Jätkame füüsika eksami esimese osa ülesannete analüüsimist, mis on pühendatud teemale "Molekulaarfüüsika ja termodünaamika". Nagu tavaliselt, on kõik lahendused varustatud füüsikaõpetaja üksikasjalike kommentaaridega. Kõigi pakutud ülesannete kohta on ka videoanalüüs. Artikli lõpust leiate lingid teiste füüsikaeksami ülesannete analüüsidele.

Termodünaamilise tasakaalu all mõistetakse süsteemi olekut, milles selle makroskoopilised parameetrid aja jooksul ei muutu. See olek saavutatakse siis, kui lämmastiku ja hapniku temperatuur anumas ühtlustub. Kõik muud parameetrid sõltuvad iga gaasi massist ja üldiselt ei ole need samad, isegi kui termodünaamiline tasakaal on saavutatud. Õige vastus: 1.

Isobaarses protsessis ruumala V ja temperatuur T

Seega sõltuvus V alates T peaks olema otseselt proportsionaalne ja kui temperatuur langeb, peaks ka helitugevus vähenema. Graafik 4 sobib.

Soojusmasina efektiivsus määratakse järgmise valemiga:

Siin A- tsükli kohta tehtud töö, K 1 on soojushulk, mille töövedelik saab kütteseadmest tsükli kohta. Arvutused annavad järgmise tulemuse: kJ.

11. Isoprotsesside uurimisel kasutati suletud õhuga täidetud ja manomeetriga ühendatud muutuva mahuga anumat. Anuma mahtu suurendatakse aeglaselt, hoides õhurõhku selles konstantsena. Kuidas muutub anumas oleva õhu temperatuur ja selle tihedus? Määrake iga koguse jaoks selle muutuse sobiv olemus: 1) suurendada 2) vähenemine 3) ei muutu Kirjutage tabelisse iga füüsikalise suuruse jaoks valitud numbrid. Vastuses olevad numbrid võivad korduda.

Protsess on isobaarne. Isobaarses protsessis ruumala V ja temperatuur T ideaalne gaas on seotud seosega:

Seega sõltuvus V alates T otseselt proportsionaalne, st mahu kasvades suureneb ka temperatuur.

Aine tihedus on seotud massiga m ja maht V suhe:

Seega konstantse massiga m sõltuvus ρ alates V pöördvõrdeline, see tähendab, et kui maht suureneb, siis tihedus väheneb.

Õige vastus: 12.

12. Joonisel on diagramm neljast järjestikusest muutusest ideaalse gaasi 2 mooli olekus. Millises protsessis on gaasi töö positiivne ja minimaalne ning millises on välisjõudude töö positiivne ja minimaalne? Ühendage need protsessid diagrammil olevate protsesside numbritega. Esimese veeru iga positsiooni jaoks valige teisest veerust vastav positsioon ja kirjutage valitud numbrid tabelisse vastavate tähtede alla.

Gaasi töö on arvuliselt võrdne gaasiprotsessi graafiku all oleva pindalaga koordinaatides. Märgis on see protsessis, mis toimub mahu suurenemisega, positiivne ja vastupidisel juhul negatiivne. Välisjõudude töö on omakorda absoluutväärtuselt võrdne ja märgilt vastupidine gaasi tööle samas protsessis.

See tähendab, et gaasi töö on protsessides 1 ja 2 positiivne. Samal ajal on see protsessis 2 väiksem kui protsessis 1, kuna joonisel kujutatud kollase trapetsi pindala on väiksem kui pruun trapets:

Vastupidi, protsessides 3 ja 4 on gaasi töö negatiivne, mis tähendab, et nendes protsessides on välisjõudude töö positiivne. Veelgi enam, protsessis 4 on see väiksem kui protsessis 3, kuna joonisel kujutatud sinise trapetsi pindala on väiksem kui punase trapetsi pindala:

Seega on õige vastus 42.

See oli viimane ülesanne teemal "Molekulaarfüüsika ja termodünaamika" füüsika eksami esimesest osast. Otsige mehaanika ülesannete analüüsi.

Materjali koostas Sergei Valerievich

Videokursus "Saada A" sisaldab kõiki matemaatika eksami edukaks sooritamiseks vajalikke teemasid 60-65 punktiga. Täielikult kõik profiili ülesanded 1-13 KASUTADA matemaatikas. Sobib ka matemaatika Basic USE läbimiseks. Kui soovid sooritada eksami 90-100 punktiga, siis tuleb 1. osa lahendada 30 minutiga ja vigadeta!

Ettevalmistuskursus eksamiks 10-11 klassidele, samuti õpetajatele. Kõik vajalik matemaatika eksami 1. osa (esimesed 12 ülesannet) ja 13. ülesande (trigonomeetria) lahendamiseks. Ja see on ühtsel riigieksamil rohkem kui 70 punkti ja ilma nendeta ei saa hakkama ei sajapalline tudeng ega humanist.

Kogu vajalik teooria. Eksami kiirlahendused, lõksud ja saladused. Analüüsitud on kõik FIPI ülesannete panga 1. osa asjakohased ülesanded. Kursus vastab täielikult USE-2018 nõuetele.

Kursus sisaldab 5 suurt teemat, igaüks 2,5 tundi. Iga teema on antud nullist, lihtsalt ja selgelt.

Sajad eksamiülesanded. Tekstülesanded ja tõenäosusteooria. Lihtsad ja kergesti meeldejäävad probleemide lahendamise algoritmid. Geomeetria. Teooria, teatmematerjal, igat tüüpi USE ülesannete analüüs. Stereomeetria. Kavalad nipid lahendamiseks, kasulikud petulehed, ruumilise kujutlusvõime arendamine. Trigonomeetria nullist – ülesandeni 13. Tuupimise asemel mõistmine. Keeruliste mõistete visuaalne selgitus. Algebra. Juured, astmed ja logaritmid, funktsioon ja tuletis. Eksami 2. osa keeruliste ülesannete lahendamise alus.

KASUTAMINE 2018. Füüsika. Ma sooritan eksami! Mehaanika. Molekulaarfüüsika. Tüüpilised ülesanded. Demidova M.Yu., Gribov V.A., Gigolo A.I.

M.: 2018 - 204 lk.

Moodulkursus “Sooritan eksami! Füüsika" lõi autorite meeskond ühtse füüsika riigieksami kontrollmõõtmismaterjalide väljatöötamise föderaalse komisjoni liikmete hulgast. See sisaldab käsiraamatuid "Iseõppekursus" ja "Tüüpilised ülesanded". Kursuse eesmärk on valmistada 10.-11. klassi õpilasi ette riiklikuks lõputunnistuseks. Tundide järjekord on toodud füüsika eksamitöö loogikas moodulpõhimõtte alusel. Iga tund on suunatud konkreetsele tulemusele ning sisaldab põhiteoreetilise teabe ja praktiliste oskuste arendamist eksamitöö konkreetse ülesande täitmiseks. Käsiraamatus esitatakse temaatilised moodulid, mis on koostatud vastavalt eksamitöö loogikale. Kursus on suunatud õpetajatele, kooliõpilastele ja nende vanematele, et kontrollida/enesekontrolliks haridusstandardi nõuete täitmist lõpetajate ettevalmistuse tasemel.

Vorming: pdf

Suurus: 45 MB

Vaata, lae alla: drive.google

SISU
Eessõna 3
Tunnid 1-25. Mehaanika

Tunnid 1-5. Kinemaatika
Võrdlusmaterjalid 8
Iseseisva töö ülesanded 12
Kontrolltöö teemal "Kinemaatika" 29
Tunnid 6-10. Dünaamika
Võrdlusmaterjalid 33
Iseseisva töö ülesanded 36
Kontrolltöö teemal "Dünaamika" 58
Tunnid 11-15. Looduskaitseseadused mehaanikas
Võrdlusmaterjalid 62
Iseseisva töö ülesanded 64
Kontrolltöö teemal "Mehaanika looduskaitseseadused" 88
Tunnid 16-20. Staatika
Võrdlusmaterjalid 91
Iseseisva töö ülesanded 93
Kontrolltöö teemal "Staatika" 102
Tunnid 21-25. Mehaanilised vibratsioonid ja lained
Teatmematerjalid 104
Iseseisva töö ülesanded 106
Kontrolltöö teemal "Mehaanilised vibratsioonid ja lained" 128
Tunnid 26-35. Molekulaarfüüsika
Tunnid 26-30. Molekulaarkineetiline teooria
Teatmematerjalid 132
Ülesanded iseseisvaks tööks 137
Kontrolltöö teemal "Molekulaarkineetiline teooria" 158
Tunnid 31-35. Termodünaamika
Teatmematerjalid 163
Iseseisva töö ülesanded 166
Kontrolltöö teemal "Termodünaamika" 187
Iseseisva töö ülesannete vastused 192

Teatmematerjalid sisaldavad põhiteoreetilist teavet selle teema kohta. Need sisaldavad kõiki USE kodifitseerija sisu elemente füüsikas, kuid kodifitseerija iga positsioon on toodud üksikasjalikumalt: antakse kõigi mõistete definitsioonid, seaduste sõnastused jne Enne temaatilise ploki kallal töö alustamist on vaja neid teatmematerjale uurida, mõista kõiki neis selle teema kohta loetletud sisuelemente. Kui midagi jääb arusaamatuks, siis on vaja naasta õpiku vastava lõigu juurde, olles veel kord tutvunud vajaliku teoreetilise materjaliga.
Iseseisva töö ülesandeid täites saab viidata teatmematerjalidele ning teemakohase kontrolltöö tegemisel püüda enam mitte viidata teatmematerjalidele. Siinkohal tuleb kõik vajalikud valemid juba meeles pidada ja neid ülesannete lahendamisel enesekindlalt rakendada.
Iseseisva töö ülesanded hõlmavad ülesannete valikut nendele KIM USE ridadele, milles kontrollitakse selle teema sisu elemente. Esiteks esitatakse algtaseme liinide kõige üksikasjalikum ülesannete valik. Siin on iga sisuelemendi jaoks esile tõstetud kogud ja sellise kogumiku sees on iga eksamitöö ülesannete mudeli jaoks vähemalt kaks ülesannet.

Tunnid 1-5. Kinemaatika
VIITEMATERJALID
1.1.1. Mehaaniline liikumine on keha asukoha muutumine ruumis teiste kehade suhtes (või keha kuju muutumine) aja jooksul.
Sellest definitsioonist tulenevalt on mehaaniline liikumine suhteline: see, kuidas keha liigub, oleneb objektist, mille suhtes seda liikumist vaadeldakse. Näide: kohver lebab liikumatult vankririiulil, kuid liigub koos rongiga Maa suhtes.
Võrdlusraamistiku eesmärk on mehaanilise liikumise kvantitatiivne kirjeldamine. Seetõttu moodustavad mehaanilise liikumise määratluse tõttu tugiraamistiku:
1) võrdluskeha (kuju muutmata);
2) võrdluskehaga jäigalt ühendatud koordinaatsüsteem;
3) kell (seade aja mõõtmiseks), mis on jäigalt ühendatud võrdluskehaga.
1.1.2. Materiaalne punkt on reaalse keha lihtsaim mudel, mis on geomeetriline punkt, millega on seotud keha mass, selle laeng jne. See mudel on rakendatav, kui keha mõõtmed antud ülesandes võib jätta tähelepanuta. Kaks kõige levinumat näidet sellistest ülesannetest on:
- keha läbitud vahemaa on palju suurem kui keha enda suurus (auto läbis 100 km kiirusega 50 km/h. Leia liikumisaeg);
– jäiga keha translatsioonilise liikumise juhtum (vt allpool). Sel juhul liiguvad kõik keha punktid ühtemoodi, seega piisab ühe kehapunkti liikumise uurimisest.

Eesmärk: molekulaarfüüsika põhimõistete, seaduste ja valemite kordamine vastavalt kodifitseerijale USE

USE 2012 testitud sisuelemendid:
1. IKT põhisätted.
2. Gaaside, vedelike ja tahkete ainete ehitusmudelid.
3. Ideaalne gaasimudel.
4. Ideaalse gaasi MKT põhivõrrand.
5. Absoluutne temperatuur kui selle keskmise kineetilise energia mõõt
osakesed.
6. Mendelejevi-Clapeyroni võrrand.
7.Isoprotsessid.
8. Vedelike ja gaaside vastastikused muundumised.
9. Küllastunud ja küllastumata aurud. Õhuniiskus.
10. Aine agregatsiooni oleku muutumine. sulamine ja
kõvenemine.
11. Termodünaamika: siseenergia, soojushulk, töö.
12. Termodünaamika esimene seadus
13. Termodünaamika teine ​​seadus.
14. Termodünaamika esimese seaduse rakendamine isoprotsessidele.
15.Soojusmasinate kasutegur.

ICB põhisätted

Molekulaarkineetiliseks teooriaks nimetatakse
aine ehituse ja omaduste õpetus, mis põhineb
ideed aatomite ja molekulide olemasolu kohta
kemikaali väikseimad osakesed.
IKT peamised sätted:
1. Kõik ained – vedelad, tahked ja gaasilised –
koosneb pisikestest osakestest, molekulidest
mis ise koosnevad aatomitest.
2. Aatomid ja molekulid on pidevas
kaootiline liikumine.
3. Osakesed interakteeruvad üksteisega jõudude toimel,
millel on elektriline iseloom (tõmbavad ligi ja
on tõrjutud).

Atom. Molekul.

Aatom on väikseim
osa kemikaalist
element, millel on
selle omadused,
võimeline
sõltumatu
olemasolu.
Molekul -
väikseim tall
aine osake
koosneb aatomitest
üks või mitu
keemilised elemendid,
säilitades peamise
Keemilised omadused
seda ainet.

Molekulide mass. Aine kogus.

Suhteline molekulaarne (või aatomiline)
aine mass on suhe
massid
m0
M r aineid kuni 1/12
antud molekul (või aatom).
1
süsinikuaatomi mass 12C.
m0C
Aine kogus on 12
molekulide arv
keha, kuid väljendatakse suhtelistes ühikutes.
Mool on aine kogus, mis sisaldab
nii palju osakesi (molekule), kui on aatomeid
sisaldub 0,012 kg süsinikus 12C.
23
1
Tähendab
ükskõik milline
sisalduvad ained
N A 6v 110mol
sünnimärk
sama palju osakesi (molekule). See number
nimetatakse Avogadro konstandiks NA.
Aine kogus võrdub arvu suhtega
molekulid antud kehas konstandiks
Avogadro, st.
NA
molekulide arvule aine 1 moolis.
kg
3
m
MM
M
r10
m0 N A
Aine molaarmassi nimetatakse
mass
sünnimärk
ainet võetakse koguses 1 mol.

Enamiku tahkete ainete molekulid
on kindlas järjekorras.
Selliseid tahkeid aineid nimetatakse
kristalne.
Osakeste liikumised on
kõikumised tasakaalupositsioonide ümber.
Kui ühendame positsioonide keskpunktid
osakeste tasakaal, siis
õige ruumiline võrk,
nimetatakse kristalseks.
Molekulide vahelised kaugused on võrreldavad
molekulide suurusega.
Peamised omadused: säilitavad oma kuju ja
maht. Üksikud kristallid on anisotroopsed.
Anisotroopia on sõltuvus füüsilisest
omadused kristallis olevast suunast.
l r0

Tahkete ainete, vedelike ja gaaside struktuuri mudelid

Molekulide vahelised kaugused
suuruselt võrreldavad vedelikud
molekule, nii et vedelik on väike
kahaneb.
Vedelamolekul võngub
esialgse positsiooni lähedal
tasakaal, kokkupõrge teistega
molekulid lähimast
keskkond. Aeg-ajalt ta
õnnestub hüpata
edasi tegema
kõikumised teiste naabrite vahel.
Molekulide "hüpped" toimuvad mööda
kõik suunad samaga
sagedus, mis selgitab
vedeliku voolavus ja mis see
võtab anuma kuju
l r0

Tahkete ainete, vedelike ja gaaside struktuuri mudelid

Gaasi molekulide vaheline kaugus
palju suuremad kui nemad
molekule, nii et gaasi saab kokku suruda nii, et
et selle maht väheneb mitme võrra
üks kord.
Suurte kiirustega molekulid
vahelises ruumis liikumine
kokkupõrked. ajal
Kokkupõrke molekulid muutuvad dramaatiliselt
liikumiskiirus ja suund.
Molekulid on väga nõrgalt tõmmatud
üksteisele, nii et gaasid ei pea
oma vorm ja püsiv
maht.
l r0

Molekulide termiline liikumine

Juhuslik kaootiline liikumine
molekule nimetatakse termiliseks
liikumine. Tõestus
termiline liikumine on
Browni liikumine ja difusioon.
Browni liikumine on termiline
väikeste osakeste liikumine
vedelas või gaasis suspendeeritud,
mis tekivad löögi all
keskkonnamolekulid.
Difusioon on nähtus
kahe või enama läbitungimine
üksteisega kokkupuutuvad ained
sõber.
Difusioonikiirus sõltub
aine agregaatolek ja
kehatemperatuur.

10. Aineosakeste vastastikmõju

Molekulide vastasmõju jõud.
Väga väikestel molekulide vahemaadel
kohal peavad olema tõukejõud.
Kaugustel, mis ületavad 2–3 läbimõõtu
molekulid, mõjuvad tõmbejõud.

11. Ideaalne gaasimudel

Ideaalne gaas on teoreetiline mudel
gaas, milles mõõtmed ja
gaasiosakeste vastastikmõjusid ja arvestama
ainult nende elastsed kokkupõrked.
Ideaalse gaasi kineetilises mudelis
molekule käsitletakse ideaalsetena
vahel suhtlevad elastsed pallid
ise ja seintega ainult elastsuse ajal
kokkupõrkeid.
Eeldatakse kõigi molekulide kogumahtu
väike võrreldes anuma mahuga,
milles gaas asub.
Kokkupõrge anuma seinaga, gaasimolekulid
talle survet avaldades.
Mikroskoopilised parameetrid: mass,
kiirus, molekulide kineetiline energia.
Makroskoopilised parameetrid: rõhk,
maht, temperatuur.

12. MKT gaaside põhivõrrand

Ideaalse gaasi rõhk on kaks kolmandikku
keskmine translatsiooni kineetiline energia
ruumalaühikus sisalduvate molekulide liikumine
kus n = N / V on molekulide kontsentratsioon (st arv
molekulid anuma ruumalaühiku kohta)
Daltoni seadus: rõhk segus on keemiline
mitteinterakteeruvad gaasid on võrdne nende summaga
osalised rõhud
p = p1 + p2 + p3

13. Absoluutne temperatuur

Temperatuur iseloomustab keha kuumenemise astet.
Termiline tasakaal on süsteemi olek
termilises kontaktis olevad kehad, milles nr
soojusülekanne toimub ühelt kehalt teisele ja
kõik kehade makroskoopilised parameetrid jäävad alles
muutmata.
Temperatuur on füüsiline parameeter, sama
kõigi termilises tasakaalus olevate kehade jaoks.
Temperatuuri mõõdetakse füüsikaliste meetodite abil
seadmed - termomeetrid.
On olemas minimaalne võimalik temperatuur, mille juures
mis peatab molekulide kaootilise liikumise.
Seda nimetatakse absoluutseks nulltemperatuuriks.
Kelvini temperatuuriskaalat nimetatakse absoluutseks
temperatuuri skaala.
T t 273

14. Absoluutne temperatuur

Kaootilise liikumise keskmine kineetiline energia
gaasimolekulid on otseselt võrdeline absoluutiga
temperatuuri.
3
EkT
2
2
p nE p nkT
3
k – Boltzmanni konstant – seostab temperatuuri in
energiaühikud temperatuuriga kelvinites
Temperatuur on keskmise kineetilise energia mõõt
molekulide translatsiooniline liikumine.
Sama rõhu ja temperatuuri korral kontsentratsioon
molekulid on kõigi gaaside jaoks ühesugused.
Avogadro seadus: võrdsetes kogustes gaasides samal ajal
temperatuurid ja rõhud sisaldavad sama arvu
molekulid

15. Mendelejevi-Clapeyroni võrrand

Ideaalse gaasi olekuvõrrand on suhe
ideaalse gaasi parameetrid – rõhk, maht ja
absoluutne temperatuur, mis määrab selle oleku.
pVRT
m
RT
M
R kN A 8,31
J
mol K
R on universaalne gaasikonstant.
Avogadro seadus: tavatingimustes üks mool mis tahes gaasi
võtab enda alla sama mahu V0, mis on võrdne 0,0224 m3/mol.
Olekuvõrrandist tuleneb seos rõhu vahel,
Ideaalse gaasi maht ja temperatuur
olla mis tahes kahes olekus.
Clapeyroni võrrand
pV
pV
1 1
T1
2 2
T2
konst.

16. Isoprotsessid

Isoprotsessid on protsessid, milles
üks parameetritest (p, V või T) jääb alles
muutmata.
Isotermiline protsess (T = konst) –
oleku muutmise protsess
termodünaamiline süsteem, voolav
konstantsel temperatuuril T.
Boyle-Mariotte'i seadus: antud gaasi jaoks
mass on sellele avaldatava gaasi rõhu korrutis
maht on konstantne, kui gaasi temperatuur ei ole
on muutumas.
konst
pV konst p
V
T3 > T2 > T1

17. Isoprotsessid

Isohooriline protsess on muutumise protsess

püsiv maht.
Charlesi seadus: antud massiga gaasi jaoks
rõhu ja temperatuuri suhe on konstantne,
kui helitugevus ei muutu.
lk
konst p konst T
T
V3 > V2 > V1

18. Isoprotsessid

Isobaarne protsess on muutumise protsess
termodünaamilise süsteemi olek
pidev rõhk.
Gay-Lussaci seadus: antud massiga gaasi jaoks
mahu ja temperatuuri suhe on konstantne, kui
gaasirõhk ei muutu.
V
V V0 1 t
konst V konst T
T
Konstantsel rõhul ideaalse gaasi maht
muutub lineaarselt temperatuuriga.
kus V0 on gaasi maht temperatuuril 0 °С.
α = 1/273,15 K–1 - mahulise temperatuuri koefitsient
gaaside paisumine.
p3 > p2 > p1

19. Vedelike ja gaaside vastastikused muundumised

Aurustumine on aine ülekandmine
vedelast olekust gaasiliseks.
Kondensatsioon on aine üleminek alates
gaasilisest olekust vedelaks.
Aurustumine on aurustumine
tulevad vabalt pinnalt
vedelikud.
Molekulaarkineetika seisukohalt
teooria järgi on aurustamine protsess, mille käigus
vedeliku pind lendab kõige rohkem välja
kiired molekulid, kineetiline energia
mis ületab nende ühenduse energia
ülejäänud vedeliku molekulid. See viib
keskmise kineetilise energia vähenemisele
ülejäänud molekulid, st jahutamiseks
vedelikud.
Kondensaadi eraldumine
keskkonda veidi soojust
kolmapäeval.

20. Vedelike ja gaaside vastastikused muundumised Küllastunud ja küllastumata aurud

Suletud anumas vedelik ja selle
aur võib olla olekus
dünaamiline tasakaal, kui
eralduvate molekulide arv
vedelik, võrdne molekulide arvuga,
naasmine vedeliku juurde
aur, st kui protsesside kiirus
aurustumine ja kondenseerumine
on samad.
Auruga tasakaalus
nende vedelikku nimetatakse
küllastunud.
Küllastunud auru rõhk p0
Sellest ainest sõltub
selle temperatuur ja ei sõltu sellest
maht
Küllastunud auru rõhk tõuseb
mitte ainult tõusu tulemusena
vedeliku temperatuur, kuid
suurenenud tõttu
auru molekulide kontsentratsioon.
p0 nkT

21. Vedelike ja gaaside vastastikused muundumised Keemine

Keetmine on aurustumine
esineb kogu vedelikus.
Vedelik hakkab keema kl
temperatuur, mille juures
selle küllastunud aururõhk
muutub võrdseks rõhuga
vedelik, mis koosneb
õhurõhk pinnal
vedelikud (välisrõhk) ja
kolonni hüdrostaatiline rõhk
vedelikud.
Igal vedelikul on oma temperatuur
keemine, mis sõltub rõhust
küllastunud aur. Mida madalam on rõhk
küllastunud aur, seda kõrgem
vastava keemistemperatuur
vedelikud

22. Niiskus

Niiskus on vee hulk õhus
paar.
Mida rohkem veeauru on antud mahus
õhku, seda lähemal on aur küllastumisele. Mida kõrgem
õhutemperatuur, seda suurem on veeauru kogus
selle küllastamiseks vajalik.
Absoluutne niiskus on veeauru tihedus
väljendatud kg/m3 või selle osarõhk - rõhk
veeauru, mida see tekitaks, kui kõik teised
gaasid puudusid.
Suhteline õhuniiskus on suhe
absoluutne õhuniiskus kuni küllastunud aurutihedus
samal temperatuuril või on see osalise suhe
aururõhk õhus kuni küllastunud aururõhuni
sama temperatuur.
lk
100%;
100%
0
p0
Hügromeetreid kasutatakse õhuniiskuse määramiseks:
kondensatsioon ja juuksed; ja psühromeeter.

23. Aine agregatsiooni oleku muutus: sulamine ja kristalliseerumine

Sulamine on aine üleminek alates
tahkest olekust vedelaks.
tahkumine või kristalliseerumine aine üleminek vedelast olekust
raske.
Temperatuur, mille juures aine
hakkab sulama nimetatakse
sulamistemperatuur.
Selle aine sulamise ajal
temperatuur ei muutu, sest energia,
saadud aine kulutatakse
kristallvõre hävitamine. Kell
tahkumisel moodustub kristalne
võre, ja energia vabaneb ja
aine temperatuur ei muutu.
Amorfsetel kehadel ei ole spetsiifilist
sulamistemperatuur.

24. Termodünaamika

Termodünaamika on termiliste protsesside teooria,
mis ei võta arvesse molekulaarstruktuuri
tel.
Termodünaamika põhimõisted:
Makroskoopiline süsteem on süsteem, mis koosneb
suurest hulgast osakestest.
Suletud süsteem on süsteem, mis on isoleeritud
igasugused välismõjud.
Tasakaaluseisund on olek
makroskoopiline süsteem, milles
selle olekut iseloomustavad parameetrid,
süsteemi kõigis osades muutumatuks.
Termodünaamikas nimetatakse protsessi
keha seisundi muutumine aja jooksul.

25. Sisemine energia

Keha siseenergia on summa
kõigi selle molekulide kineetiline energia ja
nende interaktsiooni potentsiaalset energiat.
Ideaalse gaasi siseenergia
määrab ainult kineetiline energia
tema ebaühtlane edasiliikumine
molekulid.
3 m
3
U
RT
UpV
2M
2
Ideaalse monatoomia siseenergia
gaas on otseselt võrdeline selle temperatuuriga.
Siseenergiat saab muuta kahe võrra
viisid: töö tegemine ja
soojusülekanne.

26. Soojusülekanne

Soojusülekanne on
spontaanne ülekandeprotsess
soojus, mis tekib kehade vahel
erinevate temperatuuridega.
Soojusülekande tüübid
Soojusjuhtivus
Konvektsioon
Kiirgus

27. Soojuse hulk

Soojuse hulka nimetatakse
muutuse kvantitatiivne mõõt
keha siseenergia
soojusvahetus (soojusülekanne).

keha soojendades või selle kaudu eritudes
jahutamisel:
с – erisoojusmaht –
füüsikalise suuruse näitamine
kui palju soojust on vaja
1 kg aine kuumutamiseks 1 0C võrra.
Ajal vabanev soojushulk
kütuse täielik põlemine.
q – eripõlemissoojus –

eralduv soojushulk, kui
1 kg kaaluva kütuse täielik põlemine.
Q cm t2 t1
Qqm

28. Soojuse hulk

Vajalik soojushulk
kristalse keha sulamine või
vabaneb keha kõvenemise käigus.
λ – erisulamissoojus –
väärtus, mis näitab mida
vajalik soojushulk
teavitada kristallilist keha
kaaluga 1 kg, nii et temperatuuril
sulamine muudab selle täielikult
vedel olek.
Vajalik soojushulk
vedeliku täielik muundamine
ained auruks või organismist erituvad
kondenseerumise ajal.
r või L - erisoojus
aurustamine – väärtus,
näitab, kui palju
tagurdamiseks on vaja soojust
1 kg vedelikku auruks ilma
temperatuuri muutused.
Q m
QRm; QLm

29. Töö termodünaamikas

Termodünaamikas, erinevalt mehaanikast,
ei arvestanud keha kui terviku liikumist,
vaid ainult liikuvad osad
makroskoopilised kehad üksteise suhtes
sõber. Selle tulemusena muutub keha maht ja
selle kiirus jääb nulli.
Paisumisel teeb gaas
positiivne töö A" \u003d pΔV. Töö A,
mida teostavad välised kehad gaasi kohal
erineb gaasi A tööst ainult märgi poolest: A
= - A".
Rõhu ja ruumala graafikul
töö on määratletud alloleva joonise pindalana
ajakava.

30. Termodünaamika esimene seadus

Termodünaamika esimene seadus on jäävuse seadus ja
energia muundamine termodünaamilise süsteemi jaoks.
Süsteemi siseenergia muutus selle ülemineku ajal
ühest olekust teise on võrdne töö summaga
välised jõud ja süsteemi ülekantud soojushulk.
U A Q
Kui tööd teeb süsteem, mitte välised jõud:
K U A
Süsteemile ülekantud soojushulk läheb
muuta oma sisemist energiat ja pühenduda
välisorganite töö süsteem.

31. Termodünaamika esimese seaduse rakendamine erinevatele protsessidele

isobaarne protsess.
süsteemi ülekantud soojushulk,
K U A
läheb oma sisemist energiat muutma ja
süsteemi jõudlus välisel tööl
kehad.
Isohooriline protsess: V - const => A = 0
Siseenergia muutus on
ülekantud soojushulk.
Isotermiline protsess: T - const => ΔU = 0
Kogu gaasile ülekantud soojus läheb ära
töö tegemise eest.
Adiabaatiline protsess: toimub süsteemis,
millega soojust ei vahetata
ümbritsevad kehad, st. Q = 0
Siseenergia muutus on
lihtsalt tööd tehes.
UQ
K A
U A

32. Termodünaamika teine ​​seadus

Kõik protsessid toimuvad spontaanselt
üks konkreetne suund. Nemad on
pöördumatu. Soojus kantakse alati üle
kuumast korpusest külmaks ja mehaaniliseks
makroskoopiliste kehade energia – sisemisse.
Looduses toimuvate protsesside suund näitab
termodünaamika teine ​​seadus.
R. Clausius (1822 - 1888): võimatu
kanda soojust külmemast süsteemist üle
teiste puudumisel kuumem
samaaegsed muutused mõlemas süsteemis või
ümbritsevates kehades.

33. Soojusmasina kasutegur

Soojusmootorid on seadmed
siseenergia muundamine
kütus mehaaniliseks.
Kõigi AP-de töövedelik on gaas,
mis saadakse kütuse põlemisel
soojushulk Q1, teeb
töö A" laiendamisel. Osa
soojus Q2 kandub paratamatult üle
külmkapp, st. on kadunud.
Tõhusus
soojusmootorit nimetatakse
tehtud tööde suhe
mootor, soojushulk,
kütteseadmest saadud:
Carnot’ ideaalne soojusmootor
ideaalne gaas töövahendina
kehal on maksimaalne võimalik
tõhusus:
K1 Q2
K1 Q2
Q1
Q1
max
T1 T2
T1

34.

35.

1. termomeeter ei ole ette nähtud kõrgete temperatuuride jaoks
ja vajab väljavahetamist
2. termomeeter näitab kõrgemat
temperatuuri
3. termomeeter näitab madalamat temperatuuri
4. Termomeeter näitab arvutatud temperatuuri

36.

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

37.

T,K
350
300
0
t(min)
2
4
6
8
1. vee soojusmahtuvus suureneb aja jooksul
2. 5 minuti pärast on kogu vesi aurustunud
3. temperatuuril 350 K eraldab vesi õhku nii palju soojust,
kui palju ta bensiinist saab
4. 5 minuti pärast hakkab vesi keema

38.

1. Vesi liigub
tahkes olekus
vedelik 00C juures.
2. Vesi keeb 1000C juures.
3. Vee soojusmahtuvus
võrdub 4200 J/(kg 0C).
4. Mida kauem kulub soojenemiseks
vesi, seda kõrgem see
temperatuuri.

39.

1. Asendis I toimub soojusülekanne kehalt 1 kehale 2.
2. Asendis II toimub soojusülekanne kehalt 1 kehale 2.
3. Igas asendis toimub soojusülekanne kehast 2
kehale 1.
4. Soojusülekanne toimub ainult asendis II.

40.

R
R
P
R
50
50
50
50
(AT)
40
40
(A)
(B)
30
(G)
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) Diagramm A
V
V
V
2) Diagramm B
3) Ajakava B
V
4) Graafik G.

41.

1. ainult A
2. ainult B
3. ainult B
4. A, B ja C

42.

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

43.

44.

1. A
2. B
3. Sisse
4. G
P, kPa
AGA
B
2
AT
1
0
G
1
2
3
V, m

45.

1. võrdne molekulide keskmise kineetilise energiaga
vedelikud
2. Ületab keskmise kineetilise energia
vedelad molekulid
3. väiksem kui molekulide keskmine kineetiline energia
vedelikud
4. võrdne molekulide kogu kineetilise energiaga
vedelikud

46.

1. Suurenenud 4 korda
2. Vähenenud 2 korda
3. Suurenenud 2 korda
4. Ei ole muutunud
pV
konst T
konst p
T
V

47.

48.

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

49.

1.
2.
3.
4.
vähenenud 3 korda
suurenenud 3 korda
suurenenud 9 korda
pole muutunud
2
pnE
3

50.

1.
2.
3.
4.
isobaarküte
isohooriline jahutamine
isotermiline kokkusurumine
isohooriline kuumutamine

51.

1. küttekeha võimsus
2. anuma aine, milles vett kuumutatakse
3. Atmosfäärirõhk
4. vee algtemperatuur

3. kui kõrge, kui see higi

64.

1.
2.
3.
4.
ainult vedelas olekus
ainult tahkes olekus
nii vedelas kui ka tahkes olekus
nii vedelas kui gaasilises olekus

65.

ISOPROTSESSI OMADUSED
PEALKIRI
ISOPROTSESS
A) Kogu gaasile ülekantav soojus läheb
töö tegemine ja gaasi sisemine energia
jääb muutumatuks.
1) isotermiline
B) Toimub muutus gaasi siseenergias
ainult tööd tehes, sest
ei toimu soojusvahetust ümbritsevate kehadega.
2) isobaariline
3) isohooriline
4) adiabaatiline
AGA
B
1
4

66.

1
2
3

67.

1. Pärast purki tulele panemist vesi selles
kuumutatakse läbi purgi õhukese seina kuumast
gaasi põlemisproduktid. Küll aga temperatuuri tõustes
vesi aurustus ja selle aururõhk tõusis
purki, mis sundis sellest järk-järgult õhku välja.
Kui vesi keema läks ja peaaegu kõik aurustati, siis õhk
pangas sees praktiliselt puudub. Surve
küllastunud aurud purgis said sel juhul võrdseks
välist atmosfäärirõhku.
2. Kui purk tulelt ära võetud, kaanega kaetud ja jahutatud
külm vesi peaaegu toatemperatuurini,
kuuma veeaur purgi sees on maha jahtunud ja praktiliselt
täielikult kondenseerunud selle seintele, andes
kondensatsioonisoojus väljapoole, külm vesi, tänu
soojusjuhtimise protsess läbi seinte.

68.

1. Vastavalt Clapeyroni-Mendelejevi võrrandile
2.
aururõhk purgis langes järsult – esiteks tänu
purki jäänud auru massi vähendamine ja teiseks -
temperatuuri languse tõttu. Pange tähele, et terav
rõhu langust pangas võib seletada ka järgmiselt: millal
alandades temperatuuri toaauruni, need kondenseeruvad,
jäädes küllastunud, kuid nende surve muutub suureks
madalam kui vee küllastunud auru rõhk temperatuuril
keetmine (umbes 40 korda).
Kuna toatemperatuuril on rõhk küllastunud
veeaur on vaid väike osa atmosfäärist
surve (mitte rohkem kui 3–4%), õhuke purk pärast selle kastmist
vesi on selle suure vahe mõju all
välisrõhk ja madal aururõhk sees. Selle järgi
Sel põhjusel hakkavad purki avaldama suured pigistussurved
jõud, mis püüavad purki tasandada. Üks kord
need jõud ületavad võimaliku piirväärtuse
taluma purgi seinu, siis see tasandub ja järsult
maht väheneb.

69.

Esimese järgi
termodünaamika soojushulk,
vajalik jää sulamiseks, ΔQ1
= λm, kus λ on erisoojus
jää sulav. ΔQ2 - kokku võetud
Džauli soojus: ΔQ2 = ηPt. AT
vastavalt etteantud tingimustele
ΔQ1 = 66 kJ ja ΔQ2 = 84 kJ, mis tähendab, et
∆Q1< ΔQ2, и поставленная задача
teostatav

70.

Termodünaamika esimese seaduse kohaselt summa
gaasile üle kantud soojus Q läheb seda vahetama
siseenergia ΔU ja selle gaasi tehtud töö
A, see tähendab Q \u003d ΔU + A. Kui gaas on kuumutatud,
selle isobaarne paisumine. Selles protsessis gaasi poolt tehtud töö
võrdub A = pΔV , kus gaasimahu muutus on ΔV = Sl = πR2l.
Kolvi tasakaaluseisundist (vt joonis) leiame
gaasirõhk: pS = p0S + Mgcosα, kust
Mg cos
p p0
S
Siis on soovitud väärtus võrdne
Mg cos
U Q R l p0
2
R
2

71.

1. Berkov, A.V. jne Tüüpivariantide kõige täielikum väljaanne
reaalsed ülesanded USE 2010, Füüsika [Tekst]: õpik for
lõpetajad. vrd. õpik institutsioonid / A.V. Berkov, V.A. Seened. - OOO
"Kirjastus Astrel", 2009. - 160 lk.
2. Kasjanov, V.A. Füüsika, 11. klass [Tekst]: õpik for
keskkoolid / V.A. Kasjanov. - OÜ "Drofa", 2004. -
116 lk.
3. Myakishev, G.Ya. jne Füüsika. 11. klass [Tekst]: õpik for
üldhariduskoolid / üldhariduse õpik
koolid G.Ya. Mjakišev, B.B. Bukhovtsev. - "Valgustus", 2009. - 166 lk.
4. Ava füüsika [tekst, joonised]/ http://www.physics.ru
5. Eksamiks valmistumine / http://egephizika
6. Föderaalne pedagoogiliste mõõtmiste instituut. Kontroll
mõõtmismaterjalid (CMM) Füüsika //[Elektrooniline ressurss]//
http://fipi.ru/view/sections/92/docs/
7. Füüsika koolis. Füüsika - 10. klass. Molekulaarfüüsika.
Molekulaarkineetiline teooria. füüsika joonised/
http://gannalv.narod.ru/mkt/
8. See hämmastav füüsika / http://sfiz.ru/page.php?id=39

Molekulaarkineetiline teooria nimetatakse aine struktuuri ja omaduste õpetuseks, mis põhineb ideel aatomite ja molekulide kui keemilise aine väikseimate osakeste olemasolust. Molekulaarkineetiline teooria põhineb kolmel põhisättel:

• Kõik ained - vedelad, tahked ja gaasilised - moodustuvad väikseimatest osakestest - molekulid, mis ise koosnevad aatomid("elementaarmolekulid"). Keemilise aine molekulid võivad olla lihtsad või keerulised ning koosneda ühest või mitmest aatomist. Molekulid ja aatomid on elektriliselt neutraalsed osakesed. Teatud tingimustel võivad molekulid ja aatomid omandada täiendava elektrilaengu ning muutuda positiivseteks või negatiivseteks ioonideks (vastavalt anioonideks ja katioonideks).
• Aatomid ja molekulid on pidevas kaootilises liikumises ja vastasmõjus, mille kiirus sõltub temperatuurist ja olemus aine agregatsiooni olekust.
• Osakesed interakteeruvad üksteisega jõududega, mis on oma olemuselt elektrilised. Gravitatsiooniline vastastikmõju osakeste vahel on tühine.

Atom- elemendi väikseim keemiliselt jagamatu osake (raua, heeliumi, hapniku aatom). Molekul- aine väikseim osake, mis säilitab oma keemilised omadused. Molekul koosneb ühest või mitmest aatomist (vesi – H 2 O – 1 hapnikuaatom ja 2 vesinikuaatomit). Ja ta- aatom või molekul, milles üks või mitu elektroni on ekstra (või pole elektrone piisavalt).

Molekulid on äärmiselt väikesed. Lihtsad üheaatomilised molekulid on suurusjärgus 10–10 m. Komplekssed polüaatomilised molekulid võivad olla sadu ja tuhandeid kordi suuremad.

Molekulide juhuslikku juhuslikku liikumist nimetatakse soojusliikumiseks. Soojusliikumise kineetiline energia suureneb temperatuuri tõustes. Madalatel temperatuuridel kondenseeruvad molekulid vedelaks või tahkeks aineks. Temperatuuri tõustes suureneb molekuli keskmine kineetiline energia, molekulid lendavad lahku ja tekib gaasiline aine.

Tahketes ainetes teostavad molekulid juhuslikke võnkumisi fikseeritud tsentrite (tasakaalupositsioonide) ümber. Need keskused võivad paikneda ruumis ebakorrapäraselt (amorfsed kehad) või moodustada järjestatud massstruktuuri (kristallkehad).

Vedelikes on molekulidel palju suurem vabadus soojuslikuks liikumiseks. Need ei ole seotud kindlate keskustega ja võivad liikuda kogu vedeliku mahu ulatuses. See seletab vedelike voolavust.

Gaasides on molekulide vahelised kaugused tavaliselt palju suuremad kui nende suurus. Nii suurtel vahemaadel olevate molekulide vastastikuse mõju jõud on väike ja iga molekul liigub mööda sirgjoont kuni järgmise kokkupõrkeni teise molekuliga või veresoone seinaga. Keskmine õhumolekulide vaheline kaugus tavatingimustes on umbes 10–8 m, st sadu kordi suurem molekulide suurusest. Nõrk interaktsioon molekulide vahel seletab gaaside võimet laieneda ja täita kogu anuma ruumala. Piirväärtuses, kui vastastikmõju kipub nulli, jõuame ideaalse gaasi mõisteni.

Ideaalne gaas on gaas, mille molekulid ei interakteeru üksteisega, välja arvatud elastse kokkupõrke protsessid ja mida peetakse materiaalseteks punktideks.

Molekulaarkineetilises teoorias loetakse aine kogust võrdeliseks osakeste arvuga. Aine koguseühikut nimetatakse mooliks (mooliks). sünnimärk- see on aine kogus, mis sisaldab sama arvu osakesi (molekule), kui on aatomeid 0,012 kg süsinikus 12 C. Süsiniku molekul koosneb ühest aatomist. Seega sisaldab iga aine üks mool sama palju osakesi (molekule). Seda numbrit kutsutakse pidev Avogadro: N A \u003d 6,022 10 23 mol -1.

Avogadro konstant on molekulaarkineetilise teooria üks olulisemaid konstante. Aine kogus defineeritud arvu suhtena N aineosakesed (molekulid) Avogadro konstandile N A või massi ja molaarmassi suhtena:

Aine ühe mooli massi nimetatakse molaarmassiks M. Molaarmass on võrdne massi korrutisega m 0 antud aine ühest molekulist Avogadro konstandi kohta (see tähendab osakeste arvu ühes moolis). Molaarmassi väljendatakse kilogrammides mooli kohta (kg/mol). Ainete puhul, mille molekulid koosnevad ühest aatomist, kasutatakse sageli terminit aatommass. Perioodilises tabelis on molaarmass antud grammides mooli kohta. Seega on meil veel üks valem:

kus: M- molaarmass, N A on Avogadro number, m 0 on ühe aineosakese mass, N– aine massis sisalduvate aineosakeste arv m. Lisaks vajame kontseptsiooni kontsentratsioon(osakeste arv ruumalaühiku kohta):

Samuti tuletage meelde, et keha tihedus, maht ja mass on seotud järgmise valemiga:

Kui probleem puudutab ainete segu, siis räägitakse aine keskmisest molaarmassist ja keskmisest tihedusest. Nagu ebaühtlase liikumise keskmise kiiruse arvutamisel, määratakse need kogused segu kogumasside järgi:

Ärge unustage, et aine üldkogus on alati võrdne segus sisalduvate ainete koguste summaga ja peate olema mahuga ettevaatlik. Gaasi segu maht mitte on võrdne segus olevate gaaside mahtude summaga. Niisiis, 1 kuupmeeter õhku sisaldab 1 kuupmeeter hapnikku, 1 kuupmeeter lämmastikku, 1 kuupmeeter süsinikdioksiidi jne. Tahkete ja vedelike puhul (kui tingimuses pole teisiti märgitud) võib eeldada, et segu maht võrdub selle osade mahtude summaga.

Ideaalse gaasi MKT põhivõrrand

Oma liikumise ajal põrkuvad gaasimolekulid pidevalt üksteisega kokku. Seetõttu muutuvad nende liikumise omadused, mistõttu, rääkides momentidest, kiirustest, molekulide kineetilisest energiast, tähendavad nad alati nende koguste keskmisi väärtusi.

Gaasi molekulide kokkupõrgete arvu normaalsetes tingimustes teiste molekulidega mõõdetakse miljoneid kordi sekundis. Kui jätta tähelepanuta molekulide suurus ja vastastikmõju (nagu ideaalse gaasi mudeli puhul), siis võib eeldada, et järjestikuste kokkupõrgete vahel liiguvad molekulid ühtlaselt ja sirgjooneliselt. Loomulikult, lennates kuni anuma seinani, milles gaas asub, kogeb molekul ka kokkupõrget seinaga. Kõiki molekulide kokkupõrkeid omavahel ja anuma seintega loetakse absoluutselt elastseteks kuulide kokkupõrgeteks. Molekuli põrkumisel seinaga muutub molekuli impulss, mis tähendab, et molekulile mõjub jõud seina küljelt (meenutagem Newtoni teist seadust). Kuid vastavalt Newtoni kolmandale seadusele, täpselt sama jõuga, mis on suunatud vastupidises suunas, mõjub molekul seinale, avaldades sellele survet. Kõigi molekulide mõjude kogum anuma seinale toob kaasa gaasirõhu ilmnemise. Gaasirõhk tuleneb molekulide kokkupõrkest anuma seintega. Kui molekulide jaoks pole seina ega muud takistust, kaotab rõhu mõiste oma tähenduse. Näiteks on täiesti ebateaduslik rääkida rõhust ruumi keskel, sest seal molekulid seinale ei suru. Miks siis, kui paneme sinna baromeetri, avastame üllatusega, et see näitab mingit survet? Õigesti! Sest baromeeter ise on see sein, millele molekulid suruvad.

Kuna rõhk on veresoonte seina tabamise tagajärg, on ilmne, et selle väärtus peaks sõltuma üksikute molekulide omadustest (keskmiselt tuleb muidugi meeles pidada, et kõikide molekulide kiirused on erinevad). See sõltuvus väljendub ideaalse gaasi molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand:

kus: lk- gaasi rõhk, n on selle molekulide kontsentratsioon, m 0 - ühe molekuli mass, v kv - efektiivkiirus (pange tähele, et võrrand ise on efektiivkiiruse ruut). Selle võrrandi füüsikaline tähendus seisneb selles, et see loob seose kogu gaasi kui terviku omaduste (rõhu) ja üksikute molekulide liikumise parameetrite vahel, see tähendab seose makro- ja mikromaailma vahel.

MKT põhivõrrandi tagajärjed

Nagu eelmises lõigus märgitud, määrab molekulide soojusliikumise kiiruse aine temperatuur. Ideaalse gaasi puhul väljendatakse seda sõltuvust lihtsate valemitega ruutkeskmine kiirus gaasimolekulide liikumine:

kus: k= 1,38∙10 –23 J/K – Boltzmanni konstant, T on absoluutne temperatuur. Tehke kohe reservatsioon, et edaspidi peate kõigis ülesannetes kõhklemata teisendama temperatuuri Celsiuse kraadidest kelviniteks (välja arvatud soojusbilansi võrrandi ülesanded). Kolme konstandi seadus:

kus: R\u003d 8,31 J / (mol ∙ K) - universaalne gaasikonstant. Järgmine oluline valem on valem gaasimolekulide translatsioonilise liikumise keskmine kineetiline energia:

Selgub, et molekulide translatsioonilise liikumise keskmine kineetiline energia sõltub ainult temperatuurist ja on antud temperatuuril kõikide molekulide puhul sama. Ja lõpuks, MKT põhivõrrandi kõige olulisemad ja sagedamini kasutatavad tagajärjed on järgmised valemid:

Temperatuuri mõõtmine

Temperatuuri mõiste on tihedalt seotud termilise tasakaalu mõistega. Üksteisega kontaktis olevad kehad võivad energiat vahetada. Termilise kokkupuute käigus ühelt kehalt teisele ülekantavat energiat nimetatakse soojushulgaks.

Termiline tasakaal- see on selline soojuskontaktis olevate kehade süsteemi olek, kus soojusülekanne ühelt kehalt teisele puudub ja kõik kehade makroskoopilised parameetrid jäävad muutumatuks. Temperatuur on füüsikaline parameeter, mis on kõigi termilises tasakaalus olevate kehade jaoks sama.

Temperatuuri mõõtmiseks kasutatakse füüsilisi instrumente - termomeetreid, milles temperatuuri väärtust hinnatakse mõne füüsikalise parameetri muutuse järgi. Termomeetri loomiseks on vaja valida termomeetriline aine (näiteks elavhõbe, alkohol) ja termomeetriline suurus, mis iseloomustab aine omadust (näiteks elavhõbeda- või alkoholisamba pikkus). Erinevate konstruktsioonidega termomeetrid kasutavad aine erinevaid füüsikalisi omadusi (näiteks tahkete ainete lineaarsete mõõtmete muutus või juhtide elektritakistuse muutus kuumutamisel).

Termomeetrid peavad olema kalibreeritud. Selleks viiakse nad termiliselt kontakti kehadega, mille temperatuure loetakse antud. Kõige sagedamini kasutatakse lihtsaid looduslikke süsteeme, milles temperatuur jääb muutumatuks, hoolimata soojusvahetusest keskkonnaga - see on jää ja vee segu ning vee ja auru segu normaalsel atmosfäärirõhul keetes. Celsiuse temperatuuriskaalal on jää sulamistemperatuuriks 0 ° C ja vee keemistemperatuuriks 100 ° C. Eeldatakse, et termomeetri kapillaarides oleva vedelikusamba pikkuse muutus ühe sajandiku võrra märkide 0°C ja 100°C vahel olevast pikkusest on 1°C.

Inglise füüsik W. Kelvin (Thomson) soovitas 1848. aastal kasutada uue temperatuuriskaala (Kelvini skaala) koostamiseks gaasirõhu nullpunkti. Sellel skaalal on temperatuuriühik sama, mis Celsiuse skaalal, kuid nullpunkt on nihutatud:

Sel juhul vastab temperatuurimuutus 1ºС temperatuurimuutusele 1 K. Temperatuurimuutused Celsiuse ja Kelvini skaalal on võrdsed. SI-süsteemis nimetatakse Kelvini skaala temperatuuri mõõtühikut kelviniks ja tähistatakse tähega K. Näiteks toatemperatuur T C \u003d 20 ° C Kelvini skaalal on võrdne T K = 293 K. Kelvini temperatuuriskaalat nimetatakse absoluutse temperatuuri skaalaks. See osutub kõige mugavamaks füüsikaliste teooriate koostamisel.

Ideaalgaasi olekuvõrrand ehk Clapeyroni-Mendelejevi võrrand

Ideaalse gaasi olekuvõrrand on veel üks MKT põhivõrrandi tagajärg ja see on kirjutatud järgmiselt:

See võrrand loob seose ideaalse gaasi oleku peamiste parameetrite vahel: rõhk, maht, aine kogus ja temperatuur. On väga oluline, et need parameetrid oleksid omavahel seotud, mõne neist muutumine toob paratamatult kaasa muutuse veel vähemalt ühes. Seetõttu nimetatakse seda võrrandit ideaalse gaasi olekuvõrrandiks. Esmalt avastas selle ühe mooli gaasi kohta Clapeyron ja hiljem üldistas Mendelejev selle suurema hulga moolide puhul.

Kui gaasi temperatuur on T n \u003d 273 K (0 °C) ja rõhk lk n \u003d 1 atm \u003d 1 10 5 Pa, siis öeldakse, et gaas on normaalsetes tingimustes.

Gaasiseadused

Gaasiparameetrite arvutamise ülesannete lahendamine on oluliselt lihtsustatud, kui teate, millist seadust ja millist valemit rakendada. Niisiis, kaalume põhilisi gaasiseadusi.

1. Avogadro seadus.Üks mool mis tahes ainest sisaldab sama arvu struktuurielemente, mis on võrdne Avogadro arvuga.

2. Daltoni seadus. Gaaside segu rõhk on võrdne selles segus sisalduvate gaaside osarõhkude summaga:

Gaasi osarõhk on rõhk, mille see tekitaks, kui kõik teised gaasid segust äkki kaoksid. Näiteks õhurõhk võrdub lämmastiku, hapniku, süsinikdioksiidi ja muude lisandite osarõhkude summaga. Sel juhul hõivavad kõik segus olevad gaasid kogu sellele ette nähtud mahu, see tähendab, et iga gaasi maht on võrdne segu mahuga.

3. Boyle-Mariotte'i seadus. Kui gaasi mass ja temperatuur jäävad konstantseks, siis gaasi rõhu ja mahu korrutis ei muutu, seega:

Konstantsel temperatuuril toimuvat protsessi nimetatakse isotermiliseks. Pange tähele, et see lihtne Boyle-Mariotte'i seaduse vorm kehtib ainult siis, kui gaasi mass jääb konstantseks.

4. Gay-Lussaci seadus. Gay-Lussaci seadus ise ei oma eksamiteks valmistumisel erilist väärtust, seega anname sellest vaid tagajärje. Kui gaasi mass ja rõhk jäävad konstantseks, siis gaasi ruumala ja absoluutse temperatuuri suhe ei muutu, seega:

Konstantsel rõhul toimuvat protsessi nimetatakse isobaariks või isobaariks. Pange tähele, et Gay-Lussaci seaduse lihtne vorm kehtib ainult siis, kui gaasi mass jääb konstantseks. Ärge unustage teisendada temperatuuri Celsiuse kraadidest kelvinitesse.

5. Charlesi seadus. Nagu Gay-Lussaci seadus, pole ka Charlesi seadus täpses sõnastuses meie jaoks oluline, seega anname sellest vaid tagajärje. Kui gaasi mass ja maht jäävad konstantseks, siis gaasi rõhu ja absoluutse temperatuuri suhe ei muutu, seega:

Konstantsel mahul toimuvat protsessi nimetatakse isohooriliseks või isohooriliseks. Pange tähele, et see Charlesi seaduse lihtne vorm kehtib ainult siis, kui gaasi mass jääb samaks. Ärge unustage teisendada temperatuuri Celsiuse kraadidest kelvinitesse.

6. Universaalne gaasiseadus (Clapeyron). Konstantse gaasi massi korral selle rõhu ja ruumala korrutise suhe temperatuurisse ei muutu, seetõttu:

Pange tähele, et mass peab jääma samaks ja ärge unustage kelvineid.

Seega on olemas mitu gaasiseadust. Loetleme märgid, mis näitavad, et peate probleemi lahendamisel ühte neist kasutama:

1. Avogadro seadus kehtib kõigi probleemide puhul, kus me räägime molekulide arvust.
2. Daltoni seadus kehtib kõikide probleemide puhul, mis on seotud gaaside seguga.
3. Charlesi seadust kasutatakse probleemides, kus gaasi maht jääb muutumatuks. Tavaliselt on see kas sõnaselgelt öeldud või sisaldab probleem sõnu "gaas suletud anumas ilma kolvita".
4. Gay-Lussaci seadus kehtib, kui gaasirõhk jääb muutumatuks. Otsige ülesannete hulgast sõnu "gaas liikuva kolviga suletud anumas" või "gaas avatud anumas". Mõnikord ei öelda laeva kohta midagi, kuid seisukorra järgi on selge, et see suhtleb atmosfääriga. Siis eeldatakse, et atmosfäärirõhk jääb alati muutumatuks (kui tingimuses pole märgitud teisiti).
5. Boyle-Mariotte seadus. Siin on see kõige raskem. Noh, kui probleem ütleb, et gaasi temperatuur on muutumatu. Natuke hullem on see, kui tingimus sisaldab sõna "aeglaselt". Näiteks gaas surutakse aeglaselt kokku või paisub aeglaselt. Veel hullem on see, kui öeldakse, et gaas on suletud soojust juhtiva kolviga. Lõpuks on väga halb, kui temperatuuri kohta midagi ei räägita, aga seisukorra järgi võib eeldada, et see ei muutu. Tavaliselt rakendavad õpilased sel juhul lootusetusest Boyle-Mariotte seadust.
6. Universaalne gaasiseadus. Seda kasutatakse juhul, kui gaasi mass on konstantne (näiteks gaas on suletud anumas), kuid tingimuse järgi on selge, et kõik muud parameetrid (rõhk, maht, temperatuur) muutuvad. Üldiselt võite universaalse seaduse asemel sageli kasutada Clapeyroni-Mendelejevi võrrandit, saate õige vastuse, ainult igas valemis kirjutate kaks lisatähte.

Isoprotsesside graafiline esitus

Paljudes füüsikaharudes on suuruste sõltuvus üksteisest mugavalt graafiliselt kujutatud. See lihtsustab protsessisüsteemis esinevate parameetrite vaheliste seoste mõistmist. Seda lähenemisviisi kasutatakse molekulaarfüüsikas väga sageli. Peamised ideaalse gaasi olekut kirjeldavad parameetrid on rõhk, maht ja temperatuur. Ülesannete lahendamise graafiline meetod seisneb nende parameetrite seoste kujutamises erinevates gaasikoordinaatides. Gaasikoordinaate on kolme peamist tüüpi: ( lk; V), (lk; T) ja ( V; T). Pange tähele, et need on ainult põhilised (kõige levinumad koordinaatide tüübid). Ülesannete ja testide kirjutajate kujutlusvõime ei ole piiratud, nii et võite kohtuda mis tahes muude koordinaatidega. Niisiis, kujutame peamisi gaasiprotsesse peamistes gaasikoordinaatides.

Isobaarne protsess (p = konst)

Isobaarne protsess on protsess, mis toimub konstantsel rõhul ja gaasi massil. Nagu ideaalse gaasi olekuvõrrandist järeldub, muutub sel juhul ruumala otseses proportsioonis temperatuuriga. Isobaarse protsessi graafikud koordinaatides R–V; V–T ja R–T on järgmine vorm:

V–T koordinaadid on suunatud täpselt alguspunkti, kuid see graafik ei saa kunagi alata otse alguspunktist, kuna väga madalatel temperatuuridel muutub gaas vedelikuks ja ruumala sõltuvus temperatuurist muutub.

Isohooriline protsess (V = konst)

Isohooriline protsess on gaasi kuumutamise või jahutamise protsess konstantse mahu juures tingimusel, et aine kogus anumas jääb muutumatuks. Ideaalse gaasi olekuvõrrandist nähtub, et nendes tingimustes muutub gaasi rõhk otseses proportsioonis selle absoluutse temperatuuriga. Isohoorilise protsessi graafikud koordinaatides R–V; R–T ja V–T on järgmine vorm:

Pange tähele, et graafiku jätk sisse lk–T koordinaadid on suunatud täpselt alguspunkti, kuid see graafik ei saa kunagi alata otse alguspunktist, kuna gaas muutub väga madalal temperatuuril vedelikuks.

Isotermiline protsess (T = konst)

Isotermiline protsess on protsess, mis toimub konstantsel temperatuuril. Ideaalse gaasi olekuvõrrandist järeldub, et konstantsel temperatuuril ja konstantsel ainekogusel anumas peab gaasi rõhu ja selle mahu korrutis jääma konstantseks. Isotermilise protsessi graafikud koordinaatides R–V; R–T ja V–T on järgmine vorm:

Pange tähele, et molekulaarfüüsika graafikutega seotud ülesannete täitmisel mitte eriline täpsus on vajalik koordinaatide paigutamisel mööda vastavaid telgesid (näiteks nii, et koordinaadid lk 1 ja lk 2 kahe olekuga gaasisüsteem lk(V) langes koordinaatidega kokku lk 1 ja lk 2 neist olekutest süsteemis lk(T). Esiteks on need erinevad koordinaatsüsteemid, milles saab valida erinevaid skaalasid, ja teiseks on see tarbetu matemaatiline formaalsus, mis tõmbab tähelepanu kõrvale peamiselt - füüsilise olukorra analüüsilt. Peamine nõue on, et graafikute kvalitatiivne välimus oleks õige.

Mittenisoprotsessid

Seda tüüpi probleemide korral muudetakse kõiki kolme peamist gaasiparameetrit: rõhku, mahtu ja temperatuuri. Konstantseks jääb ainult gaasi mass. Lihtsaim juhtum on see, kui probleem lahendatakse universaalse gaasiseaduse abil "pea peale". Veidi keerulisem on see, kui on vaja leida protsessivõrrand, mis kirjeldab gaasi oleku muutust, või analüüsida gaasi parameetrite käitumist selle võrrandi abil. Siis peate nii käituma. Kirjutage see protsessivõrrand ja universaalne gaasiseadus (või Clapeyroni-Mendelejevi võrrand, kumb teile mugavam on) üles ning jätke neist järjekindlalt välja mittevajalikud kogused.

Aine koguse või massi muutus

Tegelikult pole sellistes ülesannetes midagi keerulist. Tuleb ainult meeles pidada, et gaasiseadused ei ole täidetud, kuna nende ühegi sõnastuses on kirjutatud "konstantse massiga". Seetõttu tegutseme lihtsalt. Kirjutame Clapeyroni-Mendelejevi võrrandi gaasi alg- ja lõppoleku jaoks ning lahendame ülesande.

Deflektorid või kolvid

Seda tüüpi probleemide puhul rakendatakse taas gaasiseadusi, kusjuures tuleb arvestada järgmiste märkustega:

• Esiteks, gaas ei läbi vaheseina, st gaasi mass igas anuma osas jääb muutumatuks ja seega on gaasiseadused täidetud anuma iga osa kohta.
• Teiseks, kui vahesein on mittejuhtiv, siis gaasi kuumutamisel või jahutamisel anuma ühes osas jääb gaasi temperatuur teises osas muutumatuks.
• Kolmandaks, kui vahesein on liigutatav, siis on rõhud selle mõlemal küljel igal konkreetsel ajahetkel võrdsed (kuid see võrdne rõhk mõlemal poolel võib aja jooksul muutuda).
• Ja siis kirjutame iga gaasi jaoks eraldi gaasiseadused ja lahendame ülesande.

Gaasiseadused ja hüdrostaatika

Ülesannete eripära seisneb selles, et rõhu korral on vaja arvestada vedelikusamba rõhuga seotud "makekaalidega". Millised on siin valikud:

• Gaasipaak on sukeldatud vee alla. Rõhk anumas on järgmine: lk = lk atm + ρgh, kus: h- keelekümbluse sügavus.
• Horisontaalne toru suletakse atmosfäärist elavhõbedasambaga (või muu vedelikuga). Gaasi rõhk torus on täpselt võrdne: lk = lk atm atmosfääri, kuna horisontaalne elavhõbedasammas ei avalda gaasile survet.
• vertikaalne gaasitoru suletakse pealt elavhõbedasambaga (või muu vedelikuga). Gaasi rõhk torus: lk = lk atm + ρgh, kus: h on elavhõbedasamba kõrgus.
• Vertikaalne kitsas gaasitoru keeratakse lahtise otsaga alla ja lukustatakse elavhõbedasambaga (või muu vedelikuga). Gaasi rõhk torus: lk = lk pangaautomaat - ρgh, kus: h on elavhõbedasamba kõrgus. Märk "-" pannakse, kuna elavhõbe ei suru kokku, vaid venitab gaasi. Tihti küsivad õpilased, miks elavhõbe torust välja ei voola. Tõepoolest, kui toru oleks lai, libiseb elavhõbe mööda seinu alla. Ja nii, kuna toru on väga kitsas, siis pindpinevus ei lase elavhõbedal keskelt murda ja õhku sisse lasta ning sees olev gaasirõhk (atmosfäärilisest väiksem) ei lase elavhõbedal välja voolata.

Kui teil on õnnestunud torus oleva gaasi rõhk õigesti registreerida, rakendage üht gaasiseadust (tavaliselt Boyle-Mariotte'i, kuna enamik neist protsessidest on isotermilised, ehk universaalset gaasiseadust). Rakendage valitud seadust gaasile (mitte mingil juhul vedelikule) ja lahendage probleem.

Kehade soojuspaisumine

Temperatuuri tõustes suureneb aineosakeste soojusliikumise intensiivsus. See toob kaasa asjaolu, et molekulid tõrjuvad üksteist "aktiivsemalt". Seetõttu suureneb enamik kehasid kuumutamisel. Ärge tehke tüüpilist viga, aatomid ja molekulid ise ei laiene kuumutamisel. Suurenevad ainult tühjad vahed molekulide vahel. Gaaside soojuspaisumist kirjeldab Gay-Lussaci seadus. Vedeliku soojuspaisumine järgib järgmist seadust:

kus: V 0 on vedeliku maht temperatuuril 0 °С, V- temperatuuril t, γ on vedeliku mahupaisumise koefitsient. Pange tähele, et kõik selle lõime temperatuurid tuleb mõõta Celsiuse kraadides. Mahupaisumistegur sõltub vedeliku tüübist (ja temperatuurist, mida enamiku probleemide puhul ei võeta arvesse). Pange tähele, et koefitsiendi arvväärtus, väljendatuna 1 / ° C või 1 / K, on ​​sama, kuna keha kuumutamine 1 ° C võrra on sama, mis selle kuumutamine 1 K (mitte 274 K) võrra.

Sest tahked kehapikendused kasutatakse kolme valemit, mis kirjeldavad keha lineaarsete mõõtmete, pindala ja ruumala muutust:

kus: l 0 , S 0 , V 0 - vastavalt keha pikkus, pindala ja ruumala 0 ° C juures, α on keha lineaarpaisumise koefitsient. Lineaarpaisumise koefitsient sõltub keha tüübist (ja temperatuurist, mida enamiku probleemide puhul ei võeta arvesse) ja seda mõõdetakse 1/°C või 1/K.

Õppige füüsikas kõiki valemeid ja seadusi ning matemaatikas valemeid ja meetodeid. Tegelikult on seda ka väga lihtne teha, füüsikas on vaid umbes 200 vajalikku valemit ja matemaatikas veel veidi vähem. Kõigis neis õppeainetes on põhilise keerukusega ülesannete lahendamiseks kümmekond standardmeetodit, mida saab ka õppida ning seega täiesti automaatselt ja raskusteta enamiku digitransformatsioonist õigel ajal lahendada. Pärast seda peate mõtlema ainult kõige raskematele ülesannetele.

Osalege füüsika ja matemaatika proovikatsete kõigis kolmes etapis. Mõlema võimaluse lahendamiseks saab iga RT-d külastada kaks korda. Jällegi, DT-l on lisaks oskusele kiiresti ja tõhusalt probleeme lahendada ning valemite ja meetodite tundmisele vaja osata õigesti aega planeerida, jõudu jaotada ja mis kõige tähtsam - vastusevorm õigesti täita. , ajamata segi ei vastuste ja ülesannete numbreid ega oma perekonnanime. Samuti on RT ajal oluline harjuda ülesannetes küsimuste esitamise stiiliga, mis võib DT-s ettevalmistamata inimesele tunduda väga harjumatu.

Nende kolme punkti edukas, hoolas ja vastutustundlik rakendamine võimaldab teil näidata CT-s suurepärast tulemust, maksimaalset, milleks olete võimeline.

Kas leidsite vea?

Kui, nagu teile tundub, leidsite koolitusmaterjalidest vea, siis kirjutage sellest posti teel. Vea kohta saate kirjutada ka sotsiaalvõrgustikus (). Kirjas märkige õppeaine (füüsika või matemaatika), teema või testi nimetus või number, ülesande number või koht tekstis (leheküljel), kus teie arvates on viga. Samuti kirjeldage, mis on väidetav viga. Teie kiri ei jää märkamata, viga kas parandatakse või teile selgitatakse, miks see viga pole.