaban ausentes.
La humedad relativa es la relación
humedad absoluta del aire a densidad de vapor saturado
a la misma temperatura o es la relación de la parcial
presión de vapor en el aire a la presión de vapor saturado en ese
misma temperatura
pags
100%;
100%
0
p0
Los higrómetros se utilizan para determinar la humedad del aire:
condensación y pelo; y un psicrómetro.

23. Cambio en el estado de agregación de la materia: fusión y cristalización

La fusión es la transición de una sustancia de
estado sólido a líquido.
solidificación o cristalización la transición de una sustancia de un estado líquido a
difícil.
La temperatura a la que la sustancia
comienza a derretirse se llama
Temperatura de fusión.
Durante la fusión de su sustancia.
la temperatura no cambia porque energía,
recibida por la sustancia se gasta en
destrucción de la red cristalina. A
la solidificación forma un cristalino
red, y la energía se libera y
la temperatura de la sustancia no cambia.
Los cuerpos amorfos no tienen una determinada
Temperatura de fusión.

24. Termodinámica

La termodinámica es la teoría de los procesos térmicos,
que no tiene en cuenta la estructura molecular
teléfono
Conceptos básicos de termodinámica:
Un sistema macroscópico es un sistema formado por
de un gran número de partículas.
Un sistema cerrado es un sistema que está aislado de
cualquier influencia externa.
El estado de equilibrio es el estado
sistema macroscópico, en el que
parámetros que caracterizan su estado,
permanecer sin cambios en todas las partes del sistema.
Un proceso en termodinámica se llama
cambio en el estado del cuerpo con el tiempo.

25. Energía interna

La energía interna de un cuerpo es la suma
la energía cinética de todas sus moléculas y
energía potencial de su interacción.
Energía interna de un gas ideal
determinada solo por la energía cinética
movimiento errático hacia adelante de su
moléculas.
3 metros
3
tu
RT
arriba V
2M
2
La energía interna de un monoatómico ideal.
gas es directamente proporcional a su temperatura.
La energía interna se puede cambiar por dos
maneras: hacer el trabajo y
transferencia de calor.

26. Transferencia de calor

la transferencia de calor es
proceso de transmisión espontánea
el calor que se produce entre los cuerpos
con diferentes temperaturas.
Tipos de transferencia de calor
Conductividad térmica
Convección
Radiación

27. La cantidad de calor

La cantidad de calor se llama
medida cuantitativa del cambio
energía interna del cuerpo
intercambio de calor (transferencia de calor).

calentando el cuerpo o excretado por él
en enfriamiento:
с – capacidad calorífica específica –
cantidad física que muestra
cuanto calor se requiere
para calentar 1 kg de una sustancia a 1 0C.
La cantidad de calor liberado durante
combustión completa del combustible.
q – calor específico de combustión –

la cantidad de calor liberado cuando
combustión completa de combustible que pesa 1 kg.
Q cm t2 t1
Qqm

28. La cantidad de calor

La cantidad de calor necesaria para
fusión de un cuerpo cristalino o
liberada por el cuerpo durante el endurecimiento.
λ – calor específico de fusión –
valor mostrando lo que
la cantidad de calor necesaria
informar al cuerpo cristalino
pesa 1 kg, de modo que a una temperatura
derritiéndose completamente convertirlo en
estado liquido.
La cantidad de calor necesaria para
conversión completa de líquido
sustancias en vapor o excretadas por el cuerpo
durante la condensación.
r o L - calor específico
vaporización - valor,
mostrando cuantos
se necesita calor para invertir
1 kg de líquido en vapor sin
cambios de temperatura
qm
Qrm; QLm

29. Trabajo en termodinámica

En termodinámica, a diferencia de la mecánica,
no considera el movimiento del cuerpo como un todo,
pero solo partes móviles
cuerpos macroscópicos entre sí
amigo. Como resultado, el volumen del cuerpo cambia, y
su velocidad sigue siendo cero.
Al expandirse, el gas forma
trabajo positivo A" \u003d pΔV. Trabajo A,
realizado por cuerpos externos sobre el gas
difiere del trabajo del gas A" sólo en el signo: A
= - A".
En un gráfico de presión versus volumen
trabajo se define como el área de la figura bajo
calendario.

30. Primera ley de la termodinámica

La primera ley de la termodinámica es la ley de conservación y
conversión de energía para un sistema termodinámico.
El cambio en la energía interna del sistema durante su transición.
de un estado a otro es igual a la suma del trabajo
fuerzas externas y la cantidad de calor transferido al sistema.
U A Q
Si el trabajo lo realiza el sistema y no fuerzas externas:
Q U A
La cantidad de calor transferido al sistema va a
cambio en su energía interna y comprometerse
sistema de trabajo sobre cuerpos externos.

31. Aplicación de la primera ley de la termodinámica a varios procesos

proceso isobárico.
La cantidad de calor transferido al sistema,
Q U A
va a cambiar su energía interna y
rendimiento por el sistema de trabajo en externo
cuerpos.
Proceso isocórico: V - const => A = 0
El cambio en la energía interna es
la cantidad de calor transferido.
Proceso isotérmico: T - const => ΔU = 0
Todo el calor transferido al gas va
por hacer trabajo.
Proceso adiabático: procede en el sistema,
que no intercambia calor con
cuerpos circundantes, es decir, Q=0
El cambio en la energía interna es
simplemente haciendo trabajo.
U Q
P R
UA

32. La segunda ley de la termodinámica

Todos los procesos tienen lugar espontáneamente.
una dirección específica. Están
irreversible. El calor siempre se transfiere de
cuerpo caliente a uno frío, y mecánica
la energía de los cuerpos macroscópicos - en el interior.
La dirección de los procesos en la naturaleza indica
segunda ley de la termodinámica.
R. Clausius (1822 - 1888): imposible
transferir calor de un sistema más frío a
más caliente en ausencia de otros
cambios simultáneos en ambos sistemas o
en los cuerpos circundantes.

33. Eficiencia de una máquina térmica

Los motores térmicos son dispositivos
conversión de energía interna
combustible a mecánica.
El fluido de trabajo para todos los AP es gas,
que se obtiene de la combustión del combustible
la cantidad de calor Q1, hace
trabajo A" al expandir. Parte
el calor Q2 se transfiere inevitablemente
refrigerador, es decir está perdido.
Eficiencia
motor térmico se llama
la proporción del trabajo realizado
motor, a la cantidad de calor,
recibido del calentador:
Motor térmico ideal de Carnot
gas ideal como un trabajo
cuerpo tiene el máximo posible
eficiencia:
Q1 Q2
Q1 Q2
Q1
Q1
máximo
T1 T2
T1

34.

35.

1. el termómetro no está diseñado para altas temperaturas
y necesita ser reemplazado
2. el termómetro muestra más alto
la temperatura
3. el termómetro muestra una temperatura más baja
4. El termómetro muestra la temperatura calculada.

36.

1. 180C.
2. 190C
3. 210C.
4. 220C.

37.

T,K
350
300
0
t(min)
2
4
6
8
1. la capacidad calorífica del agua aumenta con el tiempo
2. Después de 5 minutos, toda el agua se ha evaporado.
3. a una temperatura de 350 K, el agua cede tanto calor al aire,
cuanto gana con la gasolina
4. después de 5 minutos el agua empieza a hervir

38.

1. El agua se mueve desde
estado sólido en
líquido a 00C.
2. El agua hierve a 1000C.
3. Capacidad calorífica del agua
es igual a 4200 J/(kg 0C).
4. Cuanto más tarde en calentarse
agua, cuanto mayor sea
la temperatura.

39.

1. En la posición I, la transferencia de calor se realiza del cuerpo 1 al cuerpo 2.
2. En la posición II, la transferencia de calor se realiza del cuerpo 1 al cuerpo 2.
3. En cualquier posición, la transferencia de calor se realiza desde el cuerpo 2
al cuerpo 1.
4. La transferencia de calor se realiza solo en la posición II.

40.

R
R
PAGS
R
50
50
50
50
(A)
40
40
(A)
(B)
30
(GRAMO)
40
30
30
20
20
20
10
10
10
0
0
0
0
2
4
6
8
2
4
6
8
10
00
10
2
4
6
8
10
10
1) Cuadro A
V
V
V
2) Cuadro B
3) Anexo B
V
4) Anexo G.

41.

1. solo A
2. solo B
3. solo B
4. A, B y C

42.

E k
1
1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
1
2
3
4
0
T

43.

44.

1. un
2. segundo
3 en
4. g
P, kPa
PERO
B
2
A
1
0
GRAMO
1
2
3
Vm

45.

1. igual a la energía cinética promedio de las moléculas
liquidos
2. Excede la energía cinética promedio
moléculas líquidas
3. menos que la energía cinética promedio de las moléculas
liquidos
4. igual a la energía cinética total de las moléculas
liquidos

46.

1. Incrementado 4 veces
2. Disminuido en 2 veces
3. Incrementado 2 veces
4. No ha cambiado
pV
constante T
constante p
T
V

47.

48.

1.
2.
3.
4.
200K
400K
600K
1200K
P, kPa
200
100
0
2
1
4
1
3
2
3
3 V, m
p4V4 p2V2
p2V2
200 3 200
T2
T4
1200K
T4
T2
p4v4
100 1

49.

1.
2.
3.
4.
disminuido en 3 veces
aumentado en 3 veces
aumentó 9 veces
no ha cambiado
2
pnE
3

50.

1.
2.
3.
4.
calentamiento isobárico
enfriamiento isocórico
compresión isotérmica
calentamiento isocórico

51.

1. potencia del calentador
2. la sustancia del recipiente en el que se calienta el agua
3. Presión atmosférica
4. temperatura inicial del agua

3. cuando alto, como este sudor

64.

1.
2.
3.
4.
solo en estado liquido
solo en estado solido
tanto en estado liquido como solido
tanto en estado líquido como gaseoso

65.

CARACTERÍSTICAS DEL ISOPROCESO
TÍTULO
ISOPROCESO
a) Todo el calor transferido al gas va a
haciendo trabajo, y la energía interna del gas
permanece sin cambios.
1) isotérmico
B) Se produce un cambio en la energía interna del gas.
solo haciendo trabajo, porque
no hay intercambio de calor con los cuerpos circundantes.
2) isobárico
3) isocórico
4) adiabático
PERO
B
1
4

66.

1
2
3

67.

1. Después de poner la lata al fuego, el agua que contiene
calentado a través de la pared delgada del frasco de agua caliente
productos de combustión de gases. Sin embargo, con el aumento de la temperatura
el agua se evaporó y su presión de vapor aumentó
frasco, lo que forzó gradualmente el aire fuera de él.
Cuando el agua hirvió y se evaporó casi toda, el aire
prácticamente no hay dentro del banco. Presión
los vapores saturados en el frasco en este caso se volvieron iguales a
presión atmosférica exterior.
2. Cuando el frasco se retiró del fuego, se cubrió con una tapa y se enfrió
agua fría a casi temperatura ambiente,
el vapor de agua caliente dentro de la jarra se ha enfriado y prácticamente
completamente condensado en sus paredes, dando
calor de condensación al exterior, agua fría, gracias a
el proceso de conducción de calor a través de las paredes.

68.

1. De acuerdo con la ecuación de Clapeyron-Mendeleev
2.
la presión del vapor en la jarra cayó bruscamente, en primer lugar, debido a
reduciendo la masa de vapor que queda en la jarra y, en segundo lugar,
debido a la bajada de temperatura. Tenga en cuenta que el agudo
la disminución de la presión en el banco también se puede explicar de la siguiente manera: cuando
al bajar la temperatura a vapor ambiente, se condensan,
manteniéndose saturado, pero su presión aumenta mucho
menor que la presión de vapor saturado del agua a una temperatura
hirviendo (alrededor de 40 veces).
Como a temperatura ambiente la presión de saturación
el vapor de agua es solo una pequeña fracción del atmosférico
presión (no más del 3-4%), un frasco delgado después de regarlo
El agua estará bajo la influencia de la diferencia de este gran
presión externa y baja presión de vapor en el interior. Por esto
Por esta razón, grandes presiones de compresión comenzarán a actuar sobre el vaso.
fuerzas que buscarán aplanar la jarra. Una vez
estas fuerzas excederán el valor límite que puede ser
resistir las paredes de la lata, luego se aplanará y se afilará
disminuirá de volumen.

69.

Según el primero
termodinámica la cantidad de calor,
requerido para derretir hielo, ΔQ1
= λm, donde λ es el calor específico
hielo derritiéndose ΔQ2 - resumido
Calor Joule: ΔQ2 = ηPt. A
de acuerdo con las condiciones dadas
ΔQ1 = 66 kJ y ΔQ2 = 84 kJ, lo que significa que
∆Q1< ΔQ2, и поставленная задача
realizable

70.

Según la primera ley de la termodinámica, la cantidad
calor Q, transferido al gas, va a cambiarlo
energía interna ΔU y el trabajo realizado por este gas
A, es decir, Q \u003d ΔU + A. Cuando el gas se calienta,
su expansión isobárica. En este proceso, el trabajo realizado por el gas
es igual a A = pΔV , donde el cambio en el volumen de gas es ΔV = Sl = πR2l.
De la condición de equilibrio del pistón (ver figura) encontramos
presión de gas: pS = p0S + Mgcosα, de donde
magnesio porque
p p0
S
Entonces el valor buscado es igual a
magnesio porque
U Q R l p0
2
R
2

71.

1. Berkov, A. V. etc. La edición más completa de variantes típicas
tareas reales USE 2010, Física [Texto]: libro de texto para
graduados cf. libro de texto instituciones / A.V. Berkov, VA Champiñones. - OOO
"Editorial Astrel", 2009. - 160 p.
2. Kasyanov, V. A. Física, grado 11 [Texto]: un libro de texto para
escuelas secundarias / V.A. Kasyanov. - LLC "Drofa", 2004. -
116 págs.
3. Myakishev, G. Ya. etc. Física. Grado 11 [Texto]: libro de texto para
escuelas de educación general / libro de texto para educación general
escuelas G.Ya. Myakishev, B. B. Bujovtsev. - "Ilustración", 2009. - 166 p.
4. Física abierta [texto, figuras]/ http://www.physics.ru
5. Preparación para el examen / http: //egephizika
6. Instituto Federal de Mediciones Pedagógicas. Control
materiales de medición (CMM) Física //[Recurso electrónico]//
http://fipi.ru/view/sections/92/docs/
7. Física en la escuela. Física - 10mo grado. Física molecular.
Teoría cinética molecular. dibujos de fisica/
http://gannalv.narod.ru/mkt/
8. Esta increíble física / http://sfiz.ru/page.php?id=39

Teoría Cinética Molecular Denominó doctrina de la estructura y propiedades de la materia basada en la idea de la existencia de los átomos y moléculas como las partículas más pequeñas de una sustancia química. La teoría de la cinética molecular se basa en tres disposiciones principales:

• Todas las sustancias, líquidas, sólidas y gaseosas, se forman a partir de las partículas más pequeñas, moléculas, que a su vez consisten en átomos("moléculas elementales"). Las moléculas de una sustancia química pueden ser simples o complejas y estar formadas por uno o más átomos. Las moléculas y los átomos son partículas eléctricamente neutras. Bajo ciertas condiciones, las moléculas y los átomos pueden adquirir una carga eléctrica adicional y convertirse en iones positivos o negativos (aniones y cationes, respectivamente).
• Los átomos y las moléculas están en continuo movimiento e interacción caóticos, cuya velocidad depende de la temperatura, y su naturaleza depende del estado de agregación de la materia.
• Las partículas interactúan entre sí por fuerzas que son de naturaleza eléctrica. La interacción gravitacional entre partículas es despreciable.

Átomo- la partícula químicamente indivisible más pequeña de un elemento (un átomo de hierro, helio, oxígeno). Molécula- la partícula más pequeña de una sustancia que conserva sus propiedades químicas. Una molécula consta de uno o más átomos (agua - H 2 O - 1 átomo de oxígeno y 2 átomos de hidrógeno). Y el- un átomo o molécula en la que uno o más electrones sobran (o no hay suficientes electrones).

Las moléculas son extremadamente pequeñas. Las moléculas monoatómicas simples tienen un tamaño del orden de 10 a 10 µm, mientras que las moléculas poliatómicas complejas pueden ser cientos y miles de veces más grandes.

El movimiento aleatorio aleatorio de las moléculas se denomina movimiento térmico. La energía cinética del movimiento térmico aumenta al aumentar la temperatura. A bajas temperaturas, las moléculas se condensan en un líquido o sólido. A medida que aumenta la temperatura, la energía cinética promedio de la molécula aumenta, las moléculas se separan y se forma una sustancia gaseosa.

En los sólidos, las moléculas realizan oscilaciones aleatorias alrededor de centros fijos (posiciones de equilibrio). Estos centros pueden estar ubicados en el espacio de manera irregular (cuerpos amorfos) o formar estructuras masivas ordenadas (cuerpos cristalinos).

En los líquidos, las moléculas tienen una libertad mucho mayor para el movimiento térmico. No están atados a centros específicos y pueden moverse por todo el volumen del líquido. Esto explica la fluidez de los líquidos.

En los gases, las distancias entre las moléculas suelen ser mucho mayores que sus tamaños. Las fuerzas de interacción entre moléculas a distancias tan grandes son pequeñas, y cada molécula se mueve en línea recta hasta la próxima colisión con otra molécula o con la pared del vaso. La distancia media entre las moléculas de aire en condiciones normales es de unos 10 a 8 m, es decir, cientos de veces mayor que el tamaño de las moléculas. La débil interacción entre las moléculas explica la capacidad de los gases para expandirse y llenar todo el volumen del recipiente. En el límite, cuando la interacción tiende a cero, llegamos al concepto de gas ideal.

Gas ideal es un gas, cuyas moléculas no interactúan entre sí, excepto en los procesos de colisión elástica y se consideran puntos materiales.

En la teoría cinética molecular, la cantidad de una sustancia se considera proporcional al número de partículas. La unidad de cantidad de una sustancia se llama mol (mol). Topo- esta es la cantidad de una sustancia que contiene el mismo número de partículas (moléculas) que átomos hay en 0,012 kg de carbono 12 C. Una molécula de carbono consta de un átomo. Así, un mol de cualquier sustancia contiene el mismo número de partículas (moléculas). Este número se llama Avogadro constante: norte A \u003d 6.022 10 23 mol -1.

La constante de Avogadro es una de las constantes más importantes en la teoría cinética molecular. Cantidad de sustancia definida como la razón de un número norte partículas (moléculas) de materia a la constante de Avogadro norte A, o como la relación de masa a masa molar:

La masa de un mol de una sustancia se llama masa molar METRO. La masa molar es igual al producto de la masa metro 0 de una molécula de una sustancia dada por la constante de Avogadro (es decir, el número de partículas en un mol). La masa molar se expresa en kilogramos por mol (kg/mol). Para las sustancias cuyas moléculas consisten en un átomo, a menudo se usa el término masa atómica. En la tabla periódica, la masa molar se da en gramos por mol. Así, tenemos otra fórmula:

dónde: METRO- masa molar, norte A es el número de Avogadro, metro 0 es la masa de una partícula de materia, norte- el número de partículas de la sustancia contenidas en la masa de la sustancia metro. Además, necesitamos el concepto concentración(número de partículas por unidad de volumen):

Recuerde también que la densidad, el volumen y la masa de un cuerpo están relacionados por la siguiente fórmula:

Si el problema trata de una mezcla de sustancias, entonces hablan de la masa molar promedio y la densidad promedio de la sustancia. Al igual que en el cálculo de la velocidad promedio de movimiento desigual, estas cantidades están determinadas por las masas totales de la mezcla:

No olvide que la cantidad total de una sustancia siempre es igual a la suma de las cantidades de sustancias incluidas en la mezcla, y debe tener cuidado con el volumen. Volumen de mezcla de gases no es igual a la suma de los volúmenes de los gases en la mezcla. Entonces, 1 metro cúbico de aire contiene 1 metro cúbico de oxígeno, 1 metro cúbico de nitrógeno, 1 metro cúbico de dióxido de carbono, etc. Para sólidos y líquidos (a menos que se especifique lo contrario en la condición), se puede suponer que el volumen de la mezcla es igual a la suma de los volúmenes de sus partes.

La ecuación básica del MKT de un gas ideal

Durante su movimiento, las moléculas de gas chocan constantemente entre sí. Debido a esto, las características de su movimiento cambian, por lo tanto, al hablar de momentos, velocidades, energías cinéticas de las moléculas, siempre se refieren a los valores promedio de estas cantidades.

El número de colisiones de moléculas de gas en condiciones normales con otras moléculas se mide millones de veces por segundo. Si despreciamos el tamaño y la interacción de las moléculas (como en el modelo de gas ideal), podemos suponer que entre colisiones sucesivas las moléculas se mueven uniforme y rectilíneamente. Naturalmente, al volar hacia la pared del recipiente en el que se encuentra el gas, la molécula también experimenta una colisión con la pared. Todas las colisiones de moléculas entre sí y con las paredes del recipiente se consideran colisiones de bolas absolutamente elásticas. Cuando una molécula choca con una pared, el momento de la molécula cambia, lo que significa que una fuerza actúa sobre la molécula desde el lado de la pared (recuerde la segunda ley de Newton). Pero según la tercera ley de Newton, con exactamente la misma fuerza dirigida en dirección opuesta, la molécula actúa sobre la pared, ejerciendo presión sobre ella. La totalidad de todos los impactos de todas las moléculas en la pared del vaso conduce a la aparición de presión de gas. La presión del gas es el resultado de las colisiones de las moléculas con las paredes del recipiente. Si no hay un muro o cualquier otro obstáculo para las moléculas, entonces el concepto mismo de presión pierde su significado. Por ejemplo, es completamente anticientífico hablar de presión en el centro de la habitación, porque allí las moléculas no presionan la pared. ¿Por qué, entonces, cuando colocamos allí un barómetro, nos sorprendemos al encontrar que muestra algún tipo de presión? ¡Correctamente! Porque el propio barómetro es la pared misma sobre la que presionan las moléculas.

Dado que la presión es una consecuencia de las moléculas que golpean la pared del vaso, es obvio que su valor debe depender de las características de las moléculas individuales (en características promedio, por supuesto, recuerde que las velocidades de todas las moléculas son diferentes). Esta dependencia se expresa la ecuación básica de la teoría cinética molecular de un gas ideal:

dónde: pags- presion del gas, norte es la concentración de sus moléculas, metro 0 - masa de una molécula, v kv - velocidad rms (tenga en cuenta que la ecuación en sí es el cuadrado de la velocidad rms). El significado físico de esta ecuación es que establece una conexión entre las características de todo el gas como un todo (presión) y los parámetros del movimiento de las moléculas individuales, es decir, la conexión entre el macro y el micromundo.

Consecuencias de la ecuación MKT básica

Como se señaló en el párrafo anterior, la velocidad de movimiento térmico de las moléculas está determinada por la temperatura de la sustancia. Para un gas ideal, esta dependencia se expresa mediante fórmulas simples para velocidad cuadrática media raíz movimiento de las moléculas de gas:

dónde: k= 1,38∙10 –23 J/K – constante de Boltzmann, T es la temperatura absoluta. Hagamos una reserva de inmediato que, en todas las tareas, debe, sin dudarlo, convertir la temperatura en grados Celsius a grados Kelvin (excepto las tareas en la ecuación de balance de calor). ley de las tres constantes:

dónde: R\u003d 8.31 J / (mol ∙ K) - constante universal de gas. La siguiente fórmula importante es la fórmula para energía cinética promedio del movimiento de traslación de las moléculas de gas:

Resulta que la energía cinética promedio del movimiento de traslación de las moléculas depende solo de la temperatura y es la misma a una temperatura dada para todas las moléculas. Y finalmente, las consecuencias más importantes y más utilizadas de la ecuación MKT básica son las siguientes fórmulas:

Medición de temperatura

El concepto de temperatura está estrechamente relacionado con el concepto de equilibrio térmico. Los cuerpos en contacto entre sí pueden intercambiar energía. La energía transferida de un cuerpo a otro durante el contacto térmico se denomina cantidad de calor.

Equilibrio termal- este es un estado de un sistema de cuerpos en contacto térmico, en el que no hay transferencia de calor de un cuerpo a otro, y todos los parámetros macroscópicos de los cuerpos permanecen sin cambios. La temperatura es un parámetro físico que es el mismo para todos los cuerpos en equilibrio térmico.

Para medir la temperatura, se utilizan instrumentos físicos: termómetros, en los que el valor de la temperatura se juzga por un cambio en algún parámetro físico. Para crear un termómetro, es necesario elegir una sustancia termométrica (por ejemplo, mercurio, alcohol) y una cantidad termométrica que caracterice la propiedad de la sustancia (por ejemplo, la longitud de una columna de mercurio o alcohol). Varios diseños de termómetros usan una variedad de propiedades físicas de una sustancia (por ejemplo, un cambio en las dimensiones lineales de los sólidos o un cambio en la resistencia eléctrica de los conductores cuando se calientan).

Los termómetros deben estar calibrados. Para ello, se ponen en contacto térmico con cuerpos cuyas temperaturas se consideran dadas. En la mayoría de los casos, se utilizan sistemas naturales simples, en los que la temperatura permanece sin cambios, a pesar del intercambio de calor con el medio ambiente: esta es una mezcla de hielo y agua y una mezcla de agua y vapor cuando hierve a la presión atmosférica normal. En la escala de temperatura Celsius, al punto de fusión del hielo se le asigna una temperatura de 0°C, y al punto de ebullición del agua: 100°C. Se supone que el cambio en la longitud de la columna de líquido en los capilares del termómetro en una centésima parte de la longitud entre las marcas 0 °C y 100 °C es de 1 °C.

El físico inglés W. Kelvin (Thomson) en 1848 sugirió usar el punto de presión de gas cero para construir una nueva escala de temperatura (la escala Kelvin). En esta escala, la unidad de temperatura es la misma que en la escala Celsius, pero el punto cero está desplazado:

En este caso, un cambio de temperatura de 1ºС corresponde a un cambio de temperatura de 1 K. Los cambios de temperatura en las escalas Celsius y Kelvin son iguales. En el sistema SI, la unidad de medida de temperatura en la escala Kelvin se llama kelvin y se denota con la letra K. Por ejemplo, la temperatura ambiente T C \u003d 20 ° C en la escala Kelvin es igual a T K = 293 K. La escala de temperatura Kelvin se llama escala de temperatura absoluta. Resulta ser el más conveniente en la construcción de teorías físicas.

La ecuación de estado de los gases ideales o la ecuación de Clapeyron-Mendeleev

Ecuación de estado de un gas ideal es otra consecuencia de la ecuación MKT básica y se escribe como:

Esta ecuación establece una relación entre los principales parámetros del estado de un gas ideal: presión, volumen, cantidad de sustancia y temperatura. Es muy importante que estos parámetros estén interconectados, un cambio en cualquiera de ellos llevará inevitablemente a un cambio en al menos uno más. Por eso a esta ecuación se le llama ecuación de estado de un gas ideal. Clapeyron lo descubrió por primera vez para un mol de gas, y luego Mendeleev lo generalizó al caso de un número mayor de moles.

Si la temperatura del gas es T n \u003d 273 K (0 ° C), y presión pags n \u003d 1 atm \u003d 1 10 5 Pa, entonces dicen que el gas está en condiciones normales.

Leyes de los gases

La resolución de problemas para calcular los parámetros de los gases se simplifica enormemente si sabe qué ley y qué fórmula aplicar. Entonces, consideremos las leyes básicas de los gases.

1. Ley de Avogadro. Un mol de cualquier sustancia contiene el mismo número de elementos estructurales, igual al número de Avogadro.

2. Ley de Dalton. La presión de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases incluidos en esta mezcla:

La presión parcial de un gas es la presión que produciría si todos los demás gases desaparecieran repentinamente de la mezcla. Por ejemplo, la presión del aire es igual a la suma de las presiones parciales de nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y otras impurezas. En este caso, cada uno de los gases de la mezcla ocupa todo el volumen que se le proporciona, es decir, el volumen de cada uno de los gases es igual al volumen de la mezcla.

3. Ley de Boyle-Mariotte. Si la masa y la temperatura del gas permanecen constantes, entonces el producto de la presión del gas y su volumen no cambia, por lo tanto:

Un proceso que ocurre a una temperatura constante se llama isotérmico. Tenga en cuenta que esta forma simple de la ley de Boyle-Mariotte solo se cumple si la masa del gas permanece constante.

4. Ley de Gay-Lussac. La ley de Gay-Lussac en sí misma no tiene un valor particular en la preparación de exámenes, por lo que solo daremos una consecuencia de ella. Si la masa y la presión del gas permanecen constantes, entonces la relación entre el volumen del gas y su temperatura absoluta no cambia, por lo tanto:

Un proceso que ocurre a presión constante se llama isobárico o isobárico. Tenga en cuenta que esta forma simple de la ley de Gay-Lussac solo se cumple si la masa del gas permanece constante. No olvides convertir la temperatura de grados Celsius a kelvins.

5. Ley de Charles. Al igual que la ley de Gay-Lussac, la ley de Charles en su formulación exacta no es importante para nosotros, por lo que solo daremos una consecuencia de ella. Si la masa y el volumen de un gas permanecen constantes, entonces la relación entre la presión del gas y su temperatura absoluta no cambia, por lo tanto:

Un proceso que ocurre a volumen constante se llama isocórico o isocórico. Tenga en cuenta que esta forma simple de la ley de Charles solo se cumple si la masa del gas permanece igual. No olvides convertir la temperatura de grados Celsius a kelvins.

6. Ley universal de los gases (Clapeyron). A una masa constante de un gas, la relación del producto de su presión y volumen a la temperatura no cambia, por lo tanto:

Tenga en cuenta que la masa debe permanecer igual y no olvide los grados Kelvin.

Entonces, hay varias leyes de los gases. Enumeramos los signos que necesita para usar uno de ellos al resolver un problema:

1. La ley de Avogadro se aplica a todos los problemas en los que estamos hablando del número de moléculas.
2. La ley de Dalton se aplica a todos los problemas que involucran una mezcla de gases.
3. La ley de Charles se usa en problemas donde el volumen de gas permanece sin cambios. Por lo general, esto se establece explícitamente o el problema contiene las palabras "gas en un recipiente cerrado sin pistón".
4. La ley de Gay-Lussac se aplica si la presión del gas permanece sin cambios. Busque las palabras "gas en un recipiente cerrado por un pistón móvil" o "gas en un recipiente abierto" en los problemas. A veces no se dice nada sobre la vasija, pero por el estado está claro que se comunica con la atmósfera. Entonces se supone que la presión atmosférica siempre permanece sin cambios (a menos que se indique lo contrario en la condición).
5. Ley de Boyle-Mariotte. Aquí es donde es más difícil. Bueno, si el problema dice que la temperatura del gas no cambia. Es un poco peor si la condición contiene la palabra "lentamente". Por ejemplo, un gas se comprime o se expande lentamente. Es aún peor si se dice que el gas está cerrado por un pistón conductor de calor. Finalmente, es muy malo si no se dice nada sobre la temperatura, pero por la condición se puede suponer que no cambia. Por lo general, en este caso, los estudiantes aplican la ley de Boyle-Mariotte desde la desesperanza.
6. Ley universal de los gases. Se usa si la masa del gas es constante (por ejemplo, el gas está en un recipiente cerrado), pero por la condición está claro que todos los demás parámetros (presión, volumen, temperatura) cambian. En general, en lugar de la ley universal, a menudo puede usar la ecuación de Clapeyron-Mendeleev, obtendrá la respuesta correcta, solo que en cada fórmula escribirá dos letras adicionales.

Representación gráfica de isoprocesos

En muchas ramas de la física, la dependencia de las cantidades entre sí se representa convenientemente gráficamente. Esto simplifica la comprensión de la relación entre los parámetros que ocurren en el sistema de proceso. Este enfoque se utiliza muy a menudo en la física molecular. Los principales parámetros que describen el estado de un gas ideal son la presión, el volumen y la temperatura. El método gráfico para resolver problemas consiste en representar la relación de estos parámetros en varias coordenadas de gas. Hay tres tipos principales de coordenadas de gas: ( pags; V), (pags; T) y ( V; T). Tenga en cuenta que estos son solo los básicos (los tipos de coordenadas más comunes). La imaginación de los redactores de problemas y pruebas no se limita, por lo que puede conocer cualquier otra coordenada. Entonces, representemos los principales procesos de gas en las principales coordenadas de gas.

Proceso isobárico (p = const)

Un proceso isobárico es un proceso que ocurre a presión y masa de gas constantes. Como se deduce de la ecuación de estado de un gas ideal, en este caso el volumen cambia en proporción directa a la temperatura. Gráficas del proceso isobárico en coordenadas R–V; V–T y R–T tener la siguiente forma:

V–T coordenadas se dirige exactamente al origen, sin embargo, este gráfico nunca puede comenzar directamente desde el origen, ya que a temperaturas muy bajas, el gas se convierte en líquido y la dependencia del volumen con la temperatura cambia.

Proceso isocórico (V = const)

Un proceso isocórico es un proceso de calentamiento o enfriamiento de un gas a un volumen constante y siempre que la cantidad de sustancia en el recipiente permanezca sin cambios. Como se deduce de la ecuación de estado de un gas ideal, en estas condiciones, la presión de un gas cambia en proporción directa a su temperatura absoluta. Gráficas del proceso isocórico en coordenadas R–V; R–T y V–T tener la siguiente forma:

Nótese que la continuación del gráfico en pags–T coordenadas está dirigida exactamente al origen, sin embargo, esta gráfica nunca puede partir directamente del origen, ya que el gas a muy bajas temperaturas se convierte en líquido.

Proceso isotérmico (T = const)

Un proceso isotérmico es un proceso que tiene lugar a una temperatura constante. De la ecuación de estado de un gas ideal se deduce que a una temperatura constante y una cantidad constante de sustancia en el recipiente, el producto de la presión del gas por su volumen debe permanecer constante. Gráficas del proceso isotérmico en coordenadas R–V; R–T y V–T tener la siguiente forma:

Tenga en cuenta que al realizar tareas en gráficos en física molecular no se requiere una precisión especial al colocar las coordenadas a lo largo de los ejes correspondientes (por ejemplo, para que las coordenadas pags 1 y pags 2 sistema de gas de dos estados pags(V) coincidió con las coordenadas pags 1 y pags 2 de estos estados en el sistema pags(T). En primer lugar, estos son diferentes sistemas de coordenadas en los que se pueden elegir diferentes escalas y, en segundo lugar, esta es una formalidad matemática innecesaria que distrae de lo principal: del análisis de la situación física. El requisito principal es que la apariencia cualitativa de los gráficos sea correcta.

No isoprocesos

En problemas de este tipo, se cambian los tres parámetros principales del gas: presión, volumen y temperatura. Sólo la masa del gas permanece constante. El caso más simple es cuando el problema se resuelve "de frente" con la ayuda de la ley universal de los gases. Es un poco más difícil si necesita encontrar la ecuación del proceso que describe el cambio en el estado del gas, o analizar el comportamiento de los parámetros del gas usando esta ecuación. Entonces tienes que actuar así. Escriba esta ecuación de proceso y la ley universal de los gases (o la ecuación de Clapeyron-Mendeleev, la que sea más conveniente para usted) y excluya constantemente las cantidades innecesarias de ellas.

Cambio en la cantidad o masa de una sustancia

De hecho, no hay nada complicado en tales tareas. Solo es necesario recordar que las leyes de los gases no se cumplen, ya que en las formulaciones de cualquiera de ellas se escribe "a masa constante". Por lo tanto, actuamos simplemente. Escribimos la ecuación de Clapeyron-Mendeleev para los estados inicial y final del gas y resolvemos el problema.

Deflectores o pistones

En problemas de este tipo se vuelven a aplicar las leyes de los gases, teniendo en cuenta las siguientes observaciones:

• En primer lugar, el gas no pasa a través del tabique, es decir, la masa de gas en cada parte del recipiente permanece invariable y, por lo tanto, se cumplen las leyes de los gases para cada parte del recipiente.
• En segundo lugar, si la partición no es conductora, cuando el gas en una parte del recipiente se calienta o se enfría, la temperatura del gas en la segunda parte permanecerá sin cambios.
• En tercer lugar, si la partición es móvil, entonces las presiones en ambos lados son iguales en cada momento particular (pero esta presión igual en ambos lados puede cambiar con el tiempo).
• Y luego escribimos las leyes de los gases para cada gas por separado y resolvemos el problema.

Leyes de los gases e hidrostática

La especificidad de las tareas es que en la presión será necesario tener en cuenta los "pesos de marca" asociados a la presión de la columna de líquido. ¿Cuáles son las opciones aquí:

• Un recipiente de gas está sumergido bajo el agua. La presión en el recipiente será: pags = pags cajero automático + ρgh, dónde: h- profundidad de inmersión.
• Horizontal el tubo está cerrado de la atmósfera por una columna de mercurio (u otro líquido). La presión del gas en el tubo es exactamente igual a: pags = pags atm atmosférica, ya que la columna horizontal de mercurio no ejerce presión sobre el gas.
• vertical el tubo de gas se cierra en la parte superior con una columna de mercurio (u otro líquido). Presión de gas en el tubo: pags = pags cajero automático + ρgh, dónde: h es la altura de la columna de mercurio.
• Un tubo estrecho vertical con gas se gira con su extremo abierto hacia abajo y se bloquea con una columna de mercurio (u otro líquido). Presión de gas en el tubo: pags = pags Cajero automático - ρgh, dónde: h es la altura de la columna de mercurio. Se coloca el signo "-", ya que el mercurio no comprime, sino que estira el gas. A menudo, los estudiantes preguntan por qué el mercurio no sale del tubo. De hecho, si el tubo fuera ancho, el mercurio se deslizaría por las paredes. Y así, dado que el tubo es muy angosto, la tensión superficial no permite que el mercurio se rompa en el medio y deje entrar aire, y la presión del gas en el interior (menor que la atmosférica) evita que el mercurio fluya hacia afuera.

Una vez que hayas logrado registrar correctamente la presión del gas en el tubo, aplica una de las leyes de los gases (generalmente Boyle-Mariotte, ya que la mayoría de estos procesos son isotérmicos, o la ley universal de los gases). Aplique la ley elegida para gas (de ninguna manera para líquido) y resuelva el problema.

Expansión térmica de cuerpos

A medida que aumenta la temperatura, aumenta la intensidad del movimiento térmico de las partículas de la sustancia. Esto lleva al hecho de que las moléculas se repelen más "activamente". Debido a esto, la mayoría de los cuerpos aumentan de tamaño cuando se calientan. No cometas el típico error, los átomos y las moléculas en sí mismos no se expanden cuando se calientan. Solo aumentan los espacios vacíos entre las moléculas. La expansión térmica de los gases se describe mediante la ley de Gay-Lussac. La dilatación térmica de los líquidos obedece a la siguiente ley:

dónde: V 0 es el volumen de líquido a 0°С, V- a una temperatura t, γ es el coeficiente de expansión volumétrica del líquido. Tenga en cuenta que todas las temperaturas en este hilo deben tomarse en grados Celsius. El coeficiente de expansión volumétrica depende del tipo de líquido (y de la temperatura, que no se tiene en cuenta en la mayoría de los problemas). Tenga en cuenta que el valor numérico del coeficiente, expresado en 1/°C o en 1/K, es el mismo, ya que calentar el cuerpo en 1°C es lo mismo que calentarlo en 1 K (no 274 K).

Para extensiones de cuerpo solido Se utilizan tres fórmulas que describen el cambio en las dimensiones lineales, el área y el volumen del cuerpo:

dónde: yo 0 , S 0 , V 0 - respectivamente, la longitud, la superficie y el volumen del cuerpo a 0 ° C, α es el coeficiente de expansión lineal del cuerpo. El coeficiente de dilatación lineal depende del tipo de cuerpo (y de la temperatura, que no se tiene en cuenta en la mayoría de los problemas) y se mide en 1/°C o 1/K.

Aprende todas las fórmulas y leyes de la física, y fórmulas y métodos de las matemáticas. De hecho, también es muy simple hacer esto, solo hay unas 200 fórmulas necesarias en física, e incluso un poco menos en matemáticas. En cada una de estas materias hay alrededor de una docena de métodos estándar para resolver problemas de un nivel básico de complejidad, que también se pueden aprender, y así, de forma totalmente automática y sin dificultad, resolver la mayor parte de la transformación digital en el momento adecuado. Después de eso, solo tendrás que pensar en las tareas más difíciles.

Asistir a las tres etapas de las pruebas de ensayo en física y matemáticas. Cada RT se puede visitar dos veces para resolver ambas opciones. Nuevamente, en el DT, además de la capacidad para resolver problemas de manera rápida y eficiente, y el conocimiento de fórmulas y métodos, también es necesario poder planificar adecuadamente el tiempo, distribuir fuerzas y, lo más importante, completar correctamente el formulario de respuesta. , sin confundir ni el número de respuestas y tareas, ni tu propio apellido. Además, durante el RT, es importante acostumbrarse al estilo de hacer preguntas en las tareas, que puede parecer muy inusual para una persona no preparada en el DT.

La implementación exitosa, diligente y responsable de estos tres puntos le permitirá mostrar un excelente resultado en el CT, el máximo de lo que es capaz.

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