Vi fortsätter att analysera uppgifterna från den första delen av tentamen i fysik, tillägnad ämnet "Molekylär fysik och termodynamik". Som vanligt är alla lösningar försedda med detaljerade kommentarer från en handledare i fysik. Det finns också en videoanalys av alla föreslagna uppgifter. I slutet av artikeln kan du hitta länkar till analyser av andra uppgifter från tentan i fysik.

Termodynamisk jämvikt är tillståndet i ett system där dess makroskopiska parametrar inte förändras över tiden. Detta tillstånd kommer att uppnås när temperaturerna för kväve och syre i kärlet utjämnas. Alla andra parametrar kommer att bero på massan av var och en av gaserna och kommer i det allmänna fallet inte att vara desamma, även när termodynamisk jämvikt uppnås. Rätt svar: 1.

I en isobar process, volymen V och temperatur T

Alltså beroende V från T måste vara direkt proportionell, och om temperaturen sjunker måste volymen också minska. Diagram 4 passar.

Effektiviteten hos en värmemotor bestäms av formeln:

Här A- arbete utfört per cykel, F 1 är mängden värme som tas emot av arbetsfluiden per cykel från värmaren. Beräkningar ger följande resultat: kJ.

11. Vid studiet av isoprocesser användes ett slutet kärl med variabel volym fyllt med luft och kopplat till en manometer. Kärlets volym ökas långsamt, vilket håller lufttrycket i det konstant. Hur förändras temperaturen på luften i kärlet och dess densitet? För varje kvantitet, bestäm vilken typ av förändring som är lämplig: 1) öka 2) minska 3) kommer inte att förändras Skriv i tabellen de valda siffrorna för varje fysisk storhet. Siffror i svaret kan upprepas.

Processen är isobarisk. I en isobar process, volymen V och temperatur T idealgas är relaterade av relationen:

Alltså beroende V från T direkt proportionell, det vill säga när volymen ökar, ökar också temperaturen.

Ett ämnes densitet är relaterad till massan m och volym V förhållande:

Alltså vid en konstant massa m missbruk ρ från V omvänt proportionell, det vill säga om volymen ökar, så minskar densiteten.

Rätt svar: 12.

12. Figuren visar ett diagram över fyra på varandra följande förändringar i tillståndet för 2 mol av en idealgas. I vilken process är gasens arbete positivt och minimalt till storleken, och i vilket är arbetet med externa krafter positivt och minimalt? Matcha dessa processer med processnumren i diagrammet. För varje position i den första kolumnen, välj motsvarande position från den andra kolumnen och skriv ner de valda siffrorna i tabellen under motsvarande bokstäver.

Gasens arbete är numeriskt lika med arean under grafen för gasprocessen i koordinater. I tecken är det positivt i den process som sker med volymökning och negativt i det motsatta fallet. De yttre krafternas arbete är i sin tur lika i absolut värde och motsatt i tecken till gasens arbete i samma process.

Det vill säga, gasens arbete är positivt i processerna 1 och 2. Samtidigt är det i process 2 mindre än i process 1, eftersom arean av den gula trapetsen i figuren är mindre än arean av den bruna trapetsen:

Tvärtom är gasens arbete negativt i processerna 3 och 4, vilket innebär att i dessa processer är externa krafters arbete positivt. Dessutom, i process 4 är det mindre än i process 3, eftersom arean av den blå trapetsen i figuren är mindre än arean av den röda trapetsen:

Så det rätta svaret är 42.

Detta var den sista uppgiften på ämnet "Molekylär fysik och termodynamik" från den första delen av tentamen i fysik. Leta efter en analys av uppgifter inom mekanik.

Material framställt av Sergey Valerievich

Videokursen "Få ett A" innehåller alla ämnen som är nödvändiga för att lyckas med provet i matematik med 60-65 poäng. Helt alla uppgifter 1-13 i Profilen ANVÄNDNING i matematik. Även lämplig för att klara Basic USE i matematik. Om du vill klara provet med 90-100 poäng behöver du lösa del 1 på 30 minuter och utan misstag!

Förberedelsekurs inför tentamen för årskurs 10-11, samt för lärare. Allt du behöver för att lösa del 1 av provet i matematik (de första 12 uppgifterna) och uppgift 13 (trigonometri). Och det här är mer än 70 poäng på Unified State Examination, och varken en hundrapoängsstudent eller en humanist kan klara sig utan dem.

All nödvändig teori. Snabba lösningar, fällor och provets hemligheter. Alla relevanta uppgifter i del 1 från Bank of FIPI-uppgifter har analyserats. Kursen uppfyller helt kraven i USE-2018.

Kursen innehåller 5 stora ämnen, 2,5 timmar vardera. Varje ämne ges från grunden, enkelt och tydligt.

Hundratals examensuppgifter. Textproblem och sannolikhetsteori. Enkla och lätta att komma ihåg problemlösningsalgoritmer. Geometri. Teori, referensmaterial, analys av alla typer av USE-uppgifter. Stereometri. Listiga trick för att lösa, användbara fuskblad, utveckling av rumslig fantasi. Trigonometri från grunden - till uppgift 13. Förstå istället för att proppa. Visuell förklaring av komplexa begrepp. Algebra. Rötter, potenser och logaritmer, funktion och derivata. Bas för att lösa komplexa problem i den andra delen av tentamen.

ANVÄNDNING 2018. Fysik. Jag klarar provet! Mekanik. Molekylär fysik. Typiska arbetsuppgifter. Demidova M.Yu., Gribov V.A., Gigolo A.I.

M.: 2018 - 204 sid.

Modulkurs ”Jag kommer att klara provet! Fysik" skapades av ett team av författare bland medlemmarna i Federal Commission for the Development of Control Measurement Materials for the Unified State Examination in Physics. Den innehåller manualer "Självträningskurs" och "Typiska uppgifter". Kursen är utformad för att förbereda elever i årskurs 10-11 för den statliga slutliga certifieringen. Lektionssekvensen presenteras i logiken i tentamensuppsatsen i fysik på grundval av den modulära principen. Varje lektion är inriktad på ett specifikt resultat och innehåller utveckling av grundläggande teoretisk information och praktiska färdigheter för att slutföra en specifik uppgift i tentamensuppsatsen. Manualen presenterar tematiska moduler, sammanställda i enlighet med logiken i tentamensarbetet. Kursen vänder sig till lärare, skolbarn och deras föräldrar för att kontrollera/självkontrollera att utbildningsstandardens krav uppfylls på nivån av utexaminerades förberedelser.

Formatera: pdf

Storleken: 45 MB

Titta, ladda ner: drive.google

INNEHÅLL
Förord ​​3
Lektion 1-25. Mekanik

Lektion 1-5. Kinematik
Referensmaterial 8
Uppdrag för självständigt arbete 12
Testarbete på ämnet "Kinematics" 29
Lektion 6-10. Dynamik
Referensmaterial 33
Uppdrag för självständigt arbete 36
Verifieringsarbete på ämnet "Dynamics" 58
Lektion 11-15. Bevarandelagar inom mekanik
Referensmaterial 62
Uppdrag för självständigt arbete 64
Verifieringsarbete på ämnet "Bevarandelagar inom mekanik" 88
Lektion 16-20. Statik
Referensmaterial 91
Uppdrag för självständigt arbete 93
Testarbete på ämnet "Statik" 102
Lektion 21-25. Mekaniska vibrationer och vågor
Referensmaterial 104
Uppdrag för självständigt arbete 106
Verifieringsarbete på ämnet "Mekaniska vibrationer och vågor" 128
Lektion 26-35. Molekylär fysik
Lektioner 26-30. Molekylär kinetisk teori
Referensmaterial 132
Uppdrag för självständigt arbete 137
Verifieringsarbete på ämnet "Molekylär-kinetisk teori" 158
Lektion 31-35. Termodynamik
Referensmaterial 163
Uppdrag för självständigt arbete 166
Verifieringsarbete på ämnet "Termodynamik" 187
Svar på uppgifter för självständigt arbete 192

Referensmaterial innehåller grundläggande teoretisk information om ämnet. De inkluderar alla delar av innehållet i USE-kodifieraren i fysik, men varje position av kodifieraren presenteras mer detaljerat: definitioner av alla begrepp, lagformuleringar etc. Innan man börjar arbeta med det tematiska blocket, är nödvändigt för att studera dessa referensmaterial, förstå alla innehållselement som anges i dem om detta ämne. Om något förblir obegripligt, är det nödvändigt att återgå till motsvarande stycke i läroboken, efter att återigen ha studerat det nödvändiga teoretiska materialet.
Du kan hänvisa till referensmaterial när du utför uppdrag för självständigt arbete, och när du utför verifieringsarbete på ett ämne, försök att inte hänvisa till referensmaterial längre. Vid denna tidpunkt måste alla nödvändiga formler redan komma ihåg och med säkerhet tillämpas för att lösa problem.
Uppgifter för självständigt arbete inkluderar ett urval av uppgifter för de rader i KIM USE, där delar av innehållet från detta ämne kontrolleras. Först presenteras det mest detaljerade urvalet av uppgifter för linjer på grundnivån. Här markeras samlingar för varje innehållselement och inom en sådan samling finns minst två uppgifter för var och en av modellerna av tentamensuppgifter.

Lektion 1-5. Kinematik
REFERENSMATERIAL
1.1.1. Mekanisk rörelse är en förändring av en kropps position i rymden i förhållande till andra kroppar (eller en förändring av en kropps form) över tiden.
Mekanisk rörelse, som ett resultat av denna definition, är relativ: hur en kropp rör sig beror på objektet i förhållande till vilket denna rörelse betraktas. Exempel: en resväska ligger orörlig på en vagnshylla, men rör sig i förhållande till jorden tillsammans med tåget.
Referensramen tjänar till att kvantitativt beskriva mekanisk rörelse. Därför, på grund av definitionen av mekanisk rörelse, bildas referensramen av:
1) referenskropp (som inte ändrar sin form);
2) ett koordinatsystem som är stelt förbundet med referenskroppen;
3) en klocka (en anordning för att mäta tid), styvt förbunden med referenskroppen.
1.1.2. En materialpunkt är den enklaste modellen av en verklig kropp, som är en geometrisk punkt som kroppens massa, dess laddning etc. är associerad med. Denna modell är tillämplig om kroppens dimensioner i detta problem kan försummas. De två vanligaste exemplen på sådana uppgifter är:
- avståndet som kroppen tillryggalagt är mycket större än storleken på själva kroppen (bilen färdades 100 km med en hastighet av 50 km/h. Hitta tidpunkten för rörelsen);
- fallet med translationsrörelse hos en stel kropp (se nedan). I det här fallet rör sig alla punkter på kroppen på samma sätt, så det räcker med att studera rörelsen för en punkt i kroppen.

Syfte: Upprepning av molekylfysikens grundläggande begrepp, lagar och formler i enlighet med USE-kodifieraren

Innehållselement som testades vid USE 2012:
1.Grundläggande bestämmelser för IKT.
2. Modeller av strukturen hos gaser, vätskor och fasta ämnen.
3. Idealisk gasmodell.
4. Grundekvationen för MKT för en idealgas.
5. Absolut temperatur som ett mått på dess genomsnittliga kinetiska energi
partiklar.
6. Mendeleev-Clapeyron ekvation.
7.Isoprocesser.
8. Ömsesidiga omvandlingar av vätskor och gaser.
9. Mättade och omättade ångor. Luftfuktighet.
10. Förändring i tillståndet för aggregation av materia. smältning och
härdning.
11. Termodynamik: intern energi, mängd värme, arbete.
12. Termodynamikens första lag
13. Termodynamikens andra lag.
14. Tillämpning av termodynamikens första lag på isoprocesser.
15. Effektivitet av värmemotorer.

ICB:s grundläggande bestämmelser

Den molekylära kinetiska teorin kallas
läran om materiens struktur och egenskaper baserat på
idéer om förekomsten av atomer och molekyler som
minsta partiklar av en kemikalie.
De viktigaste bestämmelserna i IKT:
1. Alla ämnen - flytande, fasta och gasformiga -
består av små partiklar, molekyler
som själva är uppbyggda av atomer.
2. Atomer och molekyler är kontinuerliga
kaotisk rörelse.
3. Partiklar interagerar med varandra genom krafter,
har en elektrisk natur (attraheras och
avvisas).

Atom. Molekyl.

En atom är den minsta
del av kemikalien
element som har
dess egenskaper,
kapabel att
självständig
existens.
Molekyl -
det minsta stallet
materia partikel
består av atomer
en eller flera
kemiska grundämnen,
bevara det huvudsakliga
Kemiska egenskaper
detta ämne.

Massa av molekyler. Mängden ämne.

Relativ molekylär (eller atomär)
massan av ett ämne är förhållandet
massor
m0
M r ämnen till 1/12
molekyl (eller atom) av en given
1
massan av kolatomen 12C.
mOC
Mängden ämne är 12
antal molekyler i
kropp, men uttryckt i relativa enheter.
En mullvad är mängden av ett ämne som innehåller
lika många partiklar (molekyler) som det finns atomer
innehållet i 0,012 kg kol 12C.
23
1
Betyder att
några
ämnen som ingår
N A 6v 110mol
mol
samma antal partiklar (molekyler). Detta nummer
kallas Avogadro-konstanten NA.
Mängden ämne är lika med förhållandet mellan antalet
molekyler i en given kropp till en konstant
Avogadro, dvs.
NA
till antalet molekyler i 1 mol av ett ämne.
kg
3
m
MM
M
r10
m0 N A
Molmassan av ett ämne kallas
massa
mol
ämne tas i en mängd av 1 mol.

Molekyler av de flesta fasta ämnen
är i en viss ordning.
Sådana fasta ämnen kallas
kristallin.
Partikelrörelser är
fluktuationer kring jämviktspositioner.
Om vi ​​kopplar centra av positioner
partiklarnas jämvikt alltså
korrekt rumsligt rutnät,
kallas kristallin.
Avstånden mellan molekylerna är jämförbara
med storleken på molekylerna.
Huvudegenskaper: behålla sin form och
volym. Enkelkristaller är anisotropa.
Anisotropi är beroende av fysisk
egenskaper från riktningen i kristallen.
l r0

Modeller av strukturen hos fasta ämnen, vätskor och gaser

Avstånd mellan molekyler
vätskor jämförbara i storlek
molekyler, så vätskan är liten
krymper.
Vätskemolekylen oscillerar
nära den provisoriska positionen
balans, kolliderar med andra
molekyler från närmaste
miljö. Då och då
lyckas göra hoppet
att fortsätta göra
fluktuationer bland andra grannar.
"Hopp" av molekyler förekommer tillsammans
alla riktningar med samma
frekvens, vilket förklarar
en vätskas flytbarhet och vad den
tar formen av ett kärl
l r0

Modeller av strukturen hos fasta ämnen, vätskor och gaser

Avstånd mellan gasmolekyler
mycket större än de själva
molekyler, så att gasen kan komprimeras så att
att dess volym kommer att minska med flera
en gång.
Molekyler med enorma hastigheter
rör sig i mellanrummet
sammandrabbningar. Under
kollisionsmolekyler förändras dramatiskt
hastighet och rörelseriktning.
Molekyler är mycket svagt attraherade
till varandra, så att gaserna inte har
egen form och permanent
volym.
l r0

Termisk rörelse av molekyler

Slumpmässig kaotisk rörelse
molekyler kallas termiska
rörelse. Bevis
termisk rörelse är
Brownsk rörelse och diffusion.
Brownsk rörelse är termisk
rörelse av små partiklar
suspenderad i en vätska eller gas,
inträffar under påverkan
miljömolekyler.
Diffusion är fenomenet
penetration av två eller flera
ämnen i kontakt med varandra
vän.
Diffusionshastigheten beror på
aggregerat tillstånd av materia och
kroppstemperatur.

10. Interaktion mellan partiklar av materia

Krafter för interaktion mellan molekyler.
På mycket små avstånd mellan molekyler
frånstötande krafter måste finnas.
På avstånd som överstiger 2 - 3 diametrar
molekyler, attraktionskrafter verkar.

11. Idealisk gasmodell

En idealgas är en teoretisk modell
gas, i vilken dimensionerna och
interaktioner av gaspartiklar och ta hänsyn till
endast deras elastiska kollisioner.
I den kinetiska modellen av en idealgas
molekyler behandlas som idealiska
elastiska bollar som interagerar mellan
sig och med väggarna endast under resår
kollisioner.
Den totala volymen av alla molekyler antas
liten jämfört med kärlets volym,
där gasen finns.
Kolliderar med kärlväggen, gasmolekyler
sätta press på henne.
Mikroskopiska parametrar: massa,
hastighet, kinetisk energi hos molekyler.
Makroskopiska parametrar: tryck,
volym, temperatur.

12. Grundläggande ekvation för MKT-gaser

Trycket hos en idealgas är två tredjedelar
genomsnittlig translationell kinetisk energi
rörelse av molekyler som ingår i en volymenhet
där n = N/V är koncentrationen av molekyler (d.v.s. antalet
molekyler per volymenhet av kärlet)
Daltons lag: trycket i en blandning är kemiskt
icke-interagerande gaser är lika med deras summa
partiella tryck
p = pl + p2 + p3

13. Absolut temperatur

Temperaturen kännetecknar graden av uppvärmning av kroppen.
Termisk jämvikt är systemets tillstånd
kroppar i termisk kontakt, i vilka nr
värmeöverföring sker från en kropp till en annan, och
alla makroskopiska parametrar för kropparna finns kvar
oförändrad.
Temperatur är en fysisk parameter, densamma
för alla kroppar i termisk jämvikt.
Temperaturen mäts med hjälp av fysisk
enheter - termometrar.
Det finns en lägsta möjlig temperatur vid vilken
som stoppar molekylernas kaotiska rörelse.
Det kallas absolut nolltemperatur.
Kelvin temperaturskalan kallas absolut
temperaturskala.
T t 273

14. Absolut temperatur

Genomsnittlig kinetisk energi för kaotisk rörelse
gasmolekyler är direkt proportionell mot det absoluta
temperatur.
3
EkT
2
2
p nE p nkT
3
k - Boltzmanns konstant - relaterar temperaturen till
energienheter med temperatur i kelvin
Temperatur är ett mått på genomsnittlig kinetisk energi
translationell rörelse av molekyler.
Vid samma tryck och temperaturer, koncentrationen
molekyler är desamma för alla gaser.
Avogadros lag: i lika stora mängder gaser samtidigt
temperaturer och tryck innehåller samma antal
molekyler

15. Mendeleev-Clapeyron ekvation

Tillståndsekvationen för en idealgas är förhållandet mellan
parametrar för en ideal gas - tryck, volym och
absolut temperatur som bestämmer dess tillstånd.
pVRT
m
RT
M
R kN A 8,31
J
mol K
R är den universella gaskonstanten.
Avogadros lag: en mol av vilken gas som helst under normala förhållanden
upptar samma volym V0 lika med 0,0224 m3/mol.
Från tillståndsekvationen följer förhållandet mellan tryck,
volym och temperatur för en idealgas
vara i två valfria stater.
Clapeyrons ekvation
pV
pV
1 1
T1
2 2
T2
konst .

16. Isoprocesser

Isoprocesser är processer där
en av parametrarna (p, V eller T) finns kvar
oförändrad.
Isoterm process (T = const) –
statens förändringsprocess
termodynamiskt system, flytande
vid konstant temperatur T.
Boyle–Mariottes lag: för en given gas
massa är produkten av trycket av en gas på dess
volymen är konstant om gasens temperatur inte är det
håller på att förändras.
konst
pV konst sid
V
T3 > T2 > T1

17. Isoprocesser

Den isokoriska processen är förändringsprocessen

konstant volym.
Charles lag: för en gas med en given massa
förhållandet mellan tryck och temperatur är konstant,
om volymen inte ändras.
sid
konst p konst T
T
V3 > V2 > V1

18. Isoprocesser

Den isobariska processen är processen att förändras
det termodynamiska systemets tillstånd vid
konstant tryck.
Gay-Lussacs lag: för en gas med en given massa
förhållandet mellan volym och temperatur är konstant if
gastrycket ändras inte.
V
VV01t
konst V konst T
T
Vid konstant tryck, volymen av en idealgas
ändras linjärt med temperaturen.
där V0 är volymen gas vid en temperatur av 0 °С.
α = 1/273,15 K–1 - temperaturkoefficient för volym
expansion av gaser.
p3 > p2 > p1

19. Ömsesidiga omvandlingar av vätskor och gaser

Vaporization är överföringen av materia från
flytande tillstånd till gasformigt tillstånd.
Kondensation är övergången av ett ämne från
gasformigt tillstånd till vätska.
Avdunstning är förångning
kommer från den fria ytan
vätskor.
Ur synvinkel av molekylär kinetik
teorin är avdunstning en process där
ytan på vätskan flyger ut mest
snabba molekyler, kinetisk energi
som överstiger energin i deras förbindelse med
resten av vätskemolekylerna. Det leder
till en minskning av den genomsnittliga kinetiska energin
de återstående molekylerna, dvs till kylning
vätskor.
Kondens släpper ut
lite värme till miljön
onsdag.

20. Inbördes omvandling av vätskor och gaser Mättade och omättade ångor

I en sluten behållare, en vätska och dess
ånga kan vara i ett tillstånd
dynamisk balans när
antalet molekyler som emitteras från
vätska, lika med antalet molekyler,
återgå till vätskan
ånga, d.v.s. när processernas hastighet
avdunstning och kondensation
är samma.
Ånga i jämvikt med
deras vätska kallas
mättad.
Mättat ångtryck p0
av detta ämne beror på
dess temperatur och beror inte på
volym
Mättat ångtryck stiger
inte bara till följd av en ökning
vätsketemperatur, men
på grund av ökat
koncentration av ångmolekyler.
p0 nkT

21. Ömsesidiga omvandlingar av vätskor och gaser Kokning

Kokning är förångning
förekommer i hela vätskan.
Vätskan börjar koka kl
den temperatur vid vilken
dess mättade ångtryck
blir lika med trycket
vätska som består av
lufttrycket på ytan
vätskor (yttre tryck) och
kolonn hydrostatiskt tryck
vätskor.
Varje vätska har sin egen temperatur
kokning, vilket beror på trycket
Mättad ånga. Ju lägre tryck
mättad ånga, desto högre
kokpunkten för motsvarande
vätskor

22. Fuktighet

Fuktighet är mängden vatten i luften
par.
Ju mer vattenånga som finns i en given volym
luft, desto närmare ångan är mättnad. Desto högre
lufttemperatur, desto större mängd vattenånga
krävs för att mätta den.
Absolut luftfuktighet är densiteten av vattenånga
uttryckt i kg/m3 eller dess partialtryck - tryck
vattenånga som den skulle producera om alla andra
gaser saknades.
Relativ luftfuktighet är förhållandet
absolut luftfuktighet till mättad ångdensitet
vid samma temperatur eller är det förhållandet mellan partial
ångtryck i luft till mättat ångtryck vid det
samma temperatur.
sid
100%;
100%
0
p0
Hygrometrar används för att bestämma luftfuktigheten:
kondens och hår; och en psykrometer.

23. Förändring i tillståndet för aggregation av materia: smältning och kristallisation

Smältning är övergången av ett ämne från
fast tillstånd till flytande.
stelning eller kristallisation övergången av ett ämne från flytande tillstånd till
hård.
Den temperatur vid vilken ämnet
börjar smälta kallas
smält temperatur.
Under smältningen av dess ämne
temperaturen ändras inte, eftersom energi,
mottas av ämnet spenderas på
förstörelse av kristallgittret. På
stelning bildar en kristallin
gitter, och energi frigörs och
ämnets temperatur ändras inte.
Amorfa kroppar har ingen specifik
smält temperatur.

24. Termodynamik

Termodynamik är teorin om termiska processer,
som inte tar hänsyn till molekylstrukturen
tel.
Grundläggande begrepp inom termodynamiken:
Ett makroskopiskt system är ett system som består av
från ett stort antal partiklar.
Ett slutet system är ett system som är isolerat från
eventuella yttre påverkan.
Jämviktstillståndet är tillståndet
makroskopiskt system, i vilket
parametrar som kännetecknar dess tillstånd,
förbli oförändrad i alla delar av systemet.
En process inom termodynamiken kallas
förändring i kroppens tillstånd över tid.

25. Inre energi

En kropps inre energi är summan
den kinetiska energin för alla dess molekyler och
potentiell energi av deras interaktion.
Intern energi av en ideal gas
bestäms endast av kinetisk energi
hans oberäkneliga framåtrörelse
molekyler.
3 m
3
U
RT
UpV
2M
2
Den inre energin hos en idealisk monoatom
gasen är direkt proportionell mot dess temperatur.
Den inre energin kan ändras med två
sätt: gör arbete och
värmeöverföring.

26. Värmeöverföring

Värmeöverföring är
spontan överföringsprocess
värme som uppstår mellan kroppar
med olika temperaturer.
Typer av värmeöverföring
Värmeledningsförmåga
Konvektion
Strålning

27. Mängden värme

Mängden värme kallas
kvantitativt mått på förändring
kroppens inre energi
värmeväxling (värmeöverföring).

värmer kroppen eller utsöndras av den
på kylning:
с – specifik värmekapacitet –
fysisk kvantitet som visas
hur mycket värme som krävs
för uppvärmning av 1 kg av ett ämne med 1 0C.
Mängden värme som frigörs under
fullständig förbränning av bränslet.
q – specifikt förbränningsvärme –

mängden värme som frigörs när
fullständig förbränning av bränsle som väger 1 kg.
Q cm t2 t1
Qqm

28. Mängden värme

Mängden värme som krävs för
smältning av en kristallin kropp eller
frigörs av kroppen under härdning.
λ – specifik smältvärme –
värde som visar vad
mängden värme som behövs
informera den kristallina kroppen
väger 1 kg, så att vid en temperatur
smältning helt omvandla det till
flytande tillstånd.
Mängden värme som krävs för
fullständig omvandling av vätska
ämnen till ånga eller utsöndras av kroppen
vid kondensation.
r eller L - specifik värme
förångning - värde,
visar hur många
värme behövs för att vända
1 kg vätska till ånga utan
temperaturförändringar.
Q m
Qrm; QLm

29. Arbete i termodynamik

Inom termodynamik, till skillnad från mekanik,
betraktade inte kroppens rörelse som helhet,
men bara rörliga delar
makroskopiska kroppar i förhållande till varandra
vän. Som ett resultat förändras kroppens volym, och
dess hastighet förblir noll.
Vid expansion gör gasen
positivt arbete A" \u003d pΔV. Arbete A,
utförs av externa kroppar över gasen
skiljer sig från arbetet med gas A" endast i tecken: A
= - A".
På en graf över tryck kontra volym
arbete definieras som arean av figuren under
schema.

30. Termodynamikens första lag

Termodynamikens första lag är bevarandelagen och
energiomvandling för ett termodynamiskt system.
Förändringen i systemets inre energi under dess övergång
från ett tillstånd till ett annat är lika med summan av arbetet
yttre krafter och mängden värme som överförs till systemet.
U A Q
Om arbetet utförs av systemet och inte av yttre krafter:
Q U A
Mängden värme som överförs till systemet går till
förändring i sin inre energi och att engagera sig
arbetssystem för externa organ.

31. Tillämpning av termodynamikens första lag på olika processer

isobarisk process.
Mängden värme som överförs till systemet,
Q U A
går för att ändra sin inre energi och
prestanda av systemet för arbete på externa
kroppar.
Isokorisk process: V - const => A = 0
Förändringen i inre energi är
mängden värme som överförs.
Isoterm process: T - const => ΔU = 0
All värme som överförs till gasen går
för att utföra arbete.
Adiabatisk process: fortsätter i systemet,
som inte byter värme med
omgivande kroppar, dvs. Q=0
Förändringen i inre energi är
bara genom att jobba.
UQ
QA
U A

32. Termodynamikens andra lag

Alla processer sker spontant
en specifik riktning. Dom är
irreversibel. Värme överförs alltid från
varm kropp till en kall, och mekanisk
makroskopiska kroppars energi - in i det inre.
Riktningen av processer i naturen indikerar
termodynamikens andra lag.
R. Clausius (1822 - 1888): omöjlig
överföra värme från ett kallare system till
hetare i frånvaro av andra
samtidiga förändringar i båda systemen eller
i omgivande kroppar.

33. Verkningsgrad för en värmemotor

Värmemotorer är enheter
omvandlar intern energi
bränsle till mekaniska.
Arbetsvätskan för alla AP är gas,
som erhålls från förbränning av bränsle
mängden värme Q1, gör
arbete A" vid utbyggnad. Del
värme Q2 överförs oundvikligen
kylskåp, dvs. Är försvunnen.
Effektivitet
värmemotor kallas
förhållandet mellan utfört arbete
motor, till mängden värme,
fått från värmaren:
Carnots idealiska värmemotor
idealisk gas som arbets
kroppen har det maximala möjliga
effektivitet:
En Q1 Q2
En Q1 Q2
Q1
Q1
max
T1 T2
T1

34.

35.

1. termometern är inte avsedd för höga temperaturer
och måste bytas ut
2. termometern visar högre
temperatur
3. termometer visar lägre temperatur
4. Termometern visar den beräknade temperaturen

36.

1. 180C.
2. 190C
3. 21°C.
4. 220°C.

37.

T,K
350
300
0
t(min)
2
4
6
8
1. Vattnets värmekapacitet ökar med tiden
2. Efter 5 minuter har allt vatten avdunstat
3. vid en temperatur på 350 K avger vatten så mycket värme till luften,
hur mycket får han av gas
4. efter 5 minuter börjar vattnet koka

38.

1. Vatten flyttar från
fast tillstånd i
vätska vid 00C.
2. Vatten kokar vid 1000C.
3. Vattnets värmekapacitet
är lika med 4200 J/(kg 0С).
4. Ju längre tid det tar att värma upp
vatten, desto högre är det
temperatur.

39.

1. I position I utförs värmeöverföring från kropp 1 till kropp 2.
2. I position II utförs värmeöverföring från kropp 1 till kropp 2.
3. I vilken position som helst sker värmeöverföring från kroppen 2
till kropp 1.
4. Värmeöverföring utförs endast i läge II.

40.

R
R
P
R
50
50
50
50
(PÅ)
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) Diagram A
V
V
V
2) Diagram B
3) Schema B
V
4) Schema G.

41.

1. endast A
2. endast B
3. endast B
4. A, B och 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. In
4. G
P, kPa
MEN
B
2
PÅ
1
0
G
1
2
3
V,m

45.

1. lika med den genomsnittliga kinetiska energin för molekyler
vätskor
2. Överskrider genomsnittlig kinetisk energi
flytande molekyler
3. mindre än den genomsnittliga kinetiska energin för molekyler
vätskor
4. lika med molekylernas totala kinetiska energi
vätskor

46.

1. Ökat 4 gånger
2. Minskas med 2 gånger
3. Ökat 2 gånger
4. Har inte förändrats
pV
konst T
konst sid
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
1200K
T4
T2
p4V4
100 1

49.

1.
2.
3.
4.
minskat med 3 gånger
ökat med 3 gånger
ökat 9 gånger
har inte förändrats
2
pnE
3

50.

1.
2.
3.
4.
isobarisk uppvärmning
isokorisk kylning
isotermisk kompression
isokorisk uppvärmning

51.

1. värmarens effekt
2. ämnet i kärlet i vilket vattnet värms upp
3. Atmosfäriskt tryck
4. startvattentemperatur

3. när hög, som denna svett

64.

1.
2.
3.
4.
endast i flytande tillstånd
endast i fast tillstånd
i både flytande och fast tillstånd
i både flytande och gasformigt tillstånd

65.

ISOPROCESSENS FUNKTIONER
TITEL
ISOPROCESS
A) All värme som överförs till gasen går till
gör arbete, och gasens inre energi
förblir oförändrad.
1) isotermisk
B) En förändring av gasens inre energi sker
bara genom att göra arbete, eftersom
det finns ingen värmeväxling med omgivande kroppar.
2) isobarisk
3) isokorisk
4) adiabatisk
MEN
B
1
4

66.

1
2
3

67.

1. Efter att ha satt burken i brand, vattnet i den
värms upp genom den tunna väggen av burken från varm
gasförbränningsprodukter. Dock med stigande temperatur
vatten avdunstade och dess ångtryck ökade
burk, som gradvis tvingade ut luft ur den.
När vattnet kokade och nästan allt avdunstat, luften
det finns praktiskt taget ingen inne på banken. Tryck
mättade ångor i burken i detta fall blev lika med
yttre atmosfärstryck.
2. När burken togs bort från elden, täckt med lock och kyld
kallt vatten till nästan rumstemperatur,
varmvattenånga inuti burken har svalnat och praktiskt taget
helt kondenserad på sina väggar, ger
värme av kondens till utsidan, kallt vatten, tack vare
processen för värmeledning genom väggarna.

68.

1. I enlighet med Clapeyron–Mendelejevs ekvation
2.
ångtrycket i burken sjönk kraftigt - för det första pga
minska massan av ångan som finns kvar i burken, och för det andra -
på grund av temperaturfallet. Observera att den skarpa
minskningen av trycket i banken kan också förklaras på följande sätt: när
sänker temperaturen till rumsånga, kondenserar de,
förblir mättade, men deras tryck blir mycket
mindre än det mättade ångtrycket för vatten vid en temperatur
kokande (ca 40 gånger).
Eftersom vid rumstemperatur trycket av mättad
vattenånga är bara en liten del av atmosfären
tryck (högst 3–4%), en tunn burk efter vattning
vatten kommer att påverkas av skillnaden av denna stora
yttre tryck och lågt ångtryck inuti. Av det här
anledningen kommer stora klämtryck att börja verka på burken
krafter som kommer att försöka platta till burken. En gång
dessa krafter kommer att överskrida det gränsvärde som kan vara
tål burkens väggar, då blir den platt och skarp
kommer att minska i volym.

69.

Enligt den första
termodynamik mängden värme,
krävs för issmältning, ΔQ1
= λm, där λ är den specifika värmen
smältande is. ΔQ2 - summerat
Joulevärme: ΔQ2 = ηPt. PÅ
enligt de givna förutsättningarna
ΔQ1 = 66 kJ och ΔQ2 = 84 kJ, vilket betyder att
∆Q1< ΔQ2, и поставленная задача
genomförbart

70.

Enligt termodynamikens första lag, mängden
värme Q, överförd till gasen, går för att ändra den
intern energi ΔU och det arbete som denna gas utför
A, det vill säga Q \u003d ΔU + A. När gasen värms upp,
dess isobariska expansion. I denna process, det arbete som görs av gasen
är lika med A = pΔV, där förändringen i gasvolym är AV = Sl = πR2l.
Från kolvens jämviktstillstånd (se figur) finner vi
gastryck: pS = p0S + Mgcosα, varifrån
Mg cos
p p0
S
Då är det önskade värdet lika med
Mg cos
U Q Rl p0
2
R
2

71.

1. Berkov, A.V. etc. Den mest kompletta upplagan av typiska varianter
verkliga uppgifter USE 2010, Fysik [Text]: lärobok för
akademiker. jfr. lärobok institutioner / A.V. Berkov, V.A. Svampar. - OOO
"Förlag Astrel", 2009. - 160 sid.
2. Kasyanov, V.A. Fysik, årskurs 11 [Text]: en lärobok för
gymnasieskolor / V.A. Kasjanov. - LLC "Drofa", 2004. -
116 sid.
3. Myakishev, G.Ya. etc. Fysik. Årskurs 11 [Text]: lärobok för
allmänbildningsskolor / lärobok för allmänbildning
skolor G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev. - "Enlightenment", 2009. - 166 sid.
4. Öppen fysik [text, figurer]/ http://www.physics.ru
5. Förberedelse för tentamen / http://egephizika
6. Federal Institute of Pedagogical Measurements. Kontrollera
mätmaterial (CMM) Fysik //[Elektronisk resurs]//
http://fipi.ru/view/sections/92/docs/
7. Fysik i skolan. Fysik - 10:e klass. Molekylär fysik.
Molekylär-kinetisk teori. Fysik ritningar/
http://gannalv.narod.ru/mkt/
8. Denna fantastiska fysik / http://sfiz.ru/page.php?id=39

Molekylär kinetisk teori kallas läran om materiens struktur och egenskaper baserat på idén om existensen av atomer och molekyler som de minsta partiklarna av en kemisk substans. Den molekylära kinetiska teorin bygger på tre huvudbestämmelser:

• Alla ämnen - flytande, fasta och gasformiga - bildas av de minsta partiklarna - molekyler, som själva består av atomer("elementära molekyler"). Molekyler av ett kemiskt ämne kan vara enkla eller komplexa och bestå av en eller flera atomer. Molekyler och atomer är elektriskt neutrala partiklar. Under vissa förhållanden kan molekyler och atomer få en extra elektrisk laddning och förvandlas till positiva eller negativa joner (anjoner respektive katjoner).
• Atomer och molekyler är i kontinuerlig kaotisk rörelse och interaktion, vars hastighet beror på temperaturen, och dess natur beror på tillståndet av aggregation av materia.
• Partiklar interagerar med varandra av krafter som är elektriska till sin natur. Gravitationsinteraktionen mellan partiklar är försumbar.

Atom- den minsta kemiskt odelbara partikeln av ett grundämne (en atom av järn, helium, syre). Molekyl- den minsta partikeln av ett ämne som behåller sina kemiska egenskaper. En molekyl består av en eller flera atomer (vatten - H 2 O - 1 syreatom och 2 väteatomer). Och han- en atom eller molekyl där en eller flera elektroner är extra (eller så finns det inte tillräckligt med elektroner).

Molekyler är extremt små. Enkla monoatomiska molekyler har en storlek i storleksordningen 10–10 m. Komplexa polyatomära molekyler kan vara hundratals och tusentals gånger större.

Molekylernas slumpmässiga slumpmässiga rörelse kallas termisk rörelse. Den kinetiska energin för termisk rörelse ökar med ökande temperatur. Vid låga temperaturer kondenserar molekyler till en vätska eller fast substans. När temperaturen stiger blir den genomsnittliga kinetiska energin hos molekylen större, molekylerna flyger isär och en gasformig substans bildas.

I fasta ämnen utför molekyler slumpmässiga svängningar runt fasta centra (jämviktspositioner). Dessa centra kan vara belägna i rymden på ett oregelbundet sätt (amorfa kroppar) eller bilda ordnade bulkstrukturer (kristallina kroppar).

I vätskor har molekyler mycket större frihet för termisk rörelse. De är inte bundna till specifika centra och kan röra sig genom hela vätskans volym. Detta förklarar fluiditeten hos vätskor.

I gaser är avstånden mellan molekylerna vanligtvis mycket större än deras storlekar. Samverkanskrafterna mellan molekyler på så stora avstånd är små, och varje molekyl rör sig längs en rät linje tills nästa kollision med en annan molekyl eller med kärlväggen. Det genomsnittliga avståndet mellan luftmolekyler under normala förhållanden är cirka 10–8 m, det vill säga hundratals gånger större än molekylernas storlek. Den svaga interaktionen mellan molekyler förklarar gasernas förmåga att expandera och fylla hela kärlets volym. I gränsen, när interaktionen tenderar till noll, kommer vi till begreppet en idealisk gas.

Idealisk gasär en gas, vars molekyler inte interagerar med varandra, med undantag för processerna för elastisk kollision och anses vara materiella punkter.

I molekylär kinetisk teori anses mängden av ett ämne vara proportionell mot antalet partiklar. Kvantitetsenheten för ett ämne kallas en mullvad (mol). mol- detta är mängden av ett ämne som innehåller samma antal partiklar (molekyler) som det finns atomer i 0,012 kg kol 12 C. En kolmolekyl består av en atom. En mol av vilket ämne som helst innehåller alltså samma antal partiklar (molekyler). Detta nummer kallas konstant Avogadro: N A \u003d 6,022 10 23 mol -1.

Avogadro-konstanten är en av de viktigaste konstanterna inom molekylär kinetisk teori. Mängd ämne definieras som förhållandet mellan ett tal N partiklar (molekyler) av materia till Avogadro-konstanten N A, eller som förhållandet mellan massa och molmassa:

Massan av en mol av ett ämne kallas molmassan M. Molmassan är lika med produkten av massan m 0 av en molekyl av ett givet ämne per Avogadros konstant (det vill säga antalet partiklar i en mol). Molmassa uttrycks i kilogram per mol (kg/mol). För ämnen vars molekyler består av en atom används ofta termen atommassa. I det periodiska systemet anges molmassan i gram per mol. Därför har vi en annan formel:

var: M- molmassa, N A är Avogadros nummer, m 0 är massan av en partikel av materia, N- antalet partiklar av ämnet som ingår i ämnets massa m. Dessutom behöver vi konceptet koncentration(antal partiklar per volymenhet):

Kom också ihåg att en kropps densitet, volym och massa hänger samman med följande formel:

Om problemet handlar om en blandning av ämnen, talar de om den genomsnittliga molmassan och medeldensiteten för ämnet. Liksom vid beräkningen av medelhastigheten för ojämn rörelse, bestäms dessa kvantiteter av blandningens totala massor:

Glöm inte att den totala mängden av ett ämne alltid är lika med summan av mängderna av ämnen som ingår i blandningen, och du måste vara försiktig med volymen. Gasblandningsvolym inteär lika med summan av gasvolymerna i blandningen. Så, 1 kubikmeter luft innehåller 1 kubikmeter syre, 1 kubikmeter kväve, 1 kubikmeter koldioxid, etc. För fasta ämnen och vätskor (om inte annat anges i villkoret) kan det antas att volymen av blandningen är lika med summan av volymerna av dess delar.

Grundekvationen för MKT för en idealgas

Under sin rörelse kolliderar gasmolekyler ständigt med varandra. På grund av detta förändras egenskaperna hos deras rörelse, därför, på tal om momenta, hastigheter, kinetiska energier hos molekyler, menar de alltid medelvärdena för dessa kvantiteter.

Antalet kollisioner av gasmolekyler under normala förhållanden med andra molekyler mäts miljontals gånger per sekund. Om vi ​​försummar storleken och interaktionen mellan molekyler (som i den ideala gasmodellen), så kan vi anta att mellan på varandra följande kollisioner rör sig molekylerna likformigt och rätlinjigt. Naturligtvis, när den flyger upp till väggen på kärlet där gasen är belägen, upplever molekylen också en kollision med väggen. Alla kollisioner av molekyler med varandra och med kärlets väggar anses vara absolut elastiska kollisioner av bollar. När en molekyl kolliderar med en vägg förändras molekylens rörelsemängd, vilket innebär att en kraft verkar på molekylen från väggens sida (kom ihåg Newtons andra lag). Men enligt Newtons tredje lag, med exakt samma kraft riktad i motsatt riktning, verkar molekylen på väggen och utövar tryck på den. Helheten av alla effekter av alla molekyler på kärlväggen leder till uppkomsten av gastryck. Gastrycket är resultatet av kollisioner av molekyler med kärlets väggar. Om det inte finns någon vägg eller något annat hinder för molekyler, förlorar själva begreppet tryck sin betydelse. Det är till exempel helt ovetenskapligt att prata om tryck i mitten av rummet, för där trycker inte molekylerna på väggen. Varför då, när vi placerar en barometer där, blir vi förvånade över att upptäcka att den visar något slags tryck? Korrekt! För själva barometern är själva väggen som molekylerna trycker på.

Eftersom trycket är en konsekvens av att molekyler träffar kärlväggen är det uppenbart att dess värde bör bero på egenskaperna hos individuella molekyler (i genomsnittliga egenskaper kommer man förstås ihåg att hastigheterna för alla molekyler är olika). Detta beroende är uttryckt den grundläggande ekvationen för den molekylär-kinetiska teorin för en idealgas:

var: sid- gastryck, när koncentrationen av dess molekyler, m 0 - massan av en molekyl, v kv - rms-hastighet (observera att ekvationen i sig är kvadraten på rms-hastigheten). Den fysiska innebörden av denna ekvation är att den upprättar en koppling mellan egenskaperna hos hela gasen som helhet (tryck) och parametrarna för rörelsen av enskilda molekyler, det vill säga kopplingen mellan makro- och mikrovärlden.

Konsekvenser från den grundläggande MKT-ekvationen

Som noterats i föregående stycke bestäms hastigheten för termisk rörelse hos molekyler av ämnets temperatur. För en idealgas uttrycks detta beroende med enkla formler för rotmedelkvadrathastighet rörelse av gasmolekyler:

var: k= 1,38∙10 –23 J/K – Boltzmanns konstant, Tär den absoluta temperaturen. Boka omedelbart att du vidare i alla uppgifter utan att tveka måste omvandla temperaturen till kelvin från grader Celsius (förutom uppgifter på värmebalansekvationen). Lagen för tre konstanter:

var: R\u003d 8,31 J / (mol ∙ K) - universell gaskonstant. Nästa viktiga formel är formeln för genomsnittlig kinetisk energi för translationell rörelse hos gasmolekyler:

Det visar sig att den genomsnittliga kinetiska energin för molekylers translationsrörelse endast beror på temperaturen och är densamma vid en given temperatur för alla molekyler. Och slutligen, de viktigaste och mest använda konsekvenserna från den grundläggande MKT-ekvationen är följande formler:

Temperaturmätning

Begreppet temperatur är nära besläktat med begreppet termisk jämvikt. Kroppar i kontakt med varandra kan utbyta energi. Den energi som överförs från en kropp till en annan under termisk kontakt kallas mängden värme.

Termisk jämvikt- detta är ett sådant tillstånd av ett system av kroppar i termisk kontakt, där det inte finns någon värmeöverföring från en kropp till en annan, och alla makroskopiska parametrar för kropparna förblir oförändrade. Temperaturär en fysisk parameter som är densamma för alla kroppar i termisk jämvikt.

För att mäta temperatur används fysiska instrument - termometrar, där temperaturvärdet bedöms av en förändring i någon fysisk parameter. För att skapa en termometer är det nödvändigt att välja ett termometriskt ämne (till exempel kvicksilver, alkohol) och en termometrisk mängd som kännetecknar ämnets egenskap (till exempel längden på en kvicksilver- eller alkoholkolonn). Olika konstruktioner av termometrar använder en mängd olika fysikaliska egenskaper hos ett ämne (till exempel en förändring i de linjära dimensionerna av fasta ämnen eller en förändring i det elektriska motståndet hos ledarna vid uppvärmning).

Termometrar måste kalibreras. För att göra detta bringas de i termisk kontakt med kroppar vars temperaturer anses givna. Oftast används enkla naturliga system, där temperaturen förblir oförändrad, trots värmeväxlingen med omgivningen - detta är en blandning av is och vatten och en blandning av vatten och ånga vid kokning vid normalt atmosfärstryck. På Celsius temperaturskalan tilldelas isens smältpunkt en temperatur på 0 ° C och kokpunkten för vatten: 100 ° C. Förändringen av vätskekolonnens längd i termometerns kapillärer med en hundradel av längden mellan markeringarna 0°C och 100°C antas vara 1°C.

Den engelske fysikern W. Kelvin (Thomson) föreslog 1848 att man skulle använda gastryckspunkten noll för att bygga en ny temperaturskala (Kelvinskalan). I denna skala är temperaturenheten densamma som i Celsiusskalan, men nollpunkten är förskjuten:

I detta fall motsvarar en temperaturförändring på 1ºС en temperaturförändring på 1 K. Temperaturförändringar på Celsius- och Kelvin-skalorna är lika. I SI-systemet kallas enheten för temperaturmätning på Kelvin-skalan kelvin och betecknas med bokstaven K. Till exempel rumstemperatur T C \u003d 20 ° C på Kelvin-skalan är lika med T K = 293 K. Kelvin temperaturskalan kallas absolut temperaturskalan. Det visar sig vara mest praktiskt i konstruktionen av fysikaliska teorier.

Den ideala gasekvationen för tillstånd eller Clapeyron-Mendelejev ekvationen

Tillståndsekvation för en idealgasär en annan konsekvens av den grundläggande MKT-ekvationen och skrivs som:

Denna ekvation fastställer ett samband mellan huvudparametrarna för tillståndet för en ideal gas: tryck, volym, mängd ämne och temperatur. Det är mycket viktigt att dessa parametrar är sammankopplade, en förändring i någon av dem kommer oundvikligen att leda till en förändring av minst en till. Det är därför denna ekvation kallas tillståndsekvationen för en idealgas. Det upptäcktes först för en mol gas av Clapeyron, och senare generaliserades det till fallet med ett större antal mol av Mendeleev.

Om gastemperaturen är T n \u003d 273 K (0 ° C) och tryck sid n \u003d 1 atm \u003d 1 10 5 Pa, då säger de att gasen är vid normala förhållanden.

Gaslagar

Att lösa problem för beräkning av gasparametrar är avsevärt förenklat om man vet vilken lag och vilken formel som ska tillämpas. Så låt oss överväga de grundläggande gaslagarna.

1. Avogadros lag. En mol av vilket ämne som helst innehåller samma antal strukturella element, lika med Avogadros antal.

2. Daltons lag. Trycket för en blandning av gaser är lika med summan av partialtrycken för de gaser som ingår i denna blandning:

Partialtrycket för en gas är det tryck som den skulle producera om alla andra gaser plötsligt försvann från blandningen. Till exempel är lufttrycket lika med summan av partialtrycken av kväve, syre, koldioxid och andra föroreningar. I detta fall upptar var och en av gaserna i blandningen hela volymen som tillhandahålls till den, det vill säga volymen av var och en av gaserna är lika med volymen av blandningen.

3. Boyle-Mariottes lag. Om gasens massa och temperatur förblir konstant, så ändras inte produkten av gasens tryck och dess volym, därför:

En process som sker vid konstant temperatur kallas isotermisk. Observera att denna enkla form av Boyle-Mariottes lag endast gäller om gasens massa förblir konstant.

4. Law of Gay-Lussac. Gay-Lussac-lagen i sig är inte av särskilt värde för att förbereda sig för examen, så vi kommer bara att ge en konsekvens av den. Om gasens massa och tryck förblir konstant, ändras inte förhållandet mellan gasens volym och dess absoluta temperatur, därför:

En process som sker vid konstant tryck kallas isobar eller isobar. Observera att denna enkla form av Gay-Lussacs lag bara gäller om gasens massa förblir konstant. Glöm inte att omvandla temperaturen från grader Celsius till kelvin.

5. Karls lag. Liksom Gay-Lussacs lag är inte Charles lag i dess exakta formulering viktig för oss, så vi kommer bara att ge en konsekvens av den. Om massan och volymen av en gas förblir konstant, ändras inte förhållandet mellan gastrycket och dess absoluta temperatur, därför:

En process som sker vid konstant volym kallas isokorisk eller isokorisk. Observera att denna enkla form av Charles lag endast gäller om gasens massa förblir densamma. Glöm inte att omvandla temperaturen från grader Celsius till kelvin.

6. Universell gaslag (Clapeyron). Vid en konstant massa av en gas förändras inte förhållandet mellan produkten av dess tryck och volym och temperatur, därför:

Observera att massan måste förbli densamma, och glöm inte kelvinerna.

Så det finns flera gaslagar. Vi listar de tecken som du behöver använda en av dem när du löser ett problem:

1. Avogadros lag gäller alla problem där vi pratar om antalet molekyler.
2. Daltons lag gäller alla problem som involverar en blandning av gaser.
3. Charles lag används i problem där gasvolymen förblir oförändrad. Vanligtvis anges detta antingen uttryckligen, eller så innehåller problemet orden "gas i ett slutet kärl utan kolv."
4. Gay-Lussacs lag gäller om gastrycket förblir oförändrat. Leta efter orden "gas i ett kärl stängt av en rörlig kolv" eller "gas i ett öppet kärl" i problemen. Ibland sägs ingenting om fartyget, men av tillståndet är det tydligt att det kommunicerar med atmosfären. Då antas det att atmosfärstrycket alltid förblir oförändrat (om inget annat anges i villkoret).
5. Boyle-Mariottes lag. Det är här det är som svårast. Tja, om problemet säger att temperaturen på gasen är oförändrad. Det är lite värre om tillståndet innehåller ordet "långsamt". Till exempel komprimeras en gas långsamt eller expanderar långsamt. Ännu värre är det om man säger att gasen stängs av en värmeledande kolv. Slutligen är det väldigt dåligt om inget sägs om temperaturen, men utifrån tillståndet kan man anta att den inte förändras. Vanligtvis i det här fallet tillämpar eleverna Boyle-Mariottes lag från hopplöshet.
6. Universell gaslag. Den används om gasens massa är konstant (till exempel är gasen i ett slutet kärl), men av villkoret är det tydligt att alla andra parametrar (tryck, volym, temperatur) ändras. I allmänhet, istället för den universella lagen, kan du ofta använda Clapeyron-Mendeleev-ekvationen, du kommer att få rätt svar, bara i varje formel kommer du att skriva två extra bokstäver.

Grafisk representation av isoprocesser

Inom många grenar av fysiken är beroendet av kvantiteter av varandra bekvämt avbildat grafiskt. Detta förenklar förståelsen av sambandet mellan de parametrar som förekommer i processsystemet. Detta tillvägagångssätt används mycket ofta inom molekylär fysik. Huvudparametrarna som beskriver tillståndet för en idealgas är tryck, volym och temperatur. Den grafiska metoden för att lösa problem består i att skildra förhållandet mellan dessa parametrar i olika gaskoordinater. Det finns tre huvudtyper av gaskoordinater: ( sid; V), (sid; T) och ( V; T). Observera att dessa endast är de grundläggande (vanligaste typerna av koordinater). Fantasin hos författare av problem och tester är inte begränsad, så du kan möta alla andra koordinater. Så låt oss skildra de viktigaste gasprocesserna i huvudgaskoordinaterna.

Isobarisk process (p = const)

En isobar process är en process som sker vid konstant tryck och gasmassa. Som följer av tillståndsekvationen för en idealgas ändras i detta fall volymen i direkt proportion till temperaturen. Grafer över den isobariska processen i koordinater R–V; V–T och R–T har följande form:

V–T koordinaterna är riktade exakt till origo, men denna graf kan aldrig starta direkt från origo, eftersom gasen vid mycket låga temperaturer förvandlas till en vätska och volymens beroende av temperaturförändringar.

Isokorisk process (V = const)

En isokorisk process är en process för att värma eller kyla en gas med en konstant volym och förutsatt att mängden ämne i kärlet förblir oförändrad. Som följer av tillståndsekvationen för en idealgas, under dessa förhållanden, ändras trycket hos en gas i direkt proportion till dess absoluta temperatur. Grafer över den isokoriska processen i koordinater R–V; R–T och V–T har följande form:

Observera att fortsättningen av grafen in sid–T koordinaterna är riktade exakt till origo, dock kan denna graf aldrig starta direkt från origo, eftersom gasen vid mycket låga temperaturer förvandlas till en vätska.

Isotermisk process (T = const)

En isoterm process är en process som sker vid en konstant temperatur. Av tillståndsekvationen för en idealgas följer att vid en konstant temperatur och en konstant mängd ämne i kärlet måste produkten av gastrycket och dess volym förbli konstant. Grafer över den isotermiska processen i koordinater R–V; R–T och V–T har följande form:

Observera att när du utför uppgifter på grafer i molekylär fysik inte speciell precision krävs för att lägga koordinaterna längs motsvarande axlar (till exempel så att koordinaterna sid 1 och sid 2 två-stats gassystem sid(V) sammanföll med koordinaterna sid 1 och sid 2 av dessa tillstånd i systemet sid(T). För det första är det olika koordinatsystem där olika skalor kan väljas, och för det andra är detta en onödig matematisk formalitet som distraherar från huvudsaken - från analysen av den fysiska situationen. Huvudkravet är att grafernas kvalitativa utseende är korrekt.

Nonisoprocesser

I problem av denna typ ändras alla tre huvudgasparametrarna: tryck, volym och temperatur. Endast gasens massa förblir konstant. Det enklaste fallet är när problemet löses "head on" med hjälp av den universella gaslagen. Det är lite svårare om du behöver hitta processekvationen som beskriver förändringen i gasens tillstånd, eller analysera beteendet hos gasparametrar med hjälp av denna ekvation. Då måste du agera så här. Skriv ner denna processekvation och den universella gaslagen (eller Clapeyron-Mendeleev-ekvationen, beroende på vilket som är lämpligast för dig) och uteslut konsekvent onödiga mängder från dem.

Förändring i mängden eller massan av ett ämne

Det är faktiskt inget komplicerat i sådana uppgifter. Det är bara nödvändigt att komma ihåg att gaslagarna inte är uppfyllda, eftersom det i formuleringarna av någon av dem är skrivet "vid en konstant massa". Därför agerar vi enkelt. Vi skriver Clapeyron-Mendeleevs ekvation för gasens initiala och slutliga tillstånd och löser problemet.

Bafflar eller kolvar

I problem av denna typ tillämpas återigen gaslagar, medan följande anmärkningar måste beaktas:

• För det första passerar inte gasen genom skiljeväggen, det vill säga massan av gas i varje del av kärlet förblir oförändrad, och således uppfylls gaslagarna för varje del av kärlet.
• För det andra, om skiljeväggen är icke-ledande, när gasen i en del av kärlet värms eller kyls, kommer temperaturen på gasen i den andra delen att förbli oförändrad.
• För det tredje, om skiljeväggen är rörlig, så är trycken på båda sidor av den lika vid varje särskilt ögonblick (men detta lika tryck på båda sidor kan ändras med tiden).
• Och sedan skriver vi gaslagarna för varje gas separat och löser problemet.

Gaslagar och hydrostatik

Det specifika med uppgifterna är att det i trycket kommer att vara nödvändigt att ta hänsyn till "makeweights" som är förknippade med trycket i vätskekolonnen. Vilka är alternativen här:

• Ett gaskärl är nedsänkt under vatten. Trycket i kärlet kommer att vara: sid = sid atm + ρgh, var: h- nedsänkningsdjup.
• Horisontell röret stängs från atmosfären av en kolonn av kvicksilver (eller annan vätska). Gasens tryck i röret är exakt lika med: sid = sid atm atmosfärisk, eftersom den horisontella kolonn av kvicksilver inte utövar tryck på gasen.
• vertikal gasröret stängs ovanpå med en kolonn av kvicksilver (eller annan vätska). Gastryck i röret: sid = sid atm + ρgh, var: här höjden på kvicksilverpelaren.
• Ett vertikalt smalt rör med gas vrids med sin öppna ände nedåt och låses med en kolonn av kvicksilver (eller annan vätska). Gastryck i röret: sid = sid bankomat - ρgh, var: här höjden på kvicksilverpelaren. "-"-tecknet är placerat, eftersom kvicksilver inte komprimerar, utan sträcker gasen. Ofta frågar eleverna varför kvicksilver inte rinner ut ur röret. Faktum är att om röret var brett skulle kvicksilvret glida nerför väggarna. Och så, eftersom röret är mycket smalt, tillåter ytspänningen inte att kvicksilvret bryts i mitten och släpper in luft, och gastrycket inuti (mindre än atmosfäriskt) hindrar kvicksilvret från att strömma ut.

När du har lyckats registrera trycket på gasen i röret korrekt, tillämpa en av gaslagarna (vanligtvis Boyle-Mariotte, eftersom de flesta av dessa processer är isotermiska, eller den universella gaslagen). Tillämpa den valda lagen för gas (inte på något sätt för vätska) och lös problemet.

Termisk expansion av kroppar

När temperaturen stiger ökar intensiteten av den termiska rörelsen hos ämnets partiklar. Detta leder till att molekylerna mer "aktivt" stöter bort varandra. På grund av detta ökar de flesta kroppar i storlek när de värms upp. Gör inte det typiska misstaget, atomer och molekyler själva expanderar inte när de värms upp. Endast tomma luckor mellan molekyler ökar. Den termiska expansionen av gaser beskrivs av Gay-Lussac-lagen. Den termiska expansionen av vätskor följer följande lag:

var: V 0 är volymen vätska vid 0°С, V- vid en temperatur t, γ är vätskans volymetriska expansionskoefficient. Observera att alla temperaturer i denna tråd måste tas i grader Celsius. Den volymetriska expansionskoefficienten beror på typen av vätska (och på temperaturen, vilket inte beaktas i de flesta problem). Observera att det numeriska värdet på koefficienten, uttryckt i 1 / ° C eller i 1 / K, är detsamma, eftersom att värma kroppen med 1 ° C är detsamma som att värma den med 1 K (inte 274 K).

För solida kroppsförlängningar tre formler används som beskriver förändringen i linjära dimensioner, area och volym av kroppen:

var: l 0 , S 0 , V 0 - respektive kroppens längd, yta och volym vid 0 ° C, α är kroppens linjära expansionskoefficient. Den linjära expansionskoefficienten beror på typen av kropp (och på temperatur, vilket inte tas med i de flesta problem) och mäts i 1/°C eller 1/K.

Lär dig alla formler och lagar i fysiken, och formler och metoder i matematik. Faktum är att det också är väldigt enkelt att göra detta, det finns bara cirka 200 nödvändiga formler i fysik, och till och med lite färre i matematik. I vart och ett av dessa ämnen finns ett dussintal standardmetoder för att lösa problem av en grundläggande komplexitetsnivå, som också kan läras in och därmed helt automatiskt och utan svårighet lösa det mesta av den digitala transformationen vid rätt tidpunkt. Efter det behöver du bara tänka på de svåraste uppgifterna.

Delta i alla tre stegen av repetitionstestning i fysik och matematik. Varje RT kan besökas två gånger för att lösa båda alternativen. Återigen, på DT, förutom förmågan att snabbt och effektivt lösa problem, och kunskap om formler och metoder, är det också nödvändigt att kunna planera tiden ordentligt, fördela krafter och viktigast av allt fylla i svarsformuläret korrekt, utan att blanda ihop varken antalet svar och problem, eller ditt eget namn. Under RT är det också viktigt att vänja sig vid stilen att ställa frågor i uppgifter, vilket kan verka mycket ovanligt för en oförberedd person på DT.

Framgångsrik, flitig och ansvarsfull implementering av dessa tre punkter gör att du kan visa ett utmärkt resultat på CT, det maximala av vad du kan.

Hittade du ett fel?

Om du, som det verkar för dig, hittat ett fel i utbildningsmaterialet, skriv gärna om det via mail. Du kan också skriva om felet på det sociala nätverket (). I brevet, ange ämnet (fysik eller matematik), namnet eller numret på ämnet eller testet, uppgiftens nummer eller den plats i texten (sidan) där det enligt din åsikt finns ett fel. Beskriv också vad det påstådda felet är. Ditt brev kommer inte att gå obemärkt förbi, felet kommer antingen att rättas till, eller så får du förklarat varför det inte är ett misstag.