Fizik moleküler fizik sınavına hazırlık. Moleküler fizik

Birleşik Devlet Fizik Sınavının “Moleküler Fizik ve Termodinamik” konusuna ayrılmış ilk bölümündeki görevleri analiz etmeye devam ediyoruz. Her zaman olduğu gibi, tüm çözümler bir fizik öğretmeninin ayrıntılı yorumlarıyla sunulmaktadır. Ayrıca önerilen tüm görevlerin video analizi de bulunmaktadır. Makalenin sonunda fizikteki Birleşik Devlet Sınavındaki diğer görevlerin analizlerine bağlantılar bulabilirsiniz.

Termodinamik denge, makroskobik parametrelerinin zamanla değişmediği bir sistemin durumu olarak anlaşılmaktadır. Bu duruma, kaptaki nitrojen ve oksijenin sıcaklıkları eşitlendiğinde ulaşılır. Diğer tüm parametreler her bir gazın kütlesine bağlı olacaktır ve genel olarak termodinamik denge oluştuğunda bile aynı olmayacaktır. Doğru cevap: 1.

İzobarik bir süreçte hacim V ve sıcaklık T

Yani bağımlılık V itibaren T doğru orantılı olmalı ve sıcaklık azalırsa hacim azalmalıdır. Çizelge 4 uygundur.

Bir ısı motorunun verimliliği aşağıdaki formülle belirlenir:

Burada A- çevrim başına yapılan iş, Q 1, çalışma akışkanının ısıtıcıdan döngü başına aldığı ısı miktarıdır. Hesaplamalar şu sonucu verir: kJ.

11. İzoprosesleri incelerken, değişken hacimli, havayla doldurulmuş ve bir manometreye bağlı kapalı bir kap kullanıldı. Kabın hacmi yavaş yavaş artırılarak içindeki hava basıncı sabit tutulur. Kaptaki havanın sıcaklığı ve yoğunluğu nasıl değişir? Her miktar için, değişiminin karşılık gelen niteliğini belirleyin:

1) artacak

2) azalacak

3) değişmeyecek

Tablodaki her fiziksel büyüklük için seçilen sayıları yazın. Cevaptaki sayılar tekrarlanabilir.

Süreç izobariktir. İzobarik bir süreçte hacim V ve sıcaklık T ideal gaz şu ilişkiyle ilişkilidir:

Yani bağımlılık V itibaren T doğru orantılıdır yani hacim arttıkça sıcaklık da artar.

Bir maddenin yoğunluğu kütleyle ilgilidir M ve hacim V oran:

Yani sabit kütlede M bağımlılık ρ itibaren V ters orantılı yani hacim artarsa yoğunluk azalır.

Doğru cevap: 12.

12. Şekilde 2 mol ideal gazın durumundaki dört ardışık değişikliğin diyagramı gösterilmektedir. Hangi süreçte gazın işi pozitif ve minimum değerdedir ve hangi süreçte dış kuvvetlerin işi pozitif ve minimum değerdedir? Bu süreçleri diyagramdaki süreç numaralarıyla eşleştirin.
İlk sütundaki her konum için, ikinci sütundan karşılık gelen konumu seçin ve seçilen sayıları tabloda karşılık gelen harflerin altına yazın.

Bir gazın işi sayısal olarak gaz prosesinin grafiğinin altındaki koordinatlardaki alana eşittir. İşaret olarak, hacim artışıyla ortaya çıkan bir süreçte pozitif, tersi durumda ise negatiftir. Dış kuvvetlerin işi ise aynı süreçte gazın işine eşit büyüklükte ve zıt işaretlidir.

Yani, 1. ve 2. işlemlerde gazın çalışması pozitiftir. Ayrıca, 2. işlemde, şekildeki sarı yamuğun alanı, işlem 1'den daha az olduğu için işlem 1'den daha azdır. kahverengi yamuk:

Aksine, 3. ve 4. işlemlerde gazın işi negatiftir, bu da bu işlemlerde dış kuvvetlerin işinin pozitif olduğu anlamına gelir. Ayrıca, şekildeki mavi yamuğun alanı kırmızı yamuğun alanından daha az olduğundan, süreç 4'te süreç 3'ten daha azdır:

Yani doğru cevap: 42.

Bu, Birleşik Devlet Fizik Sınavının ilk bölümünün “Moleküler Fizik ve Termodinamik” konulu son ödeviydi. Mekanikle ilgili görevlerin analizini arayın.

Sergei Valerievich tarafından hazırlanan materyal

Moleküler kinetik teorisi Atomların ve moleküllerin, kimyasal bir maddenin en küçük parçacıkları olarak var olduğu fikrine dayanan, maddenin yapısı ve özellikleri doktrini olarak adlandırıldı. Moleküler kinetik teorisi üç ana prensibe dayanmaktadır:

Sıvı, katı ve gaz halindeki tüm maddeler çok küçük parçacıklardan oluşur. moleküller Kendileri de şunlardan oluşan atomlar(“temel moleküller”). Bir kimyasal maddenin molekülleri basit veya karmaşık olabilir ve bir veya daha fazla atomdan oluşabilir. Moleküller ve atomlar elektriksel olarak nötr parçacıklardır. Belirli koşullar altında moleküller ve atomlar ek elektrik yükü kazanabilir ve pozitif veya negatif iyonlara (sırasıyla anyonlar ve katyonlar) dönüşebilir.
Atomlar ve moleküller, hızı sıcaklığa ve doğası maddenin toplanma durumuna bağlı olan sürekli kaotik hareket ve etkileşim içindedir.
Parçacıklar birbirleriyle doğası gereği elektriksel kuvvetlerle etkileşime girer. Parçacıklar arasındaki çekimsel etkileşim ihmal edilebilir düzeydedir.

Atom– Bir elementin (demir, helyum, oksijen atomu) kimyasal olarak bölünemeyen en küçük parçacığı. Molekül- Bir maddenin kimyasal özelliklerini koruyan en küçük parçacığı. Molekül bir veya daha fazla atomdan (su - H 2 O - 1 oksijen atomu ve 2 hidrojen atomu) oluşur. Ve o– fazladan bir veya daha fazla elektronu olan (veya elektronları eksik olan) bir atom veya molekül.

Moleküllerin boyutu son derece küçüktür. Basit tek atomlu moleküller 10-10 m mertebesinde bir boyuta sahiptir. Karmaşık çok atomlu moleküller ise yüzlerce ve binlerce kat daha büyük boyutlara sahip olabilir.

Moleküllerin rastgele kaotik hareketine termal hareket denir. Termal hareketin kinetik enerjisi artan sıcaklıkla artar. Düşük sıcaklıklarda moleküller sıvı veya katı halinde yoğunlaşır. Sıcaklık arttıkça molekülün ortalama kinetik enerjisi artar, moleküller birbirinden ayrılır ve gaz halindeki bir madde oluşur.

Katılarda moleküller sabit merkezler (denge konumları) etrafında rastgele titreşimlere maruz kalır. Bu merkezler uzayda düzensiz bir şekilde yerleşebilir (amorf cisimler) veya düzenli hacimsel yapılar (kristal cisimler) oluşturabilir.

Sıvılarda moleküller termal hareket açısından çok daha fazla özgürlüğe sahiptir. Belirli merkezlere bağlı değildirler ve tüm sıvı hacmi boyunca hareket edebilirler. Bu sıvıların akışkanlığını açıklar.

Gazlarda moleküller arasındaki mesafeler genellikle boyutlarından çok daha büyüktür. Bu kadar büyük mesafelerdeki moleküller arasındaki etkileşim kuvvetleri küçüktür ve her molekül, başka bir molekülle veya kabın duvarı ile bir sonraki çarpışmaya kadar düz bir çizgi boyunca hareket eder. Normal koşullar altında hava molekülleri arasındaki ortalama mesafe yaklaşık 10 –8 m'dir, yani moleküllerin boyutunun yüzlerce katı kadardır. Moleküller arasındaki zayıf etkileşim, gazların genişleyip kabın tüm hacmini doldurma yeteneğini açıklar. Limitte etkileşim sıfıra yaklaştığında ideal gaz fikrine ulaşırız.

Ideal gaz elastik çarpışma süreçleri dışında molekülleri birbirleriyle etkileşime girmeyen ve maddi noktalar olarak kabul edilen bir gazdır.

Moleküler kinetik teorisinde madde miktarının parçacık sayısıyla orantılı olduğu kabul edilir. Bir maddenin miktar birimine mol (mol) denir. köstebek- bu, 0,012 kg karbon 12 C'deki atomlarla aynı sayıda parçacık (molekül) içeren madde miktarıdır. Bir karbon molekülü bir atomdan oluşur. Dolayısıyla herhangi bir maddenin bir molü aynı sayıda parçacık (molekül) içerir. Bu numara denir Avogadro sabiti: N A = 6,022·10 23 mol –1.

Avogadro sabiti moleküler kinetik teorideki en önemli sabitlerden biridir. Madde miktarı sayının oranı olarak tanımlanır N Madde parçacıklarının (moleküllerinin) Avogadro sabitine oranı N A veya kütlenin molar kütleye oranı olarak:

Bir maddenin bir molünün kütlesine genellikle molar kütle denir. M. Molar kütle kütlenin çarpımına eşittir M Avogadro sabiti başına (yani bir moldeki parçacık sayısı başına) belirli bir maddenin bir molekülünün 0'ı. Molar kütle, mol başına kilogram (kg/mol) cinsinden ifade edilir. Molekülleri tek bir atomdan oluşan maddeler için sıklıkla atom kütlesi terimi kullanılır. Periyodik tabloda molar kütle, mol başına gram cinsinden gösterilir. Böylece başka bir formülümüz var:

Nerede: M- molar kütle, N A – Avogadro sayısı, M 0 – bir madde parçacığının kütlesi, N– Bir maddenin kütlesinde bulunan maddenin parçacık sayısı M. Ayrıca konsepte ihtiyacınız olacak. konsantrasyonlar(birim hacim başına parçacık sayısı):

Bir cismin yoğunluğunun, hacminin ve kütlesinin aşağıdaki formülle ilişkili olduğunu da hatırlayalım:

Sorun bir madde karışımını içeriyorsa, o zaman maddenin ortalama molar kütlesinden ve ortalama yoğunluğundan bahsederiz. Düzensiz hareketin ortalama hızını hesaplarken olduğu gibi, bu değerler karışımın toplam kütlesine göre belirlenir:

Bir maddenin toplam miktarının her zaman karışımdaki maddelerin miktarlarının toplamına eşit olduğunu ve hacmine dikkat etmeniz gerektiğini unutmayın. Gaz karışımı hacmi Olumsuz Karışımdaki gazların hacimlerinin toplamına eşittir. Yani 1 metreküp hava 1 metreküp oksijen, 1 metreküp nitrojen, 1 metreküp karbondioksit vb. içerir. Katılar ve sıvılar için (koşulda aksi belirtilmedikçe), karışımın hacminin, parçalarının hacimlerinin toplamına eşit olduğunu varsayabiliriz.

MKT ideal gazın temel denklemi

Gaz molekülleri hareket ettikçe sürekli olarak birbirleriyle çarpışır. Bu nedenle hareketlerinin özellikleri değişir, bu nedenle moleküllerin darbelerinden, hızlarından ve kinetik enerjilerinden bahsederken her zaman bu miktarların ortalama değerlerini kastederiz.

Normal şartlarda gaz moleküllerinin diğer moleküllerle çarpışma sayısı saniyede milyonlarca kez ölçülür. Moleküllerin boyutunu ve etkileşimini ihmal edersek (ideal gaz modelinde olduğu gibi), o zaman ardışık çarpışmalar arasında moleküllerin düzgün ve doğrusal olarak hareket ettiğini varsayabiliriz. Doğal olarak gazın bulunduğu kabın duvarına yaklaşıldığında molekül de duvarla çarpışma yaşar. Moleküllerin birbirleriyle ve kabın duvarlarıyla tüm çarpışmaları, topların kesinlikle elastik çarpışmaları olarak kabul edilir. Bir duvara çarptığında molekülün momentumu değişir, bu da moleküle duvarın yanından bir kuvvet etki ettiği anlamına gelir (Newton'un ikinci yasasını hatırlayın). Ancak Newton'un üçüncü yasasına göre molekül, ters yönde yönlendirilen tam olarak aynı kuvvetle duvara etki ederek ona baskı uygular. Tüm moleküllerin kabın duvarı üzerindeki tüm etkilerinin toplamı, gaz basıncının ortaya çıkmasına neden olur. Gaz basıncı, moleküllerin kabın duvarlarıyla çarpışmasının sonucudur. Moleküllerin önünde duvar ya da başka bir engel yoksa basınç kavramı anlamını yitirir. Örneğin odanın ortasındaki basınçtan bahsetmek tamamen bilim dışıdır çünkü orada moleküller duvara baskı yapmaz. O halde neden oraya bir barometre yerleştirdiğimizde onun bir çeşit basınç gösterdiğini görünce şaşırıyoruz? Sağ! Çünkü barometrenin kendisi moleküllerin baskı yaptığı duvarın ta kendisidir.

Basınç, moleküllerin damar duvarı üzerindeki etkisinin bir sonucu olduğundan, değerinin bireysel moleküllerin özelliklerine bağlı olması gerektiği açıktır (tabii ki ortalama özelliklerde, tüm moleküllerin hızlarının farklı olduğunu hatırlarsınız) ). Bu bağımlılık ifade edilir ideal bir gazın moleküler kinetik teorisinin temel denklemi:

Nerede: P- gaz basıncı, N- moleküllerinin konsantrasyonu, M 0 - bir molekülün kütlesi, v kv - hızın ortalama karekökü (denklemin ortalama hızın karesinin karesini içerdiğine dikkat edin). Bu denklemin fiziksel anlamı, tüm gazın özellikleri (basınç) ile bireysel moleküllerin hareket parametreleri, yani makro ve mikro dünya arasındaki bağlantı arasında bir bağlantı kurmasıdır.

Temel MKT denkleminden elde edilen sonuçlar

Önceki paragrafta belirtildiği gibi moleküllerin termal hareket hızı, maddenin sıcaklığına göre belirlenir. İdeal bir gaz için bu bağımlılık basit formüllerle ifade edilir. kök ortalama kare hızı Gaz moleküllerinin hareketi:

Nerede: k= 1,38∙10 –23 J/K – Boltzmann sabiti, T- mutlak sıcaklık. Gelecekte tüm problemlerde tereddüt etmeden sıcaklığı Celsius derecesinden kelvin'e çevirmeniz gerektiğine dair hemen bir rezervasyon yapalım (ısı dengesi denklemindeki problemler hariç). Üç Sabit Yasası:

Nerede: R= 8,31 J/(mol∙K) – Evrensel gaz sabiti. Bir sonraki önemli formül şu formüldür: Gaz moleküllerinin öteleme hareketinin ortalama kinetik enerjisi:

Moleküllerin öteleme hareketinin ortalama kinetik enerjisinin yalnızca sıcaklığa bağlı olduğu ve belirli bir sıcaklıkta tüm moleküller için aynı olduğu ortaya çıktı. Ve son olarak temel MKT denkleminden en önemli ve sıklıkla kullanılan sonuçlar aşağıdaki formüllerdir:

Sıcaklık ölçümü

Sıcaklık kavramı termal denge kavramıyla yakından ilişkilidir. Birbirleriyle temas halinde olan cisimler enerji alışverişinde bulunabilirler. Termal temas sırasında bir vücuttan diğerine aktarılan enerjiye ısı miktarı denir.

Termal denge- bu, bir vücuttan diğerine ısı transferinin olmadığı ve gövdelerin tüm makroskopik parametrelerinin değişmeden kaldığı, termal temas halindeki bir gövdeler sisteminin durumudur. Sıcaklık termal dengedeki tüm cisimler için aynı olan fiziksel bir parametredir.

Sıcaklığı ölçmek için fiziksel aletler kullanılır - sıcaklık değerinin herhangi bir fiziksel parametredeki değişiklikle değerlendirildiği termometreler. Bir termometre oluşturmak için, bir termometrik madde (örneğin, cıva, alkol) ve maddenin özelliğini karakterize eden bir termometrik miktar (örneğin, bir cıva veya alkol sütununun uzunluğu) seçmelisiniz. Çeşitli termometre tasarımları, bir maddenin çeşitli fiziksel özelliklerini kullanır (örneğin, katıların doğrusal boyutlarında bir değişiklik veya ısıtıldığında iletkenlerin elektrik direncinde bir değişiklik).

Termometreler kalibre edilmelidir. Bunu yapmak için sıcaklıkları belirli kabul edilen cisimlerle termal temasa getirilirler. Çoğu zaman, çevre ile ısı alışverişine rağmen sıcaklığın değişmeden kaldığı basit doğal sistemler kullanılır - normal atmosferik basınçta kaynarken buz ve su karışımı ve su ve buhar karışımı. Celsius sıcaklık ölçeğinde buzun erime noktasına 0°C, suyun kaynama noktasına ise 100°C atanır. 0°C ile 100°C işaretleri arasındaki uzunluğun yüzde biri başına termometrenin kılcallarındaki sıvı sütununun uzunluğundaki değişiklik 1°C'ye eşit alınır.

İngiliz fizikçi W. Kelvin (Thomson) 1848'de yeni bir sıcaklık ölçeği (Kelvin ölçeği) oluşturmak için sıfır gaz basıncı noktasının kullanılmasını önerdi. Bu ölçekte sıcaklık birimi Celsius ölçeğindekiyle aynıdır ancak sıfır noktası kaydırılmıştır:

Bu durumda 1°C'lik sıcaklık değişimi 1 K'lık sıcaklık değişimine karşılık gelir. Celsius ve Kelvin ölçeğindeki sıcaklık değişimleri eşittir. SI sisteminde Kelvin ölçeğinde ölçülen sıcaklık birimine kelvin denir ve K harfiyle gösterilir. Örneğin oda sıcaklığı T Kelvin ölçeğine göre C = 20°C T K = 293 K. Kelvin sıcaklık ölçeğine mutlak sıcaklık ölçeği denir. Fiziksel teorileri oluştururken en uygun olduğu ortaya çıktı.

İdeal bir gazın durum denklemi veya Clapeyron-Mendeleev denklemi

İdeal bir gazın durum denklemi temel MKT denkleminin bir başka sonucudur ve şu şekilde yazılmıştır:

Bu denklem ideal bir gazın durumunun ana parametreleri arasında bir ilişki kurar: basınç, hacim, madde miktarı ve sıcaklık. Bu parametrelerin birbirine bağlı olması çok önemlidir; bunlardan herhangi birinin değiştirilmesi kaçınılmaz olarak en az birinin daha değişmesine yol açacaktır. Bu denklemin ideal gazın durum denklemi olarak adlandırılmasının nedeni budur. İlk olarak Clapeyron tarafından bir mol gaz için keşfedilmiş ve daha sonra Mendeleev tarafından daha fazla sayıda mol için genelleştirilmiştir.

Gaz sıcaklığı ise T n = 273 K (0°C) ve basınç P n = 1 atm = 1 10 5 Pa, o zaman gazın normal koşullar.

Gaz kanunları

Hangi yasayı ve hangi formülü uygulayacağınızı biliyorsanız, gaz parametrelerini hesaplamaya yönelik problemleri çözmek büyük ölçüde basitleşir. Şimdi temel gaz kanunlarına bakalım.

1. Avogadro yasası. Herhangi bir maddenin bir molü Avogadro sayısına eşit sayıda yapısal element içerir.

2. Dalton yasası. Bir gaz karışımının basıncı, bu karışımda bulunan gazların kısmi basınçlarının toplamına eşittir:

Bir gazın kısmi basıncı, diğer tüm gazların karışımdan aniden kaybolması durumunda üreteceği basınçtır. Örneğin hava basıncı nitrojen, oksijen, karbondioksit ve diğer yabancı maddelerin kısmi basınçlarının toplamına eşittir. Bu durumda karışımdaki gazların her biri kendisine sağlanan hacmin tamamını kaplar, yani gazların her birinin hacmi karışımın hacmine eşittir.

3. Boyle-Mariotte yasası. Gazın kütlesi ve sıcaklığı sabit kalırsa, gaz basıncının ve hacminin çarpımı değişmez, bu nedenle:

Sabit sıcaklıkta meydana gelen bir işleme izotermal denir. Boyle-Marriott yasasının bu basit formunun yalnızca gazın kütlesi sabit kaldığında geçerli olduğunu unutmayın.

4. Gay-Lussac yasası. Gay-Lussac yasasının kendisi sınavlara hazırlanırken özel bir değere sahip değildir, bu yüzden ondan yalnızca bir sonuç çıkaracağız. Gazın kütlesi ve basıncı sabit kalırsa, gazın hacminin mutlak sıcaklığına oranı değişmez, bu nedenle:

Sabit basınçta meydana gelen bir işleme izobarik veya izobarik denir. Gay-Lussac yasasının bu basit formunun yalnızca gazın kütlesi sabit kaldığında geçerli olduğunu unutmayın. Sıcaklığı santigrat dereceden kelvin'e dönüştürmeyi unutmayın.

5. Charles'ın yasası. Gay-Lussac yasası gibi, Charles yasası da tam formülasyonuyla bizim için önemli değil, bu yüzden ondan yalnızca bir sonuç çıkaracağız. Gazın kütlesi ve hacmi sabit kalırsa, gaz basıncının mutlak sıcaklığına oranı değişmez, bu nedenle:

Sabit hacimde meydana gelen bir işleme izokorik veya izokorik denir. Charles yasasının bu basit formunun yalnızca gazın kütlesi sabit kaldığında geçerli olduğunu unutmayın. Sıcaklığı santigrat dereceden kelvin'e dönüştürmeyi unutmayın.

6. Evrensel gaz kanunu (Clapeyron). Sabit bir gaz kütlesinde, basınç ve hacminin çarpımının sıcaklığa oranı değişmez, bu nedenle:

Lütfen kütlenin aynı kalması gerektiğini unutmayın ve kelvinleri unutmayın.

Yani, birkaç gaz kanunu var. Bir sorunu çözerken bunlardan birini kullanmanız gerektiğini gösteren işaretleri listeliyoruz:

Avogadro yasası molekül sayısıyla ilgili tüm problemlere uygulanır.
Dalton kanunu gaz karışımlarıyla ilgili tüm problemlere uygulanır.
Charles kanunu gaz hacminin sabit kaldığı problemlerde kullanılır. Genellikle bu ya açıkça ifade edilir ya da sorun "pistonsuz kapalı bir kaptaki gaz" kelimelerini içerir.
Gaz basıncı değişmeden kalırsa Gay-Lussac yasası uygulanır. Problemlerde “hareketli bir pistonla kapatılmış bir kaptaki gaz” veya “açık bir kaptaki gaz” sözcüklerini arayın. Bazen gemi hakkında hiçbir şey söylenmez ama duruma göre atmosferle iletişim kurduğu açıktır. Daha sonra atmosfer basıncının her zaman değişmeden kaldığı varsayılır (koşulda aksi belirtilmediği sürece).
Boyle-Marriott yasası. Burası işin en zor olduğu yer. Sorunun gazın sıcaklığının sabit olduğunu söylemesi iyi olur. Durumda "yavaş" kelimesinin bulunması biraz daha kötü. Örneğin, bir gaz yavaşça sıkıştırılır veya yavaşça genişletilir. Gazın ısıyı iletmeyen bir pistonla kapatıldığı söylenirse durum daha da kötüdür. Son olarak, sıcaklık hakkında hiçbir şey söylenmemesi gerçekten kötü, ancak durumdan değişmediği varsayılabilir. Genellikle bu durumda öğrenciler çaresizlikten Boyle-Marriott yasasını uygularlar.
Evrensel gaz kanunu. Gazın kütlesi sabitse (örneğin gaz kapalı bir kaptaysa) kullanılır, ancak duruma göre diğer tüm parametrelerin (basınç, hacim, sıcaklık) değiştiği açıktır. Genel olarak evrensel yasa yerine Clapeyron-Mendeleev denklemini sıklıkla kullanabilirsiniz; doğru cevabı alacaksınız, yalnızca her formüle fazladan iki harf yazacaksınız.

İzoproseslerin grafik gösterimi

Fiziğin birçok dalında niceliklerin birbirine bağımlılığını grafiksel olarak göstermek uygundur. Bu, bir proses sisteminde meydana gelen parametreler arasındaki ilişkilerin anlaşılmasını kolaylaştırır. Bu yaklaşım moleküler fizikte sıklıkla kullanılmaktadır. İdeal bir gazın durumunu tanımlayan ana parametreler basınç, hacim ve sıcaklıktır. Sorunları çözmek için kullanılan grafiksel yöntem, bu parametrelerin ilişkisinin çeşitli gaz koordinatlarında gösterilmesinden oluşur. Üç ana gaz koordinatı türü vardır: ( P; V), (P; T) Ve ( V; T). Bunların yalnızca temel (en yaygın koordinat türleri) olduğunu unutmayın. Problem ve test yazarlarının hayal gücü sınırlı değildir, dolayısıyla başka koordinatlarla da karşılaşabilirsiniz. Öyleyse ana gaz süreçlerini ana gaz koordinatlarında gösterelim.

İzobarik süreç (p = sabit)

İzobarik bir süreç, sabit basınçta ve gaz kütlesinde meydana gelen bir süreçtir. İdeal bir gazın hal denkleminden de anlaşılacağı üzere bu durumda hacim, sıcaklıkla doğru orantılı olarak değişir. Koordinat cinsinden izobarik sürecin grafikleri R–V; V–T Ve R–T aşağıdaki forma sahip olun:

V–T Koordinatlar tam olarak orijine yönlendirilir, ancak çok düşük sıcaklıklarda gaz sıvıya dönüştüğü ve hacmin sıcaklığa bağımlılığı değiştiği için bu grafik asla doğrudan orijinden başlayamaz.

İzokorik süreç (V = sabit)

İzokorik bir işlem, kaptaki madde miktarının değişmeden kalması koşuluyla, bir gazın sabit bir hacimde ısıtılması veya soğutulması işlemidir. İdeal bir gazın durum denkleminden de anlaşılacağı üzere, bu koşullar altında gaz basıncı, mutlak sıcaklığıyla doğru orantılı olarak değişir. Koordinatlarda izokorik bir sürecin grafikleri R–V; R–T Ve V–T aşağıdaki forma sahip olun:

Lütfen grafiğin devamının P–T Koordinatlar tam olarak orijine yönlendirilir ancak gaz çok düşük sıcaklıklarda sıvıya dönüştüğü için bu grafik hiçbir zaman doğrudan orijinden başlayamaz.

İzotermal süreç (T = sabit)

İzotermal bir süreç, sabit bir sıcaklıkta meydana gelen bir süreçtir. İdeal bir gazın durum denkleminden, sabit bir sıcaklıkta ve kaptaki sabit bir madde miktarında, gaz basıncının ve hacminin çarpımının sabit kalması gerektiği sonucu çıkar. Koordinat cinsinden izotermal bir sürecin grafikleri R–V; R–T Ve V–T aşağıdaki forma sahip olun:

Moleküler fizikte grafikler üzerinde görevler gerçekleştirirken şunu unutmayın: Olumsuz Koordinatların karşılık gelen eksenler boyunca çizilmesinde özel bir doğruluk gereklidir (örneğin, koordinatlar P 1 ve P Sistemde 2 gazın iki durumu P(V) koordinatlarla çakıştı P 1 ve P Sistemdeki bu durumlardan 2 tanesi P(T). Birincisi, bunlar farklı ölçeklerin seçilebileceği farklı koordinat sistemleridir ve ikincisi, bu, asıl şeyden - fiziksel durumun analizinden - dikkati dağıtan gereksiz bir matematiksel formalitedir. Temel gereksinim: grafiklerin kalitesinin doğru olması.

İzoprosesler

Bu tür problemlerde üç ana gaz parametresinin tümü değişir: basınç, hacim ve sıcaklık. Sadece gazın kütlesi sabit kalır. En basit durum, problemin evrensel gaz kanunu kullanılarak “kafa kafaya” çözülmesidir. Bir gazın durumundaki değişikliği tanımlayan bir süreç için bir denklem bulmanız veya bu denklemi kullanarak gaz parametrelerinin davranışını analiz etmeniz gerekiyorsa işiniz biraz daha zordur. O halde böyle davranmanız gerekir. Sürecin bu denklemini ve evrensel gaz yasasını (veya Clapeyron-Mendeleev denklemini, hangisi sizin için daha uygunsa) yazın ve onlardan gereksiz miktarları tutarlı bir şekilde ortadan kaldırın.

Bir maddenin miktarında veya kütlesinde değişiklik

Aslında bu tür görevlerde karmaşık hiçbir şey yoktur. Sadece gaz yasalarının karşılanmadığını hatırlamanız gerekiyor, çünkü herhangi birinin formülasyonunda "sabit kütlede" deniyor. Bu nedenle basit davranıyoruz. Gazın başlangıç ve son durumları için Clapeyron-Mendeleev denklemini yazıp problemi çözüyoruz.

Bölmeler veya pistonlar

Bu tür problemlerde yine gaz kanunları uygulanır ve aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır:

Birincisi, gaz bölmeden geçmez, yani kabın her bir kısmındaki gazın kütlesi değişmeden kalır ve böylece kabın her bir kısmı için gaz kanunları karşılanır.
İkinci olarak, eğer bölme ısıyı iletmiyorsa, o zaman kabın bir kısmında gaz ısıtıldığında veya soğutulduğunda, ikinci kısımdaki gazın sıcaklığı değişmeden kalacaktır.
Üçüncüsü, eğer bölme hareketliyse, o zaman her iki taraftaki basınçlar zamanın herhangi bir anında eşittir (ancak her iki tarafta eşit olan bu basınç zamanla değişebilir).
Daha sonra her gaz için ayrı ayrı gaz yasalarını yazıp sorunu çözüyoruz.

Gaz yasaları ve hidrostatik

Sorunların özelliği, basınçta sıvı kolonunun basıncıyla ilişkili "ek ağırlıkların" dikkate alınmasının gerekli olmasıdır. Hangi seçenekler olabilir:

İçinde gaz bulunan bir kap suya batırılıyor. Kaptaki basınç şuna eşit olacaktır: P = P bankamatik + öff, Nerede: H– daldırma derinliği.
Yatay tüp atmosferden bir cıva sütunu (veya başka bir sıvı) ile kapatılır. Tüpteki gaz basıncı tam olarak şuna eşittir: P = P atm atmosferik, çünkü yatay bir cıva sütunu gaz üzerinde basınç uygulamaz.
Dikey gaz tüpü üstte bir cıva sütunu (veya başka bir sıvı) ile kapatılır. Tüpteki gaz basıncı: P = P bankamatik + öff, Nerede: H– cıva sütununun yüksekliği.
Gaz içeren dikey dar bir tüp, açık ucu aşağı gelecek şekilde döndürülür ve bir cıva sütunu (veya başka bir sıvı) ile kapatılır. Tüpteki gaz basıncı: P = P bankamatik – öff, Nerede: H– cıva sütununun yüksekliği. “-” işareti cıvanın gazı sıkıştırmayıp esnetmesi nedeniyle kullanılır. Öğrenciler sıklıkla cıvanın tüpten neden dışarı akmadığını soruyorlar. Aslında tüp geniş olsaydı cıva duvarlardan aşağı doğru akardı. Ve böylece tüp çok dar olduğundan yüzey gerilimi cıvanın ortasından koparak havanın içeri girmesine izin vermez ve içerideki gaz basıncı (atmosferik basınçtan daha düşük) cıvanın dışarı akmasını engeller.

Tüpteki gaz basıncını doğru bir şekilde kaydedebildiğinizde, gaz yasalarından birini uygulayın (bu süreçlerin çoğu izotermal olduğundan genellikle Boyle-Mariotte veya evrensel gaz yasasını). Seçilen yasayı gaz için uygulayın (hiçbir durumda sıvı için değil) ve sorunu çözün.

Gövdelerin termal genleşmesi

Sıcaklık arttıkça, bir maddenin parçacıklarının termal hareketinin yoğunluğu artar. Bu, moleküllerin birbirlerini daha "aktif" bir şekilde itmesine neden olur. Bu nedenle ısıtıldığında çoğu gövdenin boyutu artar. Tipik hatayı yapmayın; atomlar ve moleküller ısıtıldığında genleşmezler. Sadece moleküller arasındaki boş alanlar artar. Gazların termal genleşmesi Gay-Lussac yasasıyla tanımlanır. Sıvıların termal genleşmesi aşağıdaki yasaya uyar:

Nerede: V 0 – 0°C'deki sıvının hacmi, V- bir sıcaklıkta T, γ – sıvının hacimsel genleşme katsayısı. Bu konudaki tüm sıcaklıkların Celsius derece cinsinden alınması gerektiğini lütfen unutmayın. Hacimsel genleşme katsayısı sıvının türüne (ve çoğu problemde dikkate alınmayan sıcaklığa) bağlıdır. Lütfen katsayının 1/°C veya 1/K olarak ifade edilen sayısal değerinin aynı olduğunu unutmayın; çünkü bir cismi 1°C ısıtmak onu 1 K ısıtmakla (274 K değil) aynıdır.

İçin katıların genişlemesi Bir cismin doğrusal boyutları, alanı ve hacmindeki değişimi tanımlamak için üç formül kullanılır:

Nerede: ben 0 , S 0 , V 0 – 0°C'de sırasıyla gövdenin uzunluğu, yüzey alanı ve hacmi, α – vücudun doğrusal genleşme katsayısı. Doğrusal genleşme katsayısı cismin tipine (ve çoğu problemde dikkate alınmayan sıcaklığa) bağlıdır ve 1/°C veya 1/K cinsinden ölçülür.

Fizikteki tüm formülleri ve yasaları, matematikteki formülleri ve yöntemleri öğrenin. Aslında bunu yapmak da çok basittir; fizikte sadece 200 kadar gerekli formül vardır, hatta matematikte bundan biraz daha azdır. Bu konuların her birinde, temel düzeydeki karmaşıklıktaki problemleri çözmek için yaklaşık bir düzine standart yöntem vardır; bunlar da öğrenilebilir ve böylece CT'nin çoğunu doğru zamanda tamamen otomatik olarak ve zorluk yaşamadan çözebilirsiniz. Bundan sonra sadece en zor görevleri düşünmeniz gerekecek.

Fizik ve matematikte prova testinin üç aşamasına da katılın. Her iki seçeneğe de karar vermek için her RT iki kez ziyaret edilebilir. Yine CT'de sorunları hızlı ve verimli bir şekilde çözme becerisinin yanı sıra formül ve yöntem bilgisine ek olarak, zamanı doğru bir şekilde planlayabilmeniz, kuvvetleri dağıtabilmeniz ve en önemlisi cevap formunu hiçbir şey yapmadan doğru bir şekilde doldurabilmeniz gerekir. Cevapların ve sorunların sayısını veya kendi soyadınızı karıştırmak. Ayrıca RT sırasında, DT'deki hazırlıksız bir kişiye çok alışılmadık gelebilecek problemlerde soru sorma tarzına alışmak önemlidir.

Bu üç noktanın başarılı, özenli ve sorumlu bir şekilde uygulanması, CT'de yapabildiğiniz maksimum düzeyde mükemmel bir sonuç göstermenize olanak sağlayacaktır.

Bir hata mı buldunuz?

Eğitim materyallerinde bir hata bulduğunuzu düşünüyorsanız lütfen e-posta ile yazınız. Ayrıca sosyal ağdaki () bir hatayı da bildirebilirsiniz. Mektupta konuyu (fizik veya matematik), konunun veya testin adını veya numarasını, problemin numarasını veya metinde (sayfada) sizce hatanın olduğu yeri belirtin. Ayrıca şüphelenilen hatanın ne olduğunu da açıklayın. Mektubunuz gözden kaçmayacak, hata ya düzeltilecek ya da neden hata olmadığı size açıklanacak.

§ 2. Moleküler fizik. Termodinamik

Temel moleküler kinetik teorinin hükümleri(MCT) aşağıdaki gibidir.
1. Maddeler atom ve moleküllerden oluşur.
2. Atomlar ve moleküller sürekli kaotik hareket halindedir.
3. Atomlar ve moleküller birbirleriyle çekim ve itme kuvvetleriyle etkileşime girer.
Moleküllerin hareketinin ve etkileşiminin doğası farklı olabilir; bu bağlamda, maddenin 3 toplanma durumu arasında ayrım yapmak gelenekseldir: katı, sıvı ve gaz halinde. Moleküller arasındaki etkileşimler katılarda en güçlüdür. İçlerinde moleküller, kristal kafesin sözde düğümlerinde bulunur, yani. Moleküller arası çekim ve itme kuvvetlerinin eşit olduğu konumlarda bulunur. Katılardaki moleküllerin hareketi bu denge konumları etrafındaki titreşim hareketine indirgenir. Sıvılarda ise durum farklıdır, çünkü moleküller bazı denge konumları etrafında salındıklarından sıklıkla bu konumları değiştirirler. Gazlarda moleküller birbirinden uzak olduğundan aralarındaki etkileşim kuvvetleri çok küçüktür ve moleküller ileri doğru hareket ederek ara sıra birbirleriyle ve bulundukları kabın duvarlarıyla çarpışırlar.
Bağıl molekül ağırlığı M r bir molekülün kütlesinin bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine oranı denir m oc:

Moleküler fizikte bir maddenin miktarı genellikle mol cinsinden ölçülür.
Molem ν 12 g karbondakiyle aynı sayıda atom veya molekül (yapısal birim) içeren madde miktarıdır. 12 gram karbondaki bu atom sayısına denir. Avogadro sayısı:

Molar kütle M = M r 10 −3 kg/mol bir maddenin bir molünün kütlesidir. Bir maddedeki mol sayısı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

İdeal bir gazın moleküler kinetik teorisinin temel denklemi:

Nerede m 0- molekülün kütlesi; N- moleküllerin konsantrasyonu; Ṽ - moleküllerin ortalama kare hızının kökü.

2.1. Gaz kanunları

İdeal bir gazın durum denklemi Mendeleev-Clapeyron denklemidir:

İzotermal süreç(Boyle-Mariotte yasası):
Sabit sıcaklıkta belirli bir gaz kütlesi için basınç ve hacminin çarpımı sabittir:

Koordinatlarda p−V izoterm bir hiperboldür ve koordinatlarda V−T Ve p−T- düz (bkz. Şekil 4)

İzokorik süreç(Charles yasası):
Sabit hacimdeki belirli bir gaz kütlesi için Kelvin derece cinsinden basıncın sıcaklığa oranı sabit bir değerdir (bkz. Şekil 5).

İzobarik süreç(Gay-Lussac yasası):
Sabit basınçta belirli bir gaz kütlesi için, gaz hacminin Kelvin derece cinsinden sıcaklığa oranı sabit bir değerdir (bkz. Şekil 6).

Dalton yasası:
Bir kapta birden fazla gazın karışımı varsa, karışımın basıncı kısmi basınçların toplamına eşittir; her bir gazın diğerlerinin yokluğunda yaratacağı baskılar.

2.2. Termodinamiğin unsurları

İç vücut enerjisi tüm moleküllerin vücudun kütle merkezine göre rastgele hareketinin kinetik enerjilerinin ve tüm moleküllerin birbirleriyle etkileşiminin potansiyel enerjilerinin toplamına eşittir.
İdeal bir gazın iç enerjisi moleküllerinin rastgele hareketinin kinetik enerjilerinin toplamını temsil eder; İdeal bir gazın molekülleri birbirleriyle etkileşmediğinden potansiyel enerjileri kaybolur.
İdeal bir tek atomlu gaz için iç enerji;

Isı miktarı Q iş yapılmadan ısı değişimi sırasında iç enerjideki değişimin niceliksel bir ölçüsüdür.
Özısı- Bu, sıcaklığı 1 K değiştiğinde 1 kg'lık bir maddenin aldığı veya verdiği ısı miktarıdır.

Termodinamikte çalışmak:
Bir gazın izobarik genleşmesi sırasında yapılan iş, gaz basıncının ve hacmindeki değişimin çarpımına eşittir:

Isıl işlemlerde enerjinin korunumu yasası (termodinamiğin birinci yasası):
bir sistemin bir durumdan diğerine geçişi sırasında iç enerjisindeki değişiklik, dış kuvvetlerin işinin ve sisteme aktarılan ısı miktarının toplamına eşittir:

Termodinamiğin birinci yasasının izoproseslere uygulanması:
A) izotermal süreç T = sabit ⇒ ∆T = 0.
Bu durumda ideal bir gazın iç enerjisindeki değişim

Buradan: S = A.
Gaza aktarılan ısının tamamı dış kuvvetlere karşı iş yapmak için harcanır;

B) izokorik süreç V = sabit ⇒ ∆V = 0.
Bu durumda gaz çalışması

Buradan, ∆U = Q.
Gaza aktarılan tüm ısı, iç enerjisini arttırmak için harcanır;

V) izobarik süreç p = sabit ⇒ ∆p = 0.
Bu durumda:

Adyabatikçevreyle ısı alışverişi olmadan gerçekleşen bir süreçtir:

Bu durumda A = −∆U yani Gazın iç enerjisindeki değişiklik, gazın dış cisimler üzerinde yaptığı iş nedeniyle meydana gelir.
Bir gaz genişlediğinde pozitif iş yapar. Dış cisimlerin bir gaz üzerinde yaptığı A işi, bir gazın yaptığı işten yalnızca işaret bakımından farklıdır:

Vücudu ısıtmak için gereken ısı miktarı formülle hesaplanan, bir toplanma durumu dahilinde katı veya sıvı halde

burada c vücudun özgül ısı kapasitesidir, m vücudun kütlesidir, t 1 başlangıç sıcaklığıdır, t 2 son sıcaklıktır.
Bir cismin erimesi için gereken ısı miktarı formülle hesaplanan erime noktasında

burada λ özgül füzyon ısısıdır, m ise cismin kütlesidir.
Buharlaşma için gerekli ısı miktarı, formülle hesaplanır

burada r, buharlaşmanın özgül ısısıdır, m ise vücut kütlesidir.

Bu enerjinin bir kısmını mekanik enerjiye dönüştürmek için çoğunlukla ısı motorları kullanılır. Isı motoru verimliliği motorun yaptığı A işinin ısıtıcıdan alınan ısı miktarına oranıdır:

Fransız mühendis S. Carnot, çalışma akışkanı olarak ideal bir gaza sahip ideal bir ısı makinesi buldu. Böyle bir makinenin verimliliği

Gazların bir karışımı olan hava, diğer gazlarla birlikte su buharını da içerir. İçerikleri genellikle “nem” terimiyle karakterize edilir. Mutlak ve bağıl nem arasında bir ayrım yapılır.
Mutlak nem havadaki su buharının yoğunluğuna denir - ρ ([ρ] = g/m3). Mutlak nem, su buharının kısmi basıncı ile karakterize edilebilir - P([p] = mmHg; Pa).
Bağıl nem (ϕ)- havada bulunan su buharının yoğunluğunun, buharın doyması için bu sıcaklıkta havada bulunması gereken su buharının yoğunluğuna oranı. Bağıl nem, su buharının kısmi basıncının (p), o sıcaklıkta doymuş buharın sahip olduğu kısmi basınca (p0) oranı olarak ölçülebilir:

Amaç: Birleşik Devlet Sınavı kodlayıcısına uygun olarak moleküler fiziğin temel kavramlarının, yasalarının ve formüllerinin tekrarı

Birleşik Devlet Sınavı 2012'de test edilen içerik öğeleri:
1.Bilgi ve iletişim teknolojilerinin temel hükümleri.
2. Gazların, sıvıların ve katıların yapı modelleri.
3. İdeal gaz modeli.
4. İdeal bir gazın MKT'sinin temel denklemi.
5. Ortalama kinetik enerjisinin ölçüsü olarak mutlak sıcaklık
parçacıklar.
6. Mendeleev-Clapeyron denklemi.
7. İzoprosesler.
8. Sıvı ve gazların karşılıklı dönüşümleri.
9.Doymuş ve doymamış çiftler. Hava nemi.
10. Maddenin toplam halindeki değişiklikler. Erime ve
sertleşme.
11.Termodinamik: iç enerji, ısı miktarı, iş.
12. Termodinamiğin birinci yasası
13.Termodinamiğin ikinci yasası.
14. Termodinamiğin birinci yasasının izoproseslere uygulanması.
15.Isı motorlarının verimliliği.

BİT'in temel hükümleri

Moleküler kinetik teorisi denir
Maddenin yapısını ve özelliklerini inceleyen bilim dalı
atom ve moleküllerin varlığına dair fikirler
kimyasal bir maddenin en küçük parçacıkları.
BİT'in ana hükümleri:
1. Tüm maddeler - sıvı, katı ve gaz -
küçük parçacıklardan oluşur - moleküller,
kendileri de atomlardan yapılmıştır.
2. Atomlar ve moleküller süreklidir
kaotik hareket.
3. Parçacıklar birbirleriyle kuvvet yoluyla etkileşirler,
elektriksel bir yapıya sahip (çekilirler ve
itmek).

Atom. Molekül.

Atom en küçüğüdür
kimyasalın bir kısmı
eleman olan
onun özellikleri,
yetenekli
bağımsız
varoluş.
Molekül –
en küçük ahır
maddenin parçacığı
atomlardan oluşan
bir veya daha fazla
kimyasal elementler,
temelin korunması
Kimyasal özellikler
bu maddeden.

Moleküllerin kütlesi. Madde miktarı.

Bağıl moleküler (veya atomik)
Bir maddenin kütlesine oran denir
kitleler
m0
Maddenin M r'si 1/12'ye kadar
Belirli bir molekülün (veya atomun)
1
karbon atomunun kütlesi 12C.
m0C
Madde miktarı 12
içindeki molekül sayısı
vücut, ancak göreceli birimlerle ifade edilir.
Bir mol, içeren madde miktarıdır
atom sayısı kadar parçacık (molekül)
0,012 kg karbon 12C'de bulunur.
23
1
Araç
herhangi
içerdiği maddeler
N A 6c 110mol
köstebek
aynı sayıda parçacık (molekül). Bu numara
Avogadro sabiti NА olarak adlandırılır.
Madde miktarı N sayısının oranına eşittir
Belirli bir cisimdeki moleküllerin sabit bir değere
Avogadro, yani
N.A.
1 mol maddedeki molekül sayısına eşittir.
kilogram
3
M
AA
M
10 kuruş
m0 Yok
Bir maddenin molar kütlesine denir
yığın
köstebek
1 mol miktarında alınan madde.

Çoğu katının molekülleri
belli bir sıraya göre düzenlenmiştir.
Bu tür katılara denir
kristal.
Parçacık hareketleri
Denge pozisyonları etrafındaki salınımlar.
Konum merkezlerini birleştirirsek
parçacıkların dengesi, o zaman ortaya çıkıyor
doğru uzaysal kafes,
kristal denir.
Moleküller arasındaki mesafeler karşılaştırılabilir
moleküler boyutlara sahip.
Ana özellikler: şekillerini korurlar ve
hacim. Tek kristaller anizotropiktir.
Anizotropi – fiziksel bağımlılık
özellikleri kristalin yönüne bağlıdır.
ben r0

Katıların, sıvıların ve gazların yapısının modelleri

Moleküller arasındaki mesafeler
boyut olarak karşılaştırılabilir sıvılar
moleküller, dolayısıyla çok az sıvı var
küçülür.
Sıvı molekül titreşir
geçici konumun yakınında
Başkalarıyla yüzleşirken denge
en yakındaki moleküller
çevre. Zaman zaman o
atlamayı başarıyor
yapmaya devam etmek
diğer komşular arasındaki dalgalanmalar.
Moleküllerin "atlaması" birlikte gerçekleşir
her yöne aynı
frekans, bu açıklıyor
Bir sıvının akışkanlığı ve ne olduğu
gemi şeklini alır
ben r0

Katıların, sıvıların ve gazların yapısının modelleri

Gaz molekülleri arasındaki mesafe
kendilerinden çok daha büyük
moleküller, böylece gaz sıkıştırılabilir
hacminin birkaç kat azalacağını
bir kere.
Muazzam hızlara sahip moleküller
arasındaki boşlukta hareket ediyor
çarpışmalar. Sırasında
çarpışmalar molekülleri çarpıcı biçimde değiştirir
hız ve hareket yönü.
Moleküller çok zayıf bir şekilde birbirini çeker
birbirlerine bağlı olduğundan gazların
kendi formu ve sabiti
hacim.
ben r0

Moleküllerin termal hareketi

Düzensiz kaotik hareket
moleküllere termal denir
hareket. Kanıt
termal hareket
Brown hareketi ve difüzyon.
Brown hareketi termaldir
küçük parçacıkların hareketi
sıvı veya gaz içinde asılı olan,
Darbelerin etkisi altında meydana gelen
çevrenin molekülleri.
Difüzyon bir olgudur
iki veya daha fazlasının nüfuz etmesi
birbirleriyle temas halinde olan maddeler
arkadaşım.
Difüzyon hızı şunlara bağlıdır:
maddenin toplu hali ve
vücut ısısı.

10. Madde parçacıklarının etkileşimi

Moleküller arasındaki etkileşim kuvvetleri.
Moleküller arasındaki çok küçük mesafelerde
İtici güçler mutlaka iş başındadır.
2 - 3 çapı aşan mesafelerde
moleküller, çekici kuvvetler etki eder.

11. İdeal gaz modeli

İdeal gaz teorik bir modeldir
gazın boyutları ve
Gaz parçacıklarının etkileşimleri ve dikkate alınması
sadece elastik çarpışmaları.
İdeal bir gazın kinetik modelinde
moleküller ideal kabul edilir
arasında etkileşime giren elastik toplar
yalnızca elastiklik sırasında kendisiyle ve duvarlarla
çarpışmalar.
Tüm moleküllerin toplam hacmi varsayılır
kabın hacmine göre küçük
gazın bulunduğu yer.
Bir kabın duvarına çarpan gaz molekülleri
ona baskı yap.
Mikroskobik parametreler: kütle,
hız, moleküllerin kinetik enerjisi.
Makroskobik parametreler: basınç,
hacim, sıcaklık.

12. MCT gazlarının temel denklemi

İdeal bir gazın basıncı üçte ikidir
ötelemenin ortalama kinetik enerjisi
Birim hacimde bulunan moleküllerin hareketi
burada n = N / V – moleküllerin konsantrasyonu (yani sayı
kabın birim hacmi başına moleküller)
Dalton kanunu: bir karışımdaki basınç kimyasaldır
etkileşime girmeyen gazların toplamına eşittir
kısmi basınçlar
p = p1 + p2 + p3

13. Mutlak sıcaklık

Sıcaklık, vücudun ısınma derecesini karakterize eder.
Termal denge sistemin bir durumudur
termal temas halinde olan cisimler,
ısı transferi bir vücuttan diğerine gerçekleşir ve
cisimlerin tüm makroskopik parametreleri kalır
değişmedi.
Sıcaklık aynı olan fiziksel bir parametredir
termal dengedeki tüm cisimler için.
Sıcaklığı ölçmek için fiziksel
cihazlar - termometreler.
Mümkün olan minimum sıcaklık vardır
moleküllerin kaotik hareketini durdurur.
Buna mutlak sıfır sıcaklığı denir.
Kelvin sıcaklık ölçeğine mutlak denir
sıcaklık ölçeği.
Tt 273

14. Mutlak sıcaklık

Kaotik hareketin ortalama kinetik enerjisi
Gaz molekülleri mutlak ile doğru orantılıdır
sıcaklık.
3
E kT
2
2
p nE p nkT
3
k – Boltzmann sabiti – sıcaklığı ilişkilendirir
Kelvin cinsinden sıcaklığa sahip enerji birimleri
Sıcaklık ortalama kinetik enerjinin bir ölçüsüdür
Moleküllerin öteleme hareketi.
Aynı basınç ve sıcaklıkta konsantrasyon
Moleküller tüm gazlar için aynıdır
Avogadro yasası: eşit hacimdeki gazlarda eşit
sıcaklık ve basınç aynı sayıyı içerir
moleküller

15. Mendeleev-Clapeyron denklemi

İdeal gaz hal denklemi arasındaki ilişkidir.
ideal gaz parametreleri - basınç, hacim ve
durumunu belirleyen mutlak sıcaklık.
pV RT
M
RT
M
R kN A 8.31
J
köstebek K
R evrensel gaz sabitidir.
Avogadro yasası: normal koşullar altında herhangi bir gazın bir molü
0,0224 m3/mol'e eşit olan V0 hacmini kaplar.
Durum denkleminden basınç arasındaki ilişki takip edilir,
İdeal bir gazın hacmi ve sıcaklığı
herhangi iki eyalette olmak.
Clapeyron denklemi
pV
pV
1 1
T1
2 2
T2
inşaat

16. İzoprosesler

İzoprosesler, içinde yer alan süreçlerdir.
parametrelerden biri (p, V veya T) kalır
değişmedi.
İzotermal süreç (T = sabit) –
durum değiştirme süreci
termodinamik sistem akışı
sabit sıcaklıkta T.
Boyle-Mariotte yasası: belirli bir gaz için
Gaz basıncının kütle çarpımı ve
Gaz sıcaklığı değilse hacim sabittir
değişiyor.
yapı
pV sabiti p
V
T3 > T2 > T1

17. İzoprosesler

İzokorik bir süreç bir değişim sürecidir

sabit hacim.
Charles yasası: belirli bir kütleye sahip bir gaz için
Basıncın sıcaklığa oranı sabittir,
ses seviyesi değişmezse.
P
sabit p sabit T
T
V3 > V2 > V1

18. İzoprosesler

İzobarik süreç bir değişim sürecidir
termodinamik sistemin durumu
sabit basınç.
Gay-Lussac yasası: belirli bir kütleye sahip bir gaz için
Hacmin sıcaklığa oranı sabittir
gaz basıncı değişmez.
V
V V0 1 t
sabit V sabit T
T
Sabit basınçta ideal bir gazın hacmi
sıcaklıkla doğrusal olarak değişir.
Burada V0, 0 °C sıcaklıktaki gazın hacmidir.
α = 1/273,15 K–1 - hacimsel sıcaklık katsayısı
gazların genişlemesi.
p3 > p2 > p1

19. Sıvıların ve gazların karşılıklı dönüşümleri

Buharlaşma bir maddenin geçiştirilmesidir.
sıvı halden gaz haline.
Yoğunlaşma bir maddenin maddeden geçişine denir.
gaz halinden sıvıya.
Buharlaşma buhar oluşumudur
serbest bir yüzeyden kaynaklanan
sıvılar.
Moleküler kinetik açıdan
Teoriye göre buharlaşma bir süreçtir
sıvı yüzeyler en çok uçar
hızlı moleküller, kinetik enerji
ile bağlantılarının enerjisini aşan
sıvının kalan molekülleri. Bu yol açar
ortalama kinetik enerjinin azalmasına
kalan moleküller, yani soğumaya
sıvılar.
Yoğunlaşma sırasında bir salınım olur
çevreye bir miktar ısı
Çarşamba.

20. Sıvıların ve gazların karşılıklı dönüşümleri Doymuş ve doymamış buharlar

Kapalı bir kapta sıvı ve onun
buhar bir durumda olabilir
dinamik denge ne zaman
ayrılan molekül sayısı
Sıvı molekül sayısı kadardır
sıvıya geri dönüyoruz
buhar, yani süreçlerin hızı
buharlaşma ve yoğunlaşma
aynıdır.
Buhar ile dengede
sıvısına denir
doymuş.
Doymuş buhar basıncı p0
Bu maddenin yalnızca şunlara bağlıdır:
sıcaklığına bağlı değildir
hacim
Doymuş buhar basıncı artar
sadece artışın bir sonucu olarak değil
sıvı sıcaklığı, aynı zamanda
artış nedeniyle
buhar moleküllerinin konsantrasyonu.
p0 nkT

21. Sıvıların ve gazların karşılıklı dönüşümleri Kaynama

Kaynama buharlaşmadır
sıvının tüm hacmi boyunca meydana gelir.
Sıvı kaynamaya başlar
öyle bir sıcaklık ki
doymuş buhar basıncı
basıncına eşit olur
oluşan sıvı
yüzeydeki hava basıncı
sıvılar (dış basınç) ve
sütun hidrostatik basıncı
sıvılar.
Her sıvının kendi sıcaklığı vardır
basınca bağlı kaynama noktası
doymuş buhar. Basınç ne kadar düşük olursa
doymuş buhar ne kadar yüksek olursa
kaynama sıcaklığına karşılık gelen
sıvılar

22. Nem

Nem havadaki suyun içeriğidir
çift.
Belirli bir hacimde ne kadar çok su buharı varsa
hava, buhar doyma durumuna o kadar yakın olur. Daha yüksek
hava sıcaklığı arttıkça su buharı miktarı artar
doygunluğu için gereklidir.
Mutlak nem, su buharının yoğunluğudur
kg/m3 veya kısmi basınç - basınç cinsinden ifade edilir
eğer diğerleri olsaydı üreteceği su buharı
gaz yoktu.
Bağıl hava nemi oranıdır
mutlak hava neminden doymuş buhar yoğunluğuna
aynı sıcaklıkta mı yoksa kısmi oranı mı?
havadaki buhar basıncından doymuş buhar basıncına
aynı sıcaklık.
P
100%;
100%
0
p0
Higrometreler havanın nemini belirlemek için kullanılır:
yoğunlaşma ve saç; ve bir psikrometre.

23. Maddenin toplu hallerindeki değişim: erime ve kristalleşme

Erime bir maddenin hal değişimidir
katıdan sıvıya.
Katılaşma veya kristalleşme - bir maddenin sıvı durumdan sıvı duruma geçişi
sağlam.
Bir maddenin bulunduğu sıcaklık
erimeye başlar, buna denir
erime sıcaklığı.
Maddesinin erimesi sırasında
sıcaklık değişmez çünkü enerji,
Madde tarafından alınan harcanan
kristal kafesin tahrip edilmesi. Şu tarihte:
katılaşma kristalin bir form oluşturur
kafes, bu durumda enerji açığa çıkar ve
maddenin sıcaklığı değişmez.
Amorf cisimlerin belirli bir özelliği yoktur
erime sıcaklığı.

24. Termodinamik

Termodinamik, termal süreçlerin teorisidir.
moleküler yapıyı hesaba katmayan
tel.
Termodinamiğin temel kavramları:
Makroskobik sistem aşağıdakilerden oluşan bir sistemdir:
çok sayıda parçacıktan.
Kapalı sistem - izole edilmiş bir sistem
herhangi bir dış etki.
Denge durumu durumdur
makroskobik sistem,
durumunu karakterize eden parametreler,
Sistemin her yerinde değişmeden kalır.
Termodinamikte bir sürece denir
zamanla vücut durumundaki değişiklik.

25. İç enerji

Bir cismin iç enerjisi toplamıdır
tüm moleküllerinin kinetik enerjisi ve
etkileşimlerinin potansiyel enerjisi.
İdeal bir gazın iç enerjisi
yalnızca kinetik enerjiyle belirlenir
rastgele ileri hareketi
moleküller.
3 m
3
sen
RT
U pV
2 milyon
2
İdeal bir tek atomlunun iç enerjisi
Bir gazın sıcaklığı sıcaklığıyla doğru orantılıdır.
İç enerji iki ile değiştirilebilir
yollar: iş yapmak ve
ısı transferi.

26. Isı transferi

Isı transferi
kendiliğinden iletim süreci
cisimler arasında meydana gelen ısı
farklı sıcaklıklarla.
Isı Transferi Türleri
Termal iletkenlik
Konveksiyon
Radyasyon

27. Isı miktarı

Isı miktarına denir
değişimin niceliksel ölçüsü
Vücudun iç enerjisi
ısı değişimi (ısı transferi).

vücudu ısıtmak veya onun yaydığı
soğurken:
с – özgül ısı kapasitesi –
fiziksel miktar gösteriliyor
ne kadar ısıya ihtiyaç vardır
1 kg maddeyi 1 0C'ye ısıtmak için.
sırasında açığa çıkan ısı miktarı
yakıtın tamamen yanması.
q – özgül yanma ısısı –

sırasında açığa çıkan ısı miktarı
1 kg ağırlığındaki yakıtın tamamen yanması.
Q cm t2 t1
Qqm

28. Isı miktarı

için gerekli olan ısı miktarı
kristalin bir cismin erimesi veya
sertleşme sırasında vücut tarafından salgılanır.
λ – özgül füzyon ısısı –
ne olduğunu gösteren bir değer
ihtiyaç duyulan ısı miktarı
kristalin bedeni bilgilendirin
1 kg ağırlığında, böylece bir sıcaklıkta
erimek onu tamamen dönüştürmek
sıvı hal.
için gerekli olan ısı miktarı
sıvının tam dönüşümü
vücut tarafından buharlaşan veya salınan maddeler
yoğunlaşma sırasında.
r veya L – özgül ısı
buharlaşma – değer,
ne kadar olduğunu gösteriyor
dönüştürmek için ısıya ihtiyaç vardır
buharda 1 kg ağırlığındaki sıvı
sıcaklık değişiklikleri.
Qm
Qrm; Q Lm

29. Termodinamikte Çalışma

Termodinamikte mekaniğin aksine,
dikkate alınan bir bütün olarak vücudun hareketi değildir,
ancak yalnızca hareketli parçalar
makroskobik vücut birbirine göre
arkadaşım. Sonuç olarak, vücudun hacmi değişir ve
hızı sıfır kalır.
Gaz genişlerken
pozitif iş A" = pΔV. İş A,
bir gazın üzerindeki dış cisimler tarafından gerçekleştirilir
A" gazının çalışmasından yalnızca şu işaretle farklılık gösterir: A
= - Bir".
Basınç-hacim grafiğinde
iş, bir şeklin alanı olarak tanımlanır
takvim.

30. Termodinamiğin birinci yasası

Termodinamiğin birinci yasası korunum yasasıdır ve
Termodinamik bir sistem için enerji dönüşümü.
Geçiş sırasında sistemin iç enerjisindeki değişim
bir durumdan diğerine yapılan iş miktarına eşittir
dış kuvvetler ve sisteme aktarılan ısı miktarı.
UAQ
Eğer iş dış kuvvetler tarafından değil de sistem tarafından yapılıyorsa:
Soru-Cevap
Sisteme aktarılan ısı miktarı
iç enerjisinde değişiklik yapmak ve gerçekleştirmek
dış organlar üzerinde çalışma sistemi.

31. Termodinamiğin birinci yasasının çeşitli süreçlere uygulanması

İzobarik süreç.
Sisteme aktarılan ısı miktarı
Soru-Cevap
iç enerjisini değiştirmeye gider ve
sistem harici olarak iş yapar
bedenler.
İzokorik süreç: V – const => A = 0
İç enerjideki değişim
aktarılan ısı miktarı.
İzotermal süreç: T – sabit => ΔU = 0
Gaza aktarılan ısı miktarının tamamı gider
işi tamamlamak için.
Adyabatik süreç: bir sistemde meydana gelir
hangisiyle ısı alışverişi yapmaz
çevreleyen cisimler, yani S = 0
İç enerjide değişiklik meydana gelir
sadece iş yaparak.
UQ
Soru-Cevap
U bir

32. Termodinamiğin ikinci yasası

Tüm süreçler kendiliğinden gerçekleşir
belirli bir yön. Onlar
geri döndürülemez. Sıcaklık her zaman gelir
sıcak gövdeden soğuğa ve mekanik
makroskobik cisimlerin enerjisi - içsel olana.
Doğadaki süreçlerin yönü şunları gösterir:
Termodinamiğin ikinci yasası.
R. Clausius (1822 – 1888): imkansız
ısıyı daha soğuk bir sistemden diğerine aktarın
başkalarının yokluğunda daha sıcak
her iki sistemde eş zamanlı değişiklikler veya
çevredeki bedenlerde.

33. Isı motorunun verimliliği

Isı motorları – cihazlar,
iç enerjiyi dönüştürmek
yakıttan mekanik.
Tüm TD'lerin çalışma sıvısı gazdır,
Yakıtın yanması sırasında elde edilen
ısı miktarı Q1, yapar
genişletme sırasında A çalışması. Bölüm
ısı Q2 kaçınılmaz olarak aktarılır
buzdolabı, yani kaybolur.
Verimlilik faktörü
ısı motoruna denir
yapılan işin oranı
motor, ısı miktarına göre,
ısıtıcıdan alınan:
İdeal bir Carnot ısı motoru
çalışma gazı olarak ideal gaz
vücut mümkün olan maksimum seviyeye sahiptir
Yeterlik:
A Q1 Q2
A Q1 Q2
1. Çeyrek
1. Çeyrek
maksimum
T1 T2
T1

34.

35.

1. Termometre yüksek sıcaklıklar için tasarlanmamıştır
ve değiştirilmesi gerekiyor
2. Termometre daha yüksek gösteriyor
sıcaklık
3. Termometre daha düşük bir sıcaklık gösteriyor
4. Termometre hesaplanan sıcaklığı gösterir

36.

1. 180C.
2. 190С
3. 210C.
4. 22°C.

37.

T,K
350
300
0
t(dak)
2
4
6
8
1. Suyun ısı kapasitesi zamanla artar
2. 5 dakika sonra suyun tamamı buharlaştı
3. 350 K sıcaklıkta su havaya çok fazla ısı verir,
gazdan ne kadar alıyor?
4. 5 dakika sonra su kaynamaya başlar

38.

1. Su oradan hareket eder
katı hal
00C'de sıvı.
2. Su 1000C'de kaynar.
3. Suyun ısı kapasitesi
4200 J/(kg 0C)'ye eşittir.
4. Isınması ne kadar uzun sürerse
su ne kadar yüksekse
sıcaklık.

39.

1. Konum I'de cisim 1'den cisim 2'ye ısı transferi meydana gelir.
2. Konum II'de gövde 1'den gövde 2'ye ısı transferi gerçekleşir.
3. Herhangi bir pozisyonda, gövde 2'den ısı transferi gerçekleşir
vücuda 1.
4. Isı transferi yalnızca II. pozisyonda gerçekleşir.

40.

R
R
P
R
50
50
50
50
(İÇİNDE)
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) Program A
V
V
V
2) Program B
3) Program B
V
4) Program G.

41.

1. yalnızca A
2. yalnızca B
3. yalnızca B
4. A, B ve C

42.

Ek
1
1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
1
2
3
4
0
T

43.

44.

1 A
2.B
3.B
4.G
P, kPa
A
B
2
İÇİNDE
1
0
G
1
2
3
V, m

45.

1. moleküllerin ortalama kinetik enerjisine eşittir
sıvılar
2. ortalama kinetik enerjiyi aşıyor
sıvı moleküller
3. moleküllerin ortalama kinetik enerjisinden daha az
sıvılar
4. moleküllerin toplam kinetik enerjisine eşittir
sıvılar

46.

1. 4 kat arttı
2. 2 kat azaldı
3. 2 kat arttı
4. Değişmedi
pV
sabit T
sabit p
T
V

47.

48.

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

49.

1.
2.
3.
4.
3 kat azaldı
3 kat arttı
9 kat arttı
değişmedi
2
pnE
3

50.

1.
2.
3.
4.
izobarik ısıtma
izokorik soğutma
izotermal sıkıştırma
izokorik ısıtma

51.

1. ısıtıcı gücü
2. Suyun ısıtıldığı kabın maddeleri
3. atmosfer basıncı
4. ilk su sıcaklığı

3. Yüksek olduğunda, bu durum terlemeye neden olur

64.

1.
2.
3.
4.
sadece sıvı halde
yalnızca katı halde
hem sıvı hem de katı halde
hem sıvı hem de gaz halinde

65.

ISOPROCESS'İN ÖZELLİKLERİ
İSİM
İZOPROSES
A) Gaza aktarılan ısının tamamı
Yapılan iş ve gazın iç enerjisi
değişmeden kalır.
1) izotermal
B) Gazın iç enerjisi değişir
sadece iş yaparak, çünkü
Çevredeki cisimlerle ısı alışverişi yoktur.
2) izobarik
3) izokorik
4) adyabatik
A
B
1
4

66.

1
2
3

67.

1. Kavanozu ateşe verdikten sonra içindeki su
sıcaktan kavanozun ince duvarı boyunca ısıtılır
gaz yanma ürünleri. Üstelik artan sıcaklıkla
su buharlaştı ve buhar basıncı arttı
yavaş yavaş havayı yerinden çıkaran kavanoz.
Su kaynayıp neredeyse tamamı buharlaştığında hava
Kavanozun içinde neredeyse hiçbir şey kalmadı. Basınç
kavanozdaki doymuş buhar şuna eşit oldu:
dış atmosfer basıncı.
2. Kavanoz ocaktan alınıp bir kapakla kapatılıp soğuduğunda
neredeyse oda sıcaklığına kadar soğuk su,
Kavanozun içindeki sıcak su buharı soğumuş ve neredeyse
duvarlarında tamamen yoğunlaşmış,
yoğuşma ısısı sayesinde dışarıya soğuk su
duvarlardan ısı iletimi süreci.

68.

1. Clapeyron-Mendeleev denklemine göre
2.
kavanozdaki buhar basıncı keskin bir şekilde düştü - öncelikle
kutuda kalan buhar kütlesinin azaltılması ve ikinci olarak,
sıcaklığının düşmesi nedeniyle. Keskin olduğuna dikkat edin
bankadaki baskının azalması şu şekilde açıklanabilir: ne zaman
Sıcaklık oda sıcaklığına düştüğünde buhar yoğunlaşır,
doymuş kalır, ancak basınçları artar
sıcaklıkta suyun doymuş buhar basıncından daha az
kaynatma (yaklaşık 40 kez).
Oda sıcaklığında doymuş basınç olduğundan
su buharı atmosferik buharın yalnızca küçük bir kısmıdır
basınç (% 3-4'ten fazla değil), suladıktan sonra ince bir kavanoz
su bu büyük farkın etkisi altında kalacak
dış basınç ve içeride düşük buhar basıncı. Bundan
büyük basınç kuvvetlerinin kavanoza etki etmeye başlamasına neden olur
Kavanozu düzleştirme eğiliminde olacak kuvvetler. En kısa zamanda
bu kuvvetler olabilecek maksimum değeri aşacaktır
kavanozun duvarlarına dayanabilir, düzleşecek ve keskin bir şekilde
hacmi azalacaktır.

69.

Birinci kanuna göre
termodinamik ısı miktarı,
buzu eritmek için gerekli, ΔQ1
= λm, burada λ özgül ısıdır
eriyen buz. ΔQ2 – sağlanan
Joule ısısı: ΔQ2 = ηPt. İÇİNDE
belirtilen koşullara göre
ΔQ1 = 66 kJ ve ΔQ2 = 84 kJ, yani
ΔQ1< ΔQ2, и поставленная задача
yapılabilir

70.

Termodinamiğin birinci yasasına göre miktar
Gaza aktarılan Q ısısı onu değiştirmeye gider
iç enerji ΔU ve bu gazın yaptığı iş
A, yani Q = ΔU + A. Gaz ısıtıldığında,
izobarik genişlemesi. Bu süreçte gaz çalışması
A = pΔV'ye eşittir, burada gaz hacmindeki değişim ΔV = Sl = πR2l.
Piston denge koşulundan (şekle bakınız) şunu buluruz:
gaz basıncı: pS = p0S + Mgcosα, buradan
Mgco'lar
pp0
S
O zaman gerekli değer
Mgco'lar
U Q R l p0
2
R
2

71.

1. Berkov, A.V. vb. Standart seçeneklerin en eksiksiz sürümü
Birleşik Devlet Sınavı 2010'un gerçek görevleri, Fizik [Metin]: bir ders kitabı
mezunlar. evlenmek ders kitabı kuruluşlar / A.V. Berkov, V.A. Gribov. - OOO
"Astrel Yayınevi", 2009. – 160 s.
2. Kasyanov, V.A. Fizik, 11. sınıf [Metin]: ders kitabı
ortaokullar / V.A. Kasyanov. – Drofa LLC, 2004. –
116 s.
3. Myakishev, G.Ya. ve diğerleri. 11. sınıf [Metin]: ders kitabı
ortaöğretim okulları / ortaöğretim okulları için ders kitabı
okullar G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev. – “Aydınlanma”, 2009. – 166 s.
4. Fiziği açın [metin, resimler]/ http://www.physics.ru
5. Birleşik Devlet Sınavına Hazırlık /http://egephzika
6. Federal Pedagojik Ölçümler Enstitüsü. Testler
ölçüm malzemeleri (CMM) Fizik //[Elektronik kaynak]//
http://fipi.ru/view/sections/92/docs/
7. Okulda fizik. Fizik - 10. sınıf. Moleküler fizik.
Moleküler kinetik teorisi. Fizik çizimleri/
http://gannalv.narod.ru/mkt/
8. Bu muhteşem fizik/ http://sfiz.ru/page.php?id=39