Mula sa D.A.

12.12.2018 17:31

"; $(html).insertAfter(this); (adsbygoogle = window.adsbygoogle || ).push(()); ) i++; )) ) ) )) function images_share(elm)( var url = $(elm) .find(".fb-like").data("href"); var title = $(elm).find(".post_content_text").children("h2").text(); var desc = $( elm).find(".short_description_of_post").text(); $(elm).find(".post_in_image").bawat(function()( $(this).wrap(function()( return "

"+$(this).text()+"

"; )); )) $(elm).find(".post_image").bawat(function()( $(this).append("

"); $(this).hover(function() ($(this).find(".soc_image").animate(("margin-right":"1%"),200); ), function() ( $(this).find(".soc_image").animate(("margin-right":"-192px"),200); )) ))) function ads_comed(elm)( var html = ""; var k=0; $(elm).find(".post_in_image").each(function()( if(k%3==0)( $(html).insertAfter(this); (adsbygoogle = window.adsbygoogle | | ).push(()); ) k++; )))

Ang nilalaman ng Site na ito, tulad ng mga artikulo, teksto, mga graphic, mga larawan at iba pang materyal na nai-post sa Site na ito ("Nilalaman"), ay para sa mga layuning pang-impormasyon lamang. Walang mga representasyon o warranty, ipinahayag o ipinahiwatig, ng pagiging kumpleto, katumpakan, pagiging maaasahan, pagiging angkop o kakayahang magamit, para sa anumang layunin, na ginawa patungkol sa Nilalaman na nai-post sa Site na ito. Ang anumang paggamit ng Nilalaman ay nasa iyong sariling peligro. Ang Nilalaman ay hindi dapat ituring bilang propesyonal na legal, medikal, pinansyal, pamilya, pamamahala sa peligro o anumang iba pang propesyonal na payo. Kung kailangan mo ng anumang partikular na payo, mangyaring kumonsulta sa isang lisensyado o eksperto sa nauugnay na larangan. Ang Publisher ay hindi mananagot para sa anumang pinsala o pinsala sa mambabasa na maaaring magresulta mula sa mambabasa na kumikilos o gumagamit ng Nilalaman na nilalaman sa Site na ito.
. Ang buo o bahagyang pagkopya ng mga materyal sa site nang walang pahintulot ng mga editor ay ipinagbabawal.

Layunin ng Aralin:

Pang-edukasyon:

Pagbuo:

Vos masustansya

Uri ng aralin : Pinagsanib na aralin.

Tingnan ang nilalaman ng dokumento
Paksa ng aralin: “Pagpapabilis. Rectilinear motion na may patuloy na acceleration.

Inihanda ng - guro ng pisika MBOU "Secondary School No. 4" Pogrebnyak Marina Nikolaevna

Klase -11

Aralin 5/4 Paksa ng aralin: “Pagpapabilis. Rectilinear motion na may patuloy na acceleration».

Layunin ng Aralin:

Pang-edukasyon: Upang ipaalam sa mga mag-aaral ang mga katangiang katangian ng rectilinear uniformly accelerated motion. Ibigay ang konsepto ng acceleration bilang pangunahing pisikal na dami na nagpapakita ng di-pantay na paggalaw. Ipasok ang formula para sa pagtukoy ng madalian na bilis ng isang katawan sa anumang oras, kalkulahin ang madalian na bilis ng isang katawan sa anumang oras,

upang mapabuti ang kakayahan ng mga mag-aaral na lutasin ang mga problema sa analitikal at grapikong mga paraan.

Pagbuo: pag-unlad ng teoretikal, malikhaing pag-iisip sa mga mag-aaral, ang pagbuo ng pag-iisip sa pagpapatakbo na naglalayong pumili ng mga pinakamainam na solusyon

Vosmasustansya : upang linangin ang isang mulat na saloobin sa pag-aaral at interes sa pag-aaral ng pisika.

Uri ng aralin : Pinagsanib na aralin.

Mga Demo:

1. Uniformly accelerated motion ng bola sa isang inclined plane.

2. Multimedia application na "Mga Batayan ng kinematics": fragment "Uniformly accelerated motion".

Pag-unlad.

1. Organisasyon sandali.

2. Pagsusuri ng kaalaman: Independent work ("Movement." "Mga graph ng rectilinear uniform motion") - 12 min.

3. Pag-aaral ng bagong materyal.

Plano para sa paglalahad ng bagong materyal:

1. Mabilis na bilis.

2. Pagpapabilis.

3. Bilis sa rectilinear pantay na pinabilis na paggalaw.

1. Mabilis na bilis. Kung ang bilis ng katawan ay nagbabago sa oras, upang ilarawan ang paggalaw, kailangan mong malaman kung ano ang bilis ng katawan sa isang naibigay na oras (o sa isang naibigay na punto sa tilapon). Ang bilis na ito ay tinatawag na instantaneous speed.

Maaari mo ring sabihin na ang madalian na bilis ay ang average na bilis sa isang napakaliit na pagitan ng oras. Kapag nagmamaneho sa isang variable na bilis, ang average na bilis na sinusukat sa iba't ibang mga agwat ng oras ay magiging iba.

Gayunpaman, kung ang mas maliit at mas maliit na mga agwat ng oras ay kinuha kapag sinusukat ang average na bilis, ang halaga ng average na bilis ay may posibilidad sa ilang partikular na halaga. Ito ang agarang bilis sa isang partikular na oras. Sa hinaharap, ang pagsasalita tungkol sa bilis ng isang katawan, ibig sabihin natin ang madalian nitong bilis.

2. Pagpapabilis. Sa hindi pantay na paggalaw, ang madalian na bilis ng katawan ay isang variable; ito ay naiiba sa modulus at (o) sa direksyon sa iba't ibang sandali ng oras at sa iba't ibang mga punto ng trajectory. Ang lahat ng speedometer ng kotse at motorsiklo ay nagpapakita lamang sa amin ng instantaneous speed module.

Kung ang madalian na bilis ng di-pantay na paggalaw ay nagbabago nang hindi pantay sa parehong mga agwat ng oras, kung gayon napakahirap kalkulahin ito.

Ang ganitong kumplikadong hindi pantay na paggalaw ay hindi pinag-aaralan sa paaralan. Samakatuwid, isasaalang-alang lamang namin ang pinakasimpleng hindi pantay na paggalaw - pantay na pinabilis na rectilinear na paggalaw.

Rectilinear motion, kung saan ang madalian na bilis ay nagbabago sa parehong paraan para sa anumang pantay na agwat ng oras, ay tinatawag na uniformly accelerated rectilinear motion.

Kung ang bilis ng isang katawan ay nagbabago habang ito ay gumagalaw, ang tanong ay lumitaw: ano ang "rate ng pagbabago ng bilis"? Ang dami na ito, na tinatawag na acceleration, ay gumaganap ng pinakamahalagang papel sa lahat ng mekanika: makikita natin sa lalong madaling panahon na ang acceleration ng isang katawan ay tinutukoy ng mga puwersang kumikilos sa katawan na ito.

Ang acceleration ay ang ratio ng pagbabago sa bilis ng isang katawan sa agwat ng oras kung kailan nangyari ang pagbabagong ito.

Yunit ng acceleration sa SI: m/s 2 .

Kung ang isang katawan ay gumagalaw sa isang direksyon na may acceleration na 1 m/s 2, ang bilis nito ay nagbabago bawat segundo ng 1 m/s.

Ang terminong "pagpabilis" ay ginagamit sa pisika pagdating sa anumang pagbabago sa bilis, kabilang ang kapag ang modulus ng bilis ay bumababa o kapag ang modulus ng bilis ay nananatiling hindi nagbabago at ang bilis ay nagbabago lamang sa direksyon.

3. Bilis sa rectilinear pantay na pinabilis na paggalaw.

Ito ay sumusunod mula sa kahulugan ng acceleration na v = v 0 + at.

Kung idirekta namin ang x-axis kasama ang tuwid na linya kung saan gumagalaw ang katawan, pagkatapos ay sa mga projection papunta sa x-axis makakakuha tayo ng v x \u003d v 0 x + a x t.

Kaya, sa isang rectilinear uniformly accelerated motion, ang velocity projection ay linearly depende sa oras. Nangangahulugan ito na ang graph ng v x (t) ay isang straight line segment.

Formula ng paggalaw:

Pagpapabilis ng tsart ng bilis ng kotse:

Pagbabawas ng tsart ng bilis ng kotse

4. Pagsasama-sama ng bagong materyal.

Ano ang agarang bilis ng isang bato na inihagis nang patayo paitaas sa tuktok ng tilapon?

Anong bilis - karaniwan o madalian - ang pinag-uusapan natin sa mga sumusunod na kaso:

a) ang tren ay bumiyahe sa pagitan ng mga istasyon sa bilis na 70 km/h;

b) ang bilis ng martilyo sa impact ay 5 m/s;

c) ang speedometer sa electric locomotive ay nagpapakita ng 60 km/h;

d) isang bala ang lumipad palabas ng rifle sa bilis na 600 m/s.

MGA GAWAIN SA ARALIN

Ang OX axis ay nakadirekta sa tilapon ng rectilinear motion ng katawan. Ano ang masasabi mo tungkol sa paggalaw, kung saan: a) v x 0, at x 0; b) v x 0, a x v x x 0;

d) v x x v x x = 0?

1. Bahagyang tinamaan ng hockey player ang pak gamit ang isang stick, na binibigyan ito ng bilis na 2 m / s. Ano ang magiging bilis ng pak 4 s pagkatapos ng impact kung, bilang resulta ng friction laban sa yelo, ito ay gumagalaw na may acceleration na 0.25 m / s 2?

2. Ang tren, 10 segundo pagkatapos magsimula ng paggalaw, ay nakakakuha ng bilis na 0.6 m/s. Gaano katagal bago umabot sa 3 m/s ang bilis ng tren?

5.GAWAING-BAHAY: §5,6, hal. 5 No. 2, hal. 6 #2.

Ang "Cool! Physics" ay lumipat mula sa "mga tao"!
Ang "Cool! Physics" ay isang site para sa mga mahilig sa physics, mag-aral ng sarili at magturo sa iba.
"Astig! Physics" - laging nariyan!
Mga kagiliw-giliw na materyales sa pisika para sa mga mag-aaral, guro at lahat ng mausisa.

Ang orihinal na site na "Class! Physics" (class-fizika.narod.ru) mula noong 2006 ay kasama sa mga release ng catalog "Mga mapagkukunang pang-edukasyon ng Internet para sa pangunahing pangkalahatang at pangalawang (kumpleto) pangkalahatang edukasyon", na inaprubahan ng Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation, Moscow.

Magbasa, matuto, galugarin!
Ang mundo ng pisika ay kawili-wili at mapang-akit, inaanyayahan nito ang lahat ng mausisa na maglakbay sa mga pahina ng site ng Cool! Physics.

At para sa panimula - isang visual na mapa ng pisika, na nagpapakita kung saan sila nanggaling at kung paano magkakaugnay ang iba't ibang larangan ng pisika, kung ano ang kanilang pinag-aaralan, at para saan ang mga ito.
Ang Physics Map ay ginawa batay sa video na The Map of Physics ni Dominik Wilimman ng Domain of Science channel.

Physics at sikreto ng mga artista

Ang mga lihim ng mga mummy ng mga pharaoh at ang pag-imbento ni Rebrandt, ang pamemeke ng mga obra maestra at ang mga lihim ng papyri ng Sinaunang Ehipto - ang sining ay nagtatago ng maraming mga lihim, ngunit ang mga modernong pisiko, sa tulong ng mga bagong pamamaraan at aparato, ay nakakahanap ng mga paliwanag para sa isang dumaraming bilang ng mga kamangha-manghang lihim ng nakaraan......... basahin

ABC ng pisika

Makapangyarihang alitan

Ito ay nasa lahat ng dako, ngunit saan ka pupunta kung wala ito?
At narito ang tatlong katulong na bayani: graphite, molebdenite at teflon. Ang mga kahanga-hangang substance na ito na may napakataas na particle mobility ay kasalukuyang ginagamit bilang isang mahusay na solid lubricant......... basahin

Aeronautics

"Kaya tumaas sa mga bituin!" - nakasulat sa sagisag ng mga tagapagtatag ng aeronautics, ang magkakapatid na Montgolfier.
Ang sikat na manunulat na si Jules Verne ay lumipad sa isang hot air balloon sa loob lamang ng 24 minuto, ngunit nakatulong ito sa kanya na lumikha ng pinakakaakit-akit na mga gawa ng sining......... basahin

mga makina ng singaw

"Ang makapangyarihang higanteng ito ay tatlong metro ang taas: madaling hinila ng higante ang isang van na may limang pasahero. Ang Steam Man ay may tubo ng tsimenea sa kanyang ulo, kung saan bumuhos ang makapal na itim na usok ... lahat, maging ang mukha, ay gawa sa bakal, at ang lahat ng ito ay patuloy na nagngangalit at dumadagundong ... "Tungkol kanino ito? Para kanino ang mga papuri na ito? ......... basahin

Mga lihim ng magnet

Pinagkalooban siya ni Thales ng Miletus ng isang kaluluwa, inihambing siya ni Plato sa isang makata, natagpuan siya ni Orpheus tulad ng isang kasintahang lalaki ... Sa Renaissance, ang isang magnet ay itinuturing na isang pagmuni-muni ng kalangitan at naiugnay dito ang kakayahang yumuko sa espasyo. Naniniwala ang mga Hapones na ang magnet ay isang puwersa na makakatulong sa pagbaling ng kapalaran patungo sa iyo ......... basahin

Sa kabilang side ng salamin

Alam mo ba kung gaano karaming mga kagiliw-giliw na pagtuklas ang maibibigay ng "salamin"? Ang imahe ng iyong mukha sa salamin ay ang kanan at kaliwang bahagi ay pinagpalit. Ngunit ang mga mukha ay bihirang ganap na simetriko, kaya iba ang nakikita ng iba sa iyo. Naisip mo na ba ito? ......... basahin

Mga lihim ng isang ordinaryong umiikot na tuktok

"Ang pagkaunawa na ang milagro ay malapit sa amin ay huli na." - A. Blok.
Alam mo ba na ang mga Malay ay maaaring gumugol ng maraming oras na nabighani sa panonood ng pag-ikot ng tuktok. Gayunpaman, kailangan ng malaking kasanayan upang paikutin ito nang tama, dahil ang bigat ng Malayan spinning top ay maaaring umabot ng ilang kilo ......... basahin

Mga imbensyon ni Leonardo da Vinci

"Gusto kong lumikha ng mga himala!" sabi niya at tinanong ang kanyang sarili: "Ngunit sabihin mo sa akin, may nagawa ka na ba?" Isinulat ni Leonardo da Vinci ang kanyang mga treatise sa cryptography gamit ang isang ordinaryong salamin, kaya ang kanyang mga naka-encrypt na manuskrito ay mababasa lamang sa unang pagkakataon makalipas ang tatlong siglo.........

Ang kinematics ay madali!

Sa pangkalahatan, ang paggalaw ay maaaring maging curvilinear at hindi pantay.
Pagkatapos ang velocity vector ay magbabago pareho sa direksyon at magnitude, na nangangahulugan na ang katawan ay gumagalaw nang may acceleration.
Ang pagpabilis ay nagpapahiwatig ng rate ng pagbabago ng bilis.

Pagpapabilis ay isang dami ng vector, na nailalarawan sa pamamagitan ng module at direksyon.

Yunit ng acceleration sa SI system:

Ang isang espesyal na kaso ng naturang kilusan ay rectilinear motion na may patuloy na acceleration.
Patuloy na acceleration- ito ay kapag ang acceleration ay hindi nagbabago alinman sa ganap na halaga o sa direksyon.

Ang rectilinear motion na may patuloy na acceleration ay nahahati sa:
1. pare-parehong pinabilis kapag ang modulus ng tulin ng katawan ay tumataas sa panahon ng paggalaw (ang katawan ay bumibilis).
Dito ang velocity at acceleration vectors ay nag-tutugma sa direksyon.

2. pare-parehong mabagal kapag bumababa ang modulus ng tulin ng katawan sa panahon ng paggalaw (bumagal ang katawan).
Dito ang mga vector ng bilis at acceleration ay nakadirekta sa tapat ng bawat isa.

Formula ng Pagpapabilis:
1. sa anyong vector

(para sa paglutas ng problema)

Ito ay "sumusunod" sa velocity equation, na nagpapahayag ng instant velocity ng katawan sa anumang oras:
1. sa anyong vector

2. formula ng pagkalkula sa anyo ng coordinate

Mga Graph ng Pagpapabilis

gumagalaw

1. displacement formula sa vector form

2. Formula ng pagkalkula sa anyo ng coordinate

Mga tsart ng paglalakbay

Equation ng paggalaw(o kung hindi man ang coordinate equation)

1. sa anyong vector

2. formula ng pagkalkula sa anyo ng coordinate

Mga halimbawa ng paglutas ng mga problema para sa paggalaw na may patuloy na pagbilis

Gawain 1

Ang katawan ay gumagalaw ayon sa equation na x=2-4t-2t 2 .
Ilarawan ang paggalaw ng katawan.
Sumulat ng isang equation para sa bilis ng isang gumagalaw na katawan.
Tukuyin ang bilis ng katawan at ang coordinate 10 segundo pagkatapos magsimula ng paggalaw.

Solusyon

Ihambing ang ibinigay na equation ng paggalaw x=2-4t-2t 2 sa formula:

Batay sa data na nakuha, nagbibigay kami ng isang paglalarawan ng paggalaw ng katawan:

Ang katawan ay gumagalaw mula sa isang punto na may mga coordinate na 2 metro na may kaugnayan sa pinanggalingan na may paunang bilis na 4 m / s kabaligtaran sa direksyon ng coordinate axis OX na may pare-pareho na acceleration ng 4 m / s 2, accelerates, dahil ang direksyon ng velocity vector at ang acceleration vector ay pareho.

Binubuo namin ang equation ng bilis, tinitingnan ang formula ng pagkalkula para sa bilis:

Kinakalkula namin ang bilis at coordinate ng katawan 10 segundo pagkatapos ng pagsisimula ng paggalaw:

Gawain 2

Equation ng galaw ng katawan x=-3+t+t 2
Ilarawan ang paggalaw ng katawan.
Tukuyin ang bilis at coordinate ng katawan 2 segundo pagkatapos magsimula ng paggalaw.

Solusyon

Pareho kaming nakikipagtalo sa problema sa itaas.

Ang rectilinear motion na may pare-parehong acceleration ay tinatawag na uniformly accelerated kung ang modulus of speed ay tumataas sa oras, o uniformly decelerated kung ito ay bumababa.

Ang isang halimbawa ng pinabilis na paggalaw ay ang pagbagsak ng isang palayok ng bulaklak mula sa balkonahe ng isang mababang bahay. Sa simula ng taglagas, ang bilis ng palayok ay zero, ngunit sa loob ng ilang segundo ito ay namamahala sa paglaki sa sampu-sampung m / s. Ang isang halimbawa ng mabagal na paggalaw ay ang paggalaw ng isang bato na inihagis nang patayo pataas, ang bilis nito sa una ay mataas, ngunit pagkatapos ay unti-unting bumababa sa zero sa tuktok ng tilapon. Kung pababayaan natin ang puwersa ng paglaban ng hangin, kung gayon ang acceleration sa parehong mga kasong ito ay magiging pareho at katumbas ng acceleration ng gravity, na palaging nakadirekta nang patayo pababa, na tinutukoy ng letrang g at humigit-kumulang 9.8 m/s2.

Ang free fall acceleration, g, ay sanhi ng gravity ng Earth. Ang puwersang ito ay nagpapabilis sa lahat ng mga katawan na lumilipat patungo sa lupa at nagpapabagal sa mga lumalayo dito.

kung saan ang v ay ang bilis ng katawan sa oras t, kung saan, pagkatapos ng mga simpleng pagbabago, nakuha natin equation para sa bilis kapag gumagalaw nang may patuloy na pagbilis: v = v0 + at

8. Mga equation ng paggalaw na may patuloy na pagbilis.

Upang mahanap ang equation para sa velocity sa isang rectilinear motion na may pare-parehong acceleration, ipinapalagay namin na sa oras na t=0 ang katawan ay may paunang bilis v0. Dahil ang acceleration a ay pare-pareho, ang sumusunod na equation ay totoo para sa anumang oras t:

kung saan ang v ay ang bilis ng katawan sa oras t, kung saan, pagkatapos ng mga simpleng pagbabagong-anyo, nakukuha natin ang equation para sa bilis kapag gumagalaw nang may pare-parehong pagbilis: v = v0 + sa

Upang makakuha ng isang equation para sa landas na nilakbay sa panahon ng rectilinear motion na may patuloy na acceleration, gumawa muna kami ng isang graph ng bilis laban sa oras (5.1). Para sa a>0, ang graph ng dependence na ito ay ipinapakita sa kaliwa sa Fig. 5 (asul na linya). Tulad ng itinatag namin sa §3, ang displacement na ginawa sa oras t ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagkalkula ng lugar sa ilalim ng velocity-time curve sa pagitan ng t=0 at t. Sa aming kaso, ang figure sa ilalim ng curve, na napapalibutan ng dalawang vertical na linya t=0 at t, ay isang trapezoid OABC, na ang lugar S, tulad ng alam mo, ay katumbas ng produkto ng kalahati ng kabuuan ng mga haba ng mga base OA. at CB at ang taas OC:

Gaya ng nakikita sa Figure 5, OA = v0, CB= v0 + at, at OC = t. Ang pagpapalit ng mga halagang ito sa (5.2), nakuha namin ang sumusunod na equation para sa displacement S na nakumpleto sa oras t sa panahon ng rectilinear motion na may pare-parehong acceleration a sa paunang bilis v0:

Madaling ipakita na ang formula (5.3) ay wasto hindi lamang para sa paggalaw na may acceleration a>0, kung saan ito hinango, kundi pati na rin sa mga kaso kung saan ang isang<0. На рис.5 справа красными линиями показаны графики зависимости S при положительных (верх) и отрицательных (низ) значениях a, построенные по формуле (5.3) для различных величин v0. Видно, что в отличие от равномерного движения (см. рис. 3), график зависимости перемещения от времени является параболой, а не прямой, показанной для сравнения пунктирной линией.

9. Libreng pagkahulog ng mga katawan. Paggalaw na may patuloy na bilis ng libreng pagkahulog.

Ang libreng pagbagsak ng mga katawan ay tinatawag na pagbagsak ng mga katawan sa Earth sa kawalan ng air resistance (sa isang walang laman)

Ang acceleration kung saan ang mga katawan ay nahuhulog sa Earth ay tinatawag na free fall acceleration. Ang gravitational acceleration vector ay ipinahiwatig ng simbolo, ito ay nakadirekta patayo pababa. Sa iba't ibang mga punto sa globo, depende sa heograpikal na latitude at taas sa itaas ng antas ng dagat, lumalabas na hindi pantay ang numerical na halaga ng g, na nag-iiba mula sa humigit-kumulang 9.83 m/s2 sa mga pole hanggang 9.78 m/s2 sa ekwador. Sa latitude ng Moscow, g = 9.81523 m/s2. Karaniwan, kung ang mataas na katumpakan ay hindi kinakailangan sa mga kalkulasyon, kung gayon ang numerical na halaga ng g sa ibabaw ng Earth ay kukunin na katumbas ng 9.8 m/s2 o kahit na 10 m/s2.

Ang isang simpleng halimbawa ng libreng pagkahulog ay ang pagbagsak ng isang katawan mula sa isang tiyak na taas h nang walang paunang bilis. Ang free fall ay isang rectilinear motion na may patuloy na pagbilis.

Ang perpektong libreng pagkahulog ay posible lamang sa isang vacuum, kung saan walang puwersa ng paglaban sa hangin, at anuman ang masa, densidad at hugis, ang lahat ng mga katawan ay mabilis na bumagsak, ibig sabihin, sa anumang sandali ng oras, ang mga katawan ay may parehong agarang bilis at pagbilis.

Ang lahat ng mga formula para sa pantay na pinabilis na paggalaw ay naaangkop sa libreng pagkahulog ng mga katawan.

Ang halaga ng free fall speed ng isang katawan sa anumang oras:

galaw ng katawan:

Sa kasong ito, sa halip na acceleration a, ang acceleration ng free fall g = 9.8 m/s2 ay ipinapasok sa mga formula para sa pare-parehong pinabilis na paggalaw.

10. Paggalaw ng mga katawan. TRANSLATIONAL MOTION NG ISANG MAHIGPIT NA KATAWAN

Ang translational motion ng isang matibay na katawan ay isang galaw kung saan ang anumang tuwid na linya, na palaging konektado sa katawan, ay gumagalaw nang kahanay sa sarili nito. Para dito, sapat na ang dalawang di-parallel na linya na konektado sa katawan ay gumagalaw parallel sa kanilang sarili. Sa galaw ng pagsasalin, ang lahat ng mga punto ng katawan ay naglalarawan ng pareho, magkatulad na mga tilapon at may parehong mga bilis at acceleration sa anumang oras. Kaya, ang paggalaw ng pagsasalin ng isang katawan ay tinutukoy ng paggalaw ng isa sa mga punto nito O.

Sa pangkalahatang kaso, ang paggalaw ng pagsasalin ay nangyayari sa tatlong-dimensional na espasyo, ngunit ang pangunahing tampok nito - ang pagpapanatili ng paralelismo ng anumang segment sa sarili nito, ay nananatiling may bisa.

Unti-unting gumagalaw, halimbawa, ang elevator car. Gayundin, sa unang pagtatantya, ang cabin ng Ferris wheel ay gumaganap ng pasulong na paggalaw. Gayunpaman, mahigpit na pagsasalita, ang paggalaw ng Ferris wheel cabin ay hindi maaaring ituring na progresibo. Kung ang katawan ay sumulong, kung gayon upang ilarawan ang paggalaw nito ay sapat na upang ilarawan ang paggalaw ng di-makatwirang punto nito (halimbawa, ang paggalaw ng sentro ng masa ng katawan).

Kung ang mga katawan na bumubuo sa isang saradong mekanikal na sistema ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa lamang sa pamamagitan ng mga puwersa ng grabidad at pagkalastiko, kung gayon ang gawain ng mga puwersang ito ay katumbas ng pagbabago sa potensyal na enerhiya ng mga katawan, na kinuha gamit ang kabaligtaran na tanda: A \ u003d - (E p2 - E p1).

Ayon sa kinetic energy theorem, ang gawaing ito ay katumbas ng pagbabago sa kinetic energy ng mga katawan

Dahil dito

O E k 1 + E p 1 = E k 2 + E p 2 .

Ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng mga katawan na bumubuo sa isang saradong sistema at nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersa ng gravity at nababanat na pwersa ay nananatiling hindi nagbabago.

Ang pahayag na ito ay nagpapahayag ng batas ng konserbasyon ng enerhiya sa mga prosesong mekanikal. Ito ay bunga ng mga batas ni Newton. Ang kabuuan E = E k + E p ay tinatawag na kabuuang mekanikal na enerhiya. Ang batas ng pag-iingat ng mekanikal na enerhiya ay natutupad lamang kapag ang mga katawan sa isang saradong sistema ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng mga konserbatibong pwersa, iyon ay, mga puwersa kung saan ang konsepto ng potensyal na enerhiya ay maaaring ipakilala.

Ang mekanikal na enerhiya ng isang saradong sistema ng mga katawan ay hindi nagbabago kung ang mga konserbatibong pwersa lamang ang kumikilos sa pagitan ng mga katawan na ito. Ang mga konserbatibong pwersa ay ang mga puwersa na ang trabaho sa anumang saradong tilapon ay katumbas ng zero. Ang gravity ay isa sa mga konserbatibong pwersa.

Sa totoong mga kondisyon, halos palaging gumagalaw na mga katawan, kasama ang mga puwersa ng gravitational, mga puwersang nababanat at iba pang mga konserbatibong pwersa, ay apektado ng mga puwersa ng friction o mga puwersa ng paglaban ng medium.

Ang friction force ay hindi konserbatibo. Ang gawain ng friction force ay nakasalalay sa haba ng landas.

Kung ang mga puwersa ng friction ay kumikilos sa pagitan ng mga katawan na bumubuo sa isang saradong sistema, kung gayon ang mekanikal na enerhiya ay hindi natipid. Ang bahagi ng mekanikal na enerhiya ay na-convert sa panloob na enerhiya ng mga katawan (pag-init).

Sa anumang pisikal na pakikipag-ugnayan, ang enerhiya ay hindi lumalabas at hindi nawawala. Nagbabago lamang ito mula sa isang anyo patungo sa isa pa.

Ang isa sa mga kahihinatnan ng batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya ay ang paggigiit na imposibleng lumikha ng isang "perpetual motion machine" (perpetuum mobile) - isang makina na maaaring gumana nang walang hanggan nang hindi kumonsumo ng enerhiya.

Ang kasaysayan ay nagpapanatili ng isang malaking bilang ng mga "perpetual motion" na mga proyekto. Sa ilan sa mga ito ang mga pagkakamali ng "imbentor" ay halata, sa iba ang mga error na ito ay natatakpan ng kumplikadong disenyo ng aparato, at maaaring napakahirap na maunawaan kung bakit hindi gagana ang makinang ito. Ang walang bungang pagtatangka na lumikha ng "perpetual motion machine" ay nagpapatuloy sa ating panahon. Ang lahat ng mga pagtatangka na ito ay tiyak na mapapahamak sa kabiguan, dahil ang batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya ay "ipinagbabawal" na makakuha ng trabaho nang hindi gumagasta ng enerhiya.

31. Mga pangunahing probisyon ng teoryang molecular-kinetic at ang kanilang pagpapatibay.

Ang lahat ng mga katawan ay binubuo ng mga molekula, atomo at elementarya na mga particle, na pinaghihiwalay ng mga gaps, gumagalaw nang random at nakikipag-ugnayan sa isa't isa.

Tinutulungan tayo ng kinematics at dynamics na ilarawan ang paggalaw ng isang katawan at matukoy ang puwersa na nagiging sanhi ng paggalaw na ito. Gayunpaman, hindi masagot ng mekanika ang maraming tanong. Halimbawa, ano ang mga katawan na gawa sa? Bakit maraming mga sangkap ang nagiging likido kapag pinainit at pagkatapos ay sumingaw? At, sa pangkalahatan, ano ang temperatura at init?

Sinubukan ng sinaunang pilosopong Griyego na si Democritus na sagutin ang gayong mga tanong 25 siglo na ang nakalilipas. Nang hindi gumawa ng anumang mga eksperimento, dumating siya sa konklusyon na ang mga katawan ay tila solid sa amin, ngunit sa katunayan sila ay binubuo ng pinakamaliit na mga particle na pinaghihiwalay ng kawalan ng laman. Isinasaalang-alang na imposibleng hatiin ang mga particle na ito, tinawag sila ni Democritus na mga atomo, na sa Griyego ay nangangahulugang hindi mahahati. Iminungkahi din niya na ang mga atom ay maaaring magkakaiba at patuloy na gumagalaw, ngunit hindi natin ito nakikita, dahil. sila ay napakaliit.

Isang malaking kontribusyon sa pagbuo ng molecular kinetic theory ang ginawa ni M.V. Lomonosov. Si Lomonosov ang unang nagmungkahi na ang init ay sumasalamin sa paggalaw ng mga atomo ng isang katawan. Bilang karagdagan, ipinakilala niya ang konsepto ng simple at kumplikadong mga sangkap, ang mga molekula na binubuo ng pareho at magkakaibang mga atomo, ayon sa pagkakabanggit.

Ang molecular physics o molecular kinetic theory ay batay sa ilang mga ideya tungkol sa istruktura ng bagay

Kaya, ayon sa atomistic theory ng structure ng matter, ang pinakamaliit na particle ng isang substance na nagpapanatili ng lahat ng chemical properties nito ay isang molekula. Ang mga sukat ng kahit na malalaking molekula na binubuo ng libu-libong mga atomo ay napakaliit na hindi sila nakikita ng isang magaan na mikroskopyo. Maraming mga eksperimento at teoretikal na kalkulasyon ang nagpapakita na ang laki ng mga atomo ay humigit-kumulang 10 -10 m. Ang laki ng isang molekula ay depende sa kung gaano karaming mga atomo ang binubuo nito at kung paano matatagpuan ang mga ito na may kaugnayan sa isa't isa.

Ang teorya ng molekular-kinetic ay ang pag-aaral ng istraktura at mga katangian ng bagay batay sa ideya ng pagkakaroon ng mga atomo at molekula bilang pinakamaliit na particle ng mga kemikal na sangkap.

Ang molecular kinetic theory ay batay sa tatlong pangunahing probisyon:

1. Ang lahat ng mga sangkap - likido, solid at gas - ay nabuo mula sa pinakamaliit na mga particle - mga molekula, na kung saan mismo ay binubuo ng mga atomo ("elementarya molecule"). Ang mga molekula ng isang kemikal na sangkap ay maaaring simple o kumplikado, i.e. ay binubuo ng isa o higit pang mga atomo. Ang mga molekula at atomo ay mga neutral na partikulo sa kuryente. Sa ilang partikular na kundisyon, ang mga molekula at atomo ay maaaring makakuha ng karagdagang singil sa kuryente at maging positibo o negatibong mga ion.

2. Ang mga atomo at molekula ay nasa tuluy-tuloy na magulong paggalaw.

3. Ang mga particle ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersa na likas na elektrikal. Ang pakikipag-ugnayan ng gravitational sa pagitan ng mga particle ay bale-wala.

Ang pinakakapansin-pansing pang-eksperimentong kumpirmasyon ng mga ideya ng molecular kinetic theory tungkol sa random na paggalaw ng mga atomo at molekula ay Brownian motion. Ito ang thermal movement ng pinakamaliit na microscopic particle na nasuspinde sa isang likido o gas. Natuklasan ito ng English botanist na si R. Brown noong 1827. Ang mga particle ng Brown ay gumagalaw sa ilalim ng impluwensya ng mga random na banggaan ng mga molekula. Dahil sa magulong thermal motion ng mga molekula, ang mga epektong ito ay hindi kailanman nagbabalanse sa isa't isa. Bilang resulta, ang bilis ng isang Brownian particle ay random na nagbabago sa magnitude at direksyon, at ang trajectory nito ay isang kumplikadong zigzag curve.

Ang patuloy na magulong paggalaw ng mga molekula ng isang sangkap ay nagpapakita rin ng sarili sa isa pang madaling maobserbahang kababalaghan - pagsasabog. Ang pagsasabog ay ang kababalaghan ng pagtagos ng dalawa o higit pang magkadugtong na mga sangkap sa bawat isa. Ang proseso ay nagpapatuloy nang pinakamabilis sa isang gas.

Ang random na random na paggalaw ng mga molekula ay tinatawag na thermal motion. Ang kinetic energy ng thermal motion ay tumataas sa pagtaas ng temperatura.

Ang mole ay ang dami ng isang substance na naglalaman ng kasing dami ng mga particle (molekula) gaya ng mga atomo sa 0.012 kg ng carbon 12 C. Ang isang molekula ng carbon ay binubuo ng isang atom.

32. Mass of molecules, relative molecular mass of molecules. 33. Molar mass ng mga molekula. 34. Dami ng substance. 35. Ang pare-pareho ni Avogadro.

Sa molecular kinetic theory, ang dami ng isang substance ay itinuturing na proporsyonal sa bilang ng mga particle. Ang yunit ng dami ng isang sangkap ay tinatawag na isang nunal (mole).

Ang mole ay ang dami ng substance na naglalaman ng kasing dami ng mga particle (molekula) gaya ng mga atomo sa 0.012 kg (12 g) ng carbon 12 C. Ang molekula ng carbon ay binubuo ng isang atom.

Ang isang nunal ng isang sangkap ay naglalaman ng bilang ng mga molekula o atomo na katumbas ng Avogadro constant.

Kaya, ang isang nunal ng anumang sangkap ay naglalaman ng parehong bilang ng mga particle (molekula). Ang numerong ito ay tinatawag na Avogadro constant N A: N A \u003d 6.02 10 23 mol -1.

Ang Avogadro constant ay isa sa pinakamahalagang constants sa molecular kinetic theory.

Ang halaga ng substance ν ay tinukoy bilang ang ratio ng bilang N ng mga particle (molekula) ng substance sa Avogadro constant NA A:

Ang molar mass, M, ay ang ratio ng mass m ng isang sample ng isang substance sa halaga n ng substance na nakapaloob dito:

na ayon sa bilang ay katumbas ng masa ng sangkap na kinuha sa dami ng isang nunal. Ang molar mass sa SI system ay ipinahayag sa kg/mol.

Kaya, ang relatibong molekular o atomic na masa ng isang sangkap ay ang ratio ng masa ng molekula nito at atom sa 1/12 ng masa ng isang carbon atom.

36. Brownian motion.

Maraming natural na phenomena ang nagpapatotoo sa magulong paggalaw ng mga microparticle, molecule at atoms ng matter. Kung mas mataas ang temperatura ng sangkap, mas matindi ang paggalaw na ito. Samakatuwid, ang init ng katawan ay isang pagmuni-muni ng random na paggalaw ng mga bumubuo nito molecules at atoms.

Ang patunay na ang lahat ng mga atomo at molekula ng isang sangkap ay nasa pare-pareho at random na paggalaw ay maaaring pagsasabog - ang interpenetration ng mga particle ng isang sangkap sa isa pa.

Kaya, ang amoy ay mabilis na kumakalat sa paligid ng silid kahit na walang paggalaw ng hangin. Mabilis na pinaitim ng isang patak ng tinta ang buong baso ng tubig.

Ang pagsasabog ay maaari ding makita sa mga solido kung ang mga ito ay pinindot nang mahigpit at iniwan nang mahabang panahon. Ang hindi pangkaraniwang bagay ng pagsasabog ay nagpapakita na ang mga microparticle ng isang sangkap ay maaaring kusang gumalaw sa lahat ng direksyon. Ang nasabing paggalaw ng mga microparticle ng isang sangkap, pati na rin ang mga molekula at atom nito, ay tinatawag na kanilang thermal movement.

BROWNIAN MOVEMENT - random na paggalaw ng pinakamaliit na particle na nasuspinde sa isang likido o gas, na nagaganap sa ilalim ng impluwensya ng mga epekto ng mga molekula sa kapaligiran; natuklasan ni R. Brown noong 1827

Ang mga obserbasyon ay nagpapakita na ang Brownian motion ay hindi tumitigil. Sa isang patak ng tubig (kung hindi mo hahayaang matuyo) ang paggalaw ng mga butil ay maaaring maobserbahan sa loob ng maraming araw, buwan, taon. Hindi ito tumitigil alinman sa tag-araw o taglamig, araw o gabi.

Ang dahilan ng Brownian motion ay ang tuluy-tuloy, walang katapusang paggalaw ng mga molekula ng likido kung saan matatagpuan ang mga butil ng solid. Siyempre, ang mga butil na ito ay maraming beses na mas malaki kaysa sa mga molekula mismo, at kapag nakita natin ang paggalaw ng mga butil sa ilalim ng mikroskopyo, hindi natin dapat isipin na nakikita natin ang paggalaw ng mga molekula mismo. Ang mga molekula ay hindi nakikita gamit ang isang ordinaryong mikroskopyo, ngunit maaari nating hatulan ang kanilang pag-iral at paggalaw sa pamamagitan ng mga epekto na kanilang nabubuo, na nagtutulak sa mga butil ng isang solidong katawan at nagpapakilos sa kanila.

Ang pagtuklas ng Brownian motion ay napakahalaga para sa pag-aaral ng istruktura ng bagay. Ipinakita nito na ang mga katawan ay talagang binubuo ng magkakahiwalay na mga particle - mga molekula at ang mga molekula ay nasa tuluy-tuloy na random na paggalaw.

Ang paliwanag ng Brownian motion ay ibinigay lamang sa huling quarter ng ika-19 na siglo, nang maging malinaw sa maraming siyentipiko na ang paggalaw ng isang Brownian particle ay sanhi ng mga random na epekto ng mga molekula ng medium (likido o gas) na gumagawa ng thermal. galaw. Sa karaniwan, ang mga molecule ng medium ay kumikilos sa Brownian particle mula sa lahat ng panig na may pantay na puwersa, gayunpaman, ang mga epektong ito ay hindi kailanman eksaktong balanse sa isa't isa, at bilang resulta, ang bilis ng Brownian particle ay random na nagbabago sa magnitude at direksyon. Samakatuwid, ang isang Brownian particle ay gumagalaw sa isang zigzag na landas. Sa kasong ito, mas maliit ang laki at masa ng isang Brownian particle, mas kapansin-pansin ang paggalaw nito.

Kaya, ang pagsusuri ng Brownian motion ay naglatag ng mga pundasyon para sa modernong molekular-kinetic na teorya ng istraktura ng bagay.

37. Mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula. 38. Ang istraktura ng mga gaseous substance. 39. Ang istraktura ng mga likidong sangkap. 40. Ang istraktura ng solids.

Ang distansya sa pagitan ng mga molekula at ang mga puwersang kumikilos sa pagitan ng mga ito ay tumutukoy sa mga katangian ng mga gas, likido at solidong katawan.

Nakasanayan na namin ang katotohanan na ang likido ay maaaring ibuhos mula sa isang sisidlan patungo sa isa pa, at mabilis na pinupuno ng gas ang buong dami na ibinigay dito. Ang tubig ay maaari lamang dumaloy sa ilalim ng ilog, at ang hangin sa itaas nito ay walang mga hangganan.

Ang mga intermolecular na kaakit-akit na pwersa ay kumikilos sa pagitan ng lahat ng mga molekula, ang magnitude nito ay bumababa nang napakabilis sa distansya ng mga molekula mula sa isa't isa, at samakatuwid, sa layo na katumbas ng ilang mga diameter ng mga molekula, hindi sila nakikipag-ugnayan sa lahat.

Kaya, sa pagitan ng mga molekula ng isang likido, na matatagpuan halos malapit sa isa't isa, kumikilos ang mga kaakit-akit na pwersa, na pumipigil sa mga molekulang ito na kumalat sa iba't ibang direksyon. Sa kabaligtaran, ang hindi gaanong puwersa ng pagkahumaling sa pagitan ng mga molekula ng gas ay hindi kayang hawakan ang mga ito nang sama-sama, at samakatuwid ang mga gas ay maaaring lumawak, na pinupuno ang buong dami na ibinigay sa kanila. Ang pagkakaroon ng intermolecular forces of attraction ay mapapatunayan sa pamamagitan ng pag-set up ng isang simpleng eksperimento - upang pindutin ang dalawang lead bar laban sa isa't isa. Kung ang mga contact surface ay sapat na makinis, ang mga bar ay magkakadikit at magiging mahirap na paghiwalayin ang mga ito.

Gayunpaman, ang mga intermolecular na puwersa ng pagkahumaling lamang ay hindi maaaring ipaliwanag ang lahat ng mga pagkakaiba sa pagitan ng mga katangian ng gas, likido, at solidong mga sangkap. Bakit, halimbawa, napakahirap bawasan ang dami ng isang likido o isang solid, ngunit medyo madaling i-compress ang isang lobo? Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa pagitan ng mga molekula ay hindi lamang mga kaakit-akit na pwersa, kundi pati na rin ang mga intermolecular repulsive na pwersa na kumikilos kapag ang mga electron shell ng mga atomo ng mga kalapit na molekula ay nagsimulang mag-overlap. Ito ay ang mga salungat na puwersa na pumipigil sa isang molekula mula sa pagtagos sa isang volume na inookupahan na ng isa pang molekula.

Kapag ang mga panlabas na puwersa ay hindi kumikilos sa isang likido o solidong katawan, ang distansya sa pagitan ng kanilang mga molekula ay tulad na ang mga resultang pwersa ng pagkahumaling at pagtanggi ay katumbas ng zero. Kung susubukan mong bawasan ang dami ng katawan, kung gayon ang distansya sa pagitan ng mga molekula ay bumababa, at mula sa gilid ng naka-compress na katawan, ang resulta ng tumaas na mga puwersang salungat ay nagsisimulang kumilos. Sa kabaligtaran, kapag ang isang katawan ay nakaunat, ang mga nababanat na puwersa na lumitaw ay nauugnay sa isang kamag-anak na pagtaas sa mga puwersa ng pagkahumaling, dahil Habang naghihiwalay ang mga molekula, ang mga puwersang salungat ay bumaba nang mas mabilis kaysa sa mga kaakit-akit na puwersa.

Ang mga molekula ng gas ay matatagpuan sa mga distansya na sampu-sampung beses na mas malaki kaysa sa kanilang sukat, bilang isang resulta kung saan ang mga molekula na ito ay hindi nakikipag-ugnayan sa isa't isa, at samakatuwid ang mga gas ay mas madaling i-compress kaysa sa mga likido at solido. Ang mga gas ay walang anumang partikular na istraktura at isang koleksyon ng mga gumagalaw at nagbabanggaan na mga molekula.

Ang likido ay isang koleksyon ng mga molekula na halos magkadikit sa isa't isa. Ang thermal motion ay nagpapahintulot sa isang likidong molekula na baguhin ang mga kapitbahay nito paminsan-minsan, tumatalon mula sa isang lugar patungo sa isa pa. Ipinapaliwanag nito ang pagkalikido ng mga likido.

Ang mga atomo at molekula ng mga solid ay walang kakayahan na baguhin ang kanilang mga kapitbahay, at ang kanilang thermal motion ay maliit na pagbabago lamang na nauugnay sa posisyon ng mga kalapit na atomo o molekula. Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga atomo ay maaaring humantong sa katotohanan na ang isang solid ay nagiging isang kristal, at ang mga atomo sa loob nito ay sumasakop sa mga posisyon sa mga node ng kristal na sala-sala. Dahil ang mga molekula ng mga solid ay hindi gumagalaw na may kaugnayan sa kanilang mga kapitbahay, ang mga katawan na ito ay nagpapanatili ng kanilang hugis.

41. Ideal na gas sa molecular kinetic theory.

Ang ideal na gas ay isang modelo ng isang rarefied gas kung saan ang interaksyon sa pagitan ng mga molecule ay napapabayaan. Ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ay medyo kumplikado. Sa napakaliit na distansya, kapag ang mga molekula ay lumilipad nang malapit sa isa't isa, kumikilos ang malalaking puwersa sa pagitan nila. Sa malaki o intermediate na distansya sa pagitan ng mga molekula, kumikilos ang medyo mahinang puwersa ng pagkahumaling. Kung ang mga distansya sa pagitan ng mga molekula ay nasa average na malaki, na sinusunod sa isang sapat na rarefied na gas, kung gayon ang pakikipag-ugnayan ay nagpapakita ng sarili sa anyo ng medyo bihirang banggaan ng mga molekula sa bawat isa kapag lumipad sila nang malapit. Sa isang perpektong gas, ang pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay karaniwang napapabayaan.

42. Gas pressure sa molecular-kinetic theory.

Ang ideal na gas ay isang modelo ng isang rarefied gas kung saan ang interaksyon sa pagitan ng mga molecule ay napapabayaan.

Ang presyon ng isang perpektong gas ay proporsyonal sa produkto ng konsentrasyon ng mga molekula at ang kanilang average na kinetic energy.

Ang gas ay nasa paligid natin. Sa anumang lugar sa lupa, kahit na sa ilalim ng tubig, nagdadala kami ng isang bahagi ng atmospera, ang mas mababang mga layer na kung saan ay naka-compress sa ilalim ng pagkilos ng grabidad ng mga nasa itaas. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagsukat ng presyur sa atmospera, mahuhusgahan ng isa kung ano ang nangyayari sa itaas natin at mahulaan ang lagay ng panahon.

43. Ang average na halaga ng parisukat ng bilis ng mga molekula ng isang perpektong gas.

44. Pinagmulan ng pangunahing equation ng molecular-kinetic theory ng gas. 45. Derivation ng isang formula na may kaugnayan sa pressure at average na kinetic energy ng mga molecule ng gas.

Ang presyon p sa isang partikular na seksyon ng ibabaw ay ang ratio ng puwersa F na kumikilos patayo sa ibabaw na ito sa lugar S ng ibinigay na seksyon nito

Ang yunit ng SI para sa presyon ay Pascal (Pa). 1 Pa \u003d 1 N / m 2.

Hanapin natin ang puwersa F kung saan kumikilos ang isang molekula ng mass m0 sa ibabaw kung saan ito bumabalik. Kapag naaninag mula sa ibabaw, na tumatagal ng isang tagal ng panahon Dt, ang bahagi ng bilis ng molekula, patayo sa ibabaw na ito, nagbabago ang vy sa kabaligtaran (-vy). Samakatuwid, kapag makikita mula sa ibabaw, ang molekula ay nakakakuha ng momentum, 2m0vy, at samakatuwid, ayon sa ikatlong batas ni Newton, 2m0vy =FDt, kung saan:

Ginagawang posible ng formula (22.2) na kalkulahin ang puwersa kung saan pinindot ng isang molekula ng gas ang pader ng sisidlan sa pagitan ng Dt. Upang matukoy ang average na puwersa ng presyon ng gas, halimbawa, sa isang segundo, kinakailangan upang mahanap kung gaano karaming mga molekula ang makikita bawat segundo mula sa isang ibabaw na lugar S, at kinakailangan din na malaman ang average na bilis ng vy ng mga molekula na lumilipat patungo dito. ibabaw.

Hayaang magkaroon ng n molekula bawat yunit ng dami ng gas. Pasimplehin natin ang ating gawain sa pamamagitan ng pag-aakalang lahat ng mga molekula ng gas ay gumagalaw sa parehong bilis, v. Sa kasong ito, 1/3 ng lahat ng molekula ay gumagalaw sa kahabaan ng axis ng Ox, at ang parehong numero ay gumagalaw sa kahabaan ng Oy at Oz axes (tingnan ang Fig. 22c). Hayaang lumipat ang kalahati ng mga molekula sa kahabaan ng axis ng Oy patungo sa dingding C, at ang iba ay lumipat sa kabaligtaran na direksyon. Pagkatapos, malinaw naman, ang bilang ng mga molekula sa bawat dami ng yunit, na nagmamadali patungo sa pader C, ay magiging n/6.

Hanapin natin ngayon ang bilang ng mga molecule na tumama sa surface area S (na may shade sa Fig. 22c) sa isang segundo. Malinaw, sa 1 s, ang mga molekulang iyon na gumagalaw patungo dito at nasa layong hindi hihigit sa v ay magkakaroon ng oras upang maabot ang pader. Samakatuwid, 1/6 ng lahat ng mga molekula sa hugis-parihaba na parallelepiped, na naka-highlight sa Fig. 1, ay tatama sa lugar na ito ng ibabaw. 22c, ang haba nito ay katumbas ng v, at ang lugar ng mga dulong mukha ay S. Dahil ang dami ng parallelepiped na ito ay Sv, ang kabuuang bilang ng N ng mga molekula na tumama sa ibabaw ng dingding sa loob ng 1 s ay magiging katumbas sa:

Gamit ang (22.2) at (22.3) posible na kalkulahin ang impulse, na sa 1 s ay nagbigay sa mga molekula ng gas ng isang seksyon ng ibabaw ng dingding na may isang lugar na S. Ang salpok na ito ay magiging numerically katumbas ng puwersa ng presyon ng gas, F:

kung saan, gamit ang (22.1), nakukuha natin ang sumusunod na expression na nauugnay sa presyon ng gas at ang average na kinetic energy ng translational motion ng mga molekula nito:

kung saan ang Е СР ay ang average na kinetic energy ng ideal na mga molekula ng gas. Ang formula (22.4) ay tinatawag na pangunahing equation ng molecular-kinetic theory ng mga gas.

46. ​​​​Thermal equilibrium. 47. Temperatura. Pagbabago ng temperatura. 48. Mga instrumento para sa pagsukat ng temperatura.

Ang thermal equilibrium sa pagitan ng mga katawan ay posible lamang kapag ang kanilang temperatura ay pareho.

Sa pamamagitan ng paghawak ng anumang bagay gamit ang ating kamay, madali nating matukoy kung ito ay mainit o malamig. Kung ang temperatura ng bagay ay mas mababa kaysa sa temperatura ng kamay, ang bagay ay tila malamig, at kung vice versa, kung gayon ito ay mainit-init. Kung pigain mo ang isang malamig na barya sa iyong kamao, kung gayon ang init ng kamay ay magsisimulang magpainit ng barya, at pagkaraan ng ilang sandali ang temperatura nito ay magiging katumbas ng temperatura ng kamay, o, gaya ng sinasabi nila, darating ang thermal equilibrium. Samakatuwid, ang temperatura ay nagpapakilala sa estado ng thermal equilibrium ng isang sistema ng dalawa o higit pang mga katawan na may parehong temperatura.

Ang temperatura kasama ang volume at presyon ng isang gas ay mga macroscopic na parameter. Ang mga thermometer ay ginagamit upang masukat ang temperatura. Sa ilan sa kanila, ang isang pagbabago sa dami ng isang likido sa panahon ng pag-init ay naitala, sa iba pa, isang pagbabago sa elektrikal na pagtutol, atbp. Ang pinakakaraniwan ay ang sukat ng temperatura ng Celsius, na pinangalanan sa Swedish physicist na si A. Celsius. Upang makuha ang sukat ng temperatura ng Celsius para sa isang likidong thermometer, ito ay unang inilulubog sa natutunaw na yelo at ang posisyon ng dulo ng haligi ay nabanggit, at pagkatapos ay sa tubig na kumukulo. Ang segment sa pagitan ng dalawang posisyong ito ng column ay nahahati sa 100 pantay na bahagi, sa pag-aakalang ang temperatura ng pagkatunaw ng yelo ay tumutugma sa zero degrees Celsius (o C), at ang temperatura ng kumukulong tubig ay 100 o C.

49. Average na kinetic energy ng mga molekula ng gas sa thermal equilibrium.

Ang pangunahing equation ng molecular kinetic theory (22.4) ay nag-uugnay sa presyon ng gas, ang konsentrasyon ng mga molekula at ang kanilang average na kinetic energy. Gayunpaman, ang average na kinetic energy ng mga molekula ay, bilang panuntunan, ay hindi kilala, bagaman ang mga resulta ng maraming mga eksperimento ay nagpapahiwatig na ang bilis ng mga molekula ay tumataas sa pagtaas ng temperatura (tingnan, halimbawa, Brownian motion sa §20). Ang pag-asa ng average na kinetic energy ng mga molekula ng gas sa temperatura nito ay maaaring makuha mula sa batas na natuklasan ng French physicist na si J. Charles noong 1787.

50. Mga gas sa isang estado ng thermal equilibrium (ilarawan ang karanasan).

51. Ganap na temperatura. 52. Ganap na sukat ng temperatura. 53. Ang temperatura ay isang sukatan ng average na kinetic energy ng mga molecule.

Ang pag-asa ng average na kinetic energy ng mga molekula ng gas sa temperatura nito ay maaaring makuha mula sa batas na natuklasan ng French physicist na si J. Charles noong 1787.

Ayon sa batas ni Charles, kung ang dami ng isang binigay na masa ng gas ay hindi nagbabago, ang pressure pt nito ay nakadepende nang linear sa temperatura t:

kung saan ang t ay ang temperatura ng gas na sinusukat sa o C, at ang p 0 ay ang presyon ng gas sa temperatura na 0 o C (tingnan ang Fig. 23b). Kaya, sumusunod mula sa batas ni Charles na ang presyon ng isang gas na sumasakop sa isang pare-parehong dami ay proporsyonal sa kabuuan (t + 273 o C). Sa kabilang banda, ito ay sumusunod mula sa (22.4) na kung ang konsentrasyon ng mga molekula ay pare-pareho, i.e. ang dami na inookupahan ng gas ay hindi nagbabago, kung gayon ang presyon ng gas ay dapat na proporsyonal sa average na kinetic energy ng mga molekula. Nangangahulugan ito na ang average na kinetic energy, E SR ng mga molekula ng gas, ay proporsyonal lamang sa halaga (t + 273 o C):

kung saan ang b ay isang pare-parehong koepisyent, ang halaga kung saan matutukoy natin sa ibang pagkakataon. Mula sa (23.2) sumusunod na ang average na kinetic energy ng mga molekula ay magiging katumbas ng zero sa -273 ° C. Batay dito, ang Ingles na siyentipiko na si W. Kelvin noong 1848 ay iminungkahi gamit ang isang absolute temperature scale, ang zero temperature kung saan ay tumutugma. hanggang -273 ° C, at ang bawat antas ng temperatura ay magiging katumbas ng isang degree Celsius. Kaya ang ganap na temperatura, T, ay nauugnay sa temperatura t, sinusukat sa Celsius, tulad ng sumusunod:

Ang SI unit ng absolute temperature ay ang Kelvin (K).

Dahil sa (23.3), ang equation (23.2) ay binago sa:

pinapalitan ang alin sa (22.4), nakukuha natin ang sumusunod:

Upang maalis ang fraction sa (23.5), pinapalitan namin ang 2b/3 ng k, at sa halip na (23.4) at (23.5) nakakakuha kami ng dalawang napakahalagang equation:

kung saan ang k ay ang Boltzmann constant, na pinangalanang L. Boltzmann. Ipinakita ng mga eksperimento na k=1.38.10 -23 J/K. Kaya, ang presyon ng isang gas at ang average na kinetic energy ng mga molekula nito ay proporsyonal sa ganap na temperatura nito.

54. Pagdepende ng presyon ng gas sa konsentrasyon ng mga molekula at temperatura nito.

Sa karamihan ng mga kaso, kapag ang isang gas ay dumadaan mula sa isang estado patungo sa isa pa, nagbabago ang lahat ng mga parameter nito - temperatura, dami at presyon. Nangyayari ito kapag ang gas ay naka-compress sa ilalim ng piston sa silindro ng isang panloob na combustion engine, bilang isang resulta kung saan ang temperatura ng gas at ang presyon nito ay tumaas, at ang volume ay bumababa. Gayunpaman, sa ilang mga kaso, ang mga pagbabago sa isa sa mga parameter ng gas ay medyo maliit o wala sa kabuuan. Ang ganitong mga proseso, kung saan ang isa sa tatlong mga parameter - temperatura, presyon o dami ay nananatiling hindi nagbabago, ay tinatawag na isoprocesses, at ang mga batas na naglalarawan sa kanila ay tinatawag na mga batas ng gas.

55. Pagsukat ng bilis ng mga molekula ng gas. 56. Ang karanasan ni Stern.

Una sa lahat, linawin natin kung ano ang ibig sabihin ng bilis ng mga molekula. Alalahanin na dahil sa madalas na pagbangga, ang bilis ng bawat indibidwal na molekula ay nagbabago sa lahat ng oras: ang molekula ay gumagalaw nang mabilis o mabagal, at sa loob ng ilang oras (halimbawa, isang segundo) ang bilis ng molekula ay tumatagal sa maraming iba't ibang mga halaga. Sa kabilang banda, sa anumang sandali sa malawak na bilang ng mga molekula na bumubuo sa itinuturing na dami ng gas, may mga molekula na may ibang-iba na bilis. Malinaw, upang makilala ang estado ng gas, ang isa ay dapat magsalita ng isang tiyak na average na bilis. Maaari nating ipagpalagay na ito ang average na bilis ng isa sa mga molekula sa loob ng sapat na mahabang panahon, o na ito ay ang average na bilis ng lahat ng mga molekula ng gas sa isang naibigay na dami sa isang punto ng oras.

Mayroong iba't ibang mga paraan upang matukoy ang bilis ng paggalaw ng mga molekula. Isa sa pinakasimple ay ang pamamaraan na isinagawa noong 1920 sa eksperimento ni Stern.

kanin. 390. Kapag ang espasyo sa ilalim ng salamin A ay napuno ng hydrogen; pagkatapos ay mula sa dulo ng funnel, na sarado ng isang buhaghag na sisidlan B, ang mga bula ay lumalabas

Upang maunawaan ito, isaalang-alang ang sumusunod na pagkakatulad. Kapag bumaril sa isang gumagalaw na target, upang maabot ito, kailangan mong maglayon sa isang punto sa harap ng target. Kung kukunin mo ang paningin sa target, ang mga bala ay tatama sa likod ng target. Ang paglihis na ito ng lugar ng epekto mula sa target ay magiging mas malaki, mas mabilis na gumagalaw ang target at mas mababa ang bilis ng mga bala.

Ang eksperimento ni Otto Stern (1888–1969) ay nakatuon sa pang-eksperimentong pagkumpirma at paggunita ng bilis ng pamamahagi ng mga molekula ng gas. Ito ay isa pang magandang karanasan, na naging posible na "gumuhit" ng graph ng distribusyon na ito sa pang-eksperimentong setup sa totoong kahulugan ng salita. Ang pag-install ni Stern ay binubuo ng dalawang umiikot na guwang na silindro na may magkasabay na mga palakol (tingnan ang pigura sa kanan; ang malaking silindro ay hindi ganap na iginuhit). Sa panloob na silindro, ang isang pilak na sinulid 1 ay nakaunat nang tuwid sa kahabaan ng axis nito, kung saan dumaan ang isang kasalukuyang, na humantong sa pag-init nito, bahagyang pagkatunaw at kasunod na pagsingaw ng mga atomo ng pilak mula sa ibabaw nito. Bilang isang resulta, ang panloob na silindro, na sa una ay may vacuum, ay unti-unting napuno ng gas na pilak na may mababang konsentrasyon. Sa panloob na silindro, tulad ng ipinapakita sa figure, isang manipis na puwang 2 ang ginawa, kaya karamihan sa mga atomo ng pilak, na umaabot sa silindro, ay nanirahan dito. Ang isang maliit na bahagi ng mga atomo ay dumaan sa puwang at nahulog sa panlabas na silindro, kung saan napanatili ang vacuum. Dito, ang mga atomo na ito ay hindi na bumangga sa iba pang mga atomo at samakatuwid ay lumipat sa direksyon ng radial sa isang pare-parehong bilis, na umaabot sa panlabas na silindro pagkatapos ng isang oras na inversely proporsyonal sa bilis na ito:

nasaan ang radii ng panloob at panlabas na mga silindro, at ang radial na bahagi ng bilis ng butil. Bilang resulta, sa paglipas ng panahon, lumitaw ang isang layer ng silver sputtering sa panlabas na silindro 3. Sa kaso ng mga cylinders sa rest, ang layer na ito ay may anyo ng isang strip na matatagpuan eksakto sa tapat ng slot sa panloob na cylinder. Ngunit kung ang mga cylinder ay umiikot na may parehong angular na bilis, pagkatapos ay sa oras na ang molekula ay umabot sa panlabas na silindro, ang huli ay lumipat na sa isang distansya.

kumpara sa puntong direktang nasa tapat ng slot (i.e., ang punto kung saan tumira ang mga particle sa kaso ng mga nakatigil na cylinder).

57. Pinagmulan ng equation ng estado ng isang ideal na gas (Mendeleev-Claiperon equation)

Ang mga gas ay madalas na mga reactant at mga produkto sa mga reaksiyong kemikal. Hindi laging posible na gawin silang tumugon sa isa't isa sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Samakatuwid, kailangan mong matutunan kung paano matukoy ang bilang ng mga moles ng mga gas sa ilalim ng mga kondisyon maliban sa normal.

Upang gawin ito, gamitin ang perpektong gas equation ng estado (tinatawag din itong Clapeyron-Mendeleev equation): PV = nRT

kung saan ang n ay ang bilang ng mga moles ng gas;

P ay ang presyon ng gas (halimbawa, sa atm;

Ang V ay ang dami ng gas (sa litro);

T ay ang temperatura ng gas (sa kelvins);

Ang R ay ang gas constant (0.0821 L atm/mol K).

Natagpuan ko ang derivation ng equation, ngunit ito ay napaka-kumplikado. Kailangan pa nating maghanap.

58. Isothermal na proseso.

Ang isothermal na proseso ay isang pagbabago sa estado ng isang gas kung saan ang temperatura nito ay nananatiling pare-pareho. Ang isang halimbawa ng naturang proseso ay ang inflation ng mga gulong ng kotse na may hangin. Gayunpaman, ang ganitong proseso ay maaaring ituring na isothermal kung ihahambing natin ang estado ng hangin bago ito pumasok sa pump kasama ang estado nito sa gulong pagkatapos maging pantay ang temperatura ng gulong at ang nakapaligid na hangin. Anumang mabagal na proseso na nagaganap sa isang maliit na dami ng gas na napapalibutan ng malaking masa ng gas, likido o solid na may pare-parehong temperatura ay maaaring ituring na isothermal.

Sa isang isothermal na proseso, ang produkto ng presyon ng isang naibigay na masa ng gas at ang dami nito ay isang pare-parehong halaga. Ang batas na ito, na tinatawag na Boyle-Mariotte law, ay natuklasan ng English scientist na si R. Boyle at ng French physicist na si E. Mariotte at nakasulat sa sumusunod na anyo:

Maghanap ng mga halimbawa!

59. Isobaric na proseso.

Ang proseso ng isobaric ay isang pagbabago sa estado ng isang gas na nangyayari sa pare-pareho ang presyon.

Sa isang proseso ng isobaric, ang ratio ng dami ng isang naibigay na masa ng gas sa temperatura nito ay pare-pareho. Ang konklusyon na ito, na tinatawag na batas ng Gay-Lussac bilang parangal sa siyentipikong Pranses na si J. Gay-Lussac, ay maaaring isulat bilang:

Ang isang halimbawa ng prosesong isobaric ay ang pagpapalawak ng maliliit na bula ng hangin at carbon dioxide na nasa masa kapag inilagay ito sa oven. Ang presyon ng hangin sa loob at labas ng oven ay pareho, at ang temperatura sa loob ay humigit-kumulang 50% na mas mataas kaysa sa labas. Ayon sa batas ng Gay-Lussac, ang dami ng mga bula ng gas sa masa ay lumalaki din ng 50%, na ginagawang mahangin ang cake.

60. Isochoric na proseso.

Ang isang proseso kung saan nagbabago ang estado ng isang gas habang ang dami nito ay nananatiling hindi nagbabago ay tinatawag na isochoric. Mula sa equation ng Mendeleev-Clapeyron ay sumusunod na para sa isang gas na sumasakop sa isang pare-parehong dami, ang ratio ng presyon nito sa temperatura ay dapat ding pare-pareho:

Maghanap ng mga halimbawa!

61. Pagsingaw at paghalay.

Ang singaw ay isang gas na nabuo mula sa mga molekula na may sapat na kinetic energy upang umalis sa likido.

Nakasanayan na natin na ang tubig at ang singaw nito ay maaaring dumaan sa isa't isa. Ang mga puddle sa simento ay natutuyo pagkatapos ng ulan, at ang singaw ng tubig sa hangin sa umaga ay madalas na nagiging maliliit na patak ng fog. Ang lahat ng mga likido ay may kakayahang maging singaw - pumunta sa isang gas na estado. Ang proseso ng pagbabago ng likido sa singaw ay tinatawag na pagsingaw. Ang pagbuo ng isang likido mula sa singaw nito ay tinatawag na condensation.

Ipinapaliwanag ng molecular kinetic theory ang proseso ng evaporation tulad ng sumusunod. Ito ay kilala (tingnan ang § 21) na ang isang kaakit-akit na puwersa ay kumikilos sa pagitan ng mga molekula ng isang likido, na hindi nagpapahintulot sa kanila na lumayo sa isa't isa, at ang average na kinetic energy ng mga molekula ng likido ay hindi sapat upang mapagtagumpayan ang cohesive. pwersa sa pagitan nila. Gayunpaman, sa anumang naibigay na sandali sa oras, ang iba't ibang mga molekula ng isang likido ay may iba't ibang mga kinetic energies, at ang enerhiya ng ilang mga molekula ay maaaring ilang beses na mas mataas kaysa sa average na halaga nito. Ang mga molekulang ito na may mataas na enerhiya ay may mas mataas na bilis ng paggalaw at samakatuwid ay maaaring madaig ang mga kaakit-akit na puwersa ng mga kalapit na molekula at lumipad palabas ng likido, kaya bumubuo ng singaw sa ibabaw nito (tingnan ang Fig. 26a).

Ang mga molekula na bumubuo sa singaw na umalis sa likido ay gumagalaw nang sapalaran, na nagbabanggaan sa isa't isa sa parehong paraan tulad ng ginagawa ng mga molekula ng gas sa panahon ng thermal motion. Sa kasong ito, ang magulong paggalaw ng ilang mga molekula ng singaw ay maaaring dalhin sila nang napakalayo mula sa ibabaw ng likido na hindi na sila bumalik doon. Nag-aambag dito, siyempre, at ang hangin. Sa kabaligtaran, ang random na paggalaw ng iba pang mga molekula ay maaaring ibalik ang mga ito sa likido, na nagpapaliwanag sa proseso ng paghalay ng singaw.

Ang mga molekula lamang na may kinetic energy na mas mataas kaysa sa average ang maaaring lumipad palabas ng likido, na nangangahulugan na sa panahon ng pagsingaw, ang average na enerhiya ng natitirang mga molekula ng likido ay bumababa. At dahil ang average na kinetic energy ng mga molekula ng isang likido, tulad ng sa isang gas (tingnan ang 23.6), ay proporsyonal sa temperatura, ang temperatura ng likido ay bumababa sa panahon ng pagsingaw. Samakatuwid, nagiging malamig kami sa sandaling umalis kami sa tubig, na natatakpan ng isang manipis na pelikula ng likido, na agad na nagsisimulang sumingaw at lumamig.

62. Saturated steam. Saturated steam pressure.

Ano ang mangyayari kung ang isang sisidlan na may tiyak na dami ng likido ay sarado na may takip (Larawan 26b)? Bawat segundo, ang pinakamabilis na molekula ay aalis pa rin sa ibabaw ng likido, bababa ang masa nito, at tataas ang konsentrasyon ng mga molekula ng singaw. Kasabay nito, ang bahagi ng mga molekula ng singaw ay babalik sa likido mula sa singaw, at mas malaki ang konsentrasyon ng singaw, mas matindi ang proseso ng paghalay na ito. Sa wakas, ang konsentrasyon ng singaw sa likido ay magiging napakataas na ang bilang ng mga molekula na bumabalik sa likido sa bawat yunit ng oras ay magiging katumbas ng bilang ng mga molekula na umaalis dito. Ang estadong ito ay tinatawag na dynamic equilibrium, at ang katumbas na singaw ay tinatawag na saturated steam. Ang konsentrasyon ng mga molekula ng singaw sa itaas ng likido ay hindi maaaring mas malaki kaysa sa kanilang konsentrasyon sa puspos na singaw. Kung ang konsentrasyon ng mga molekula ng singaw ay mas mababa kaysa sa isang puspos, kung gayon ang naturang singaw ay tinatawag na unsaturated.

Ang paglipat ng mga molekula ng singaw ay lumilikha ng presyon, ang halaga nito, tulad ng para sa isang gas, ay proporsyonal sa produkto ng konsentrasyon ng mga molekulang ito at ang temperatura. Samakatuwid, sa isang naibigay na temperatura, mas mataas ang konsentrasyon ng singaw, mas malaki ang presyon na ginagawa nito. Ang saturated vapor pressure ay depende sa uri ng likido at temperatura. Kung mas mahirap mapunit ang mga molekula ng isang likido, mas mababa ang presyon ng puspos na singaw nito. Kaya, ang presyon ng puspos na singaw ng tubig sa temperatura na 20 ° C ay halos 2 kPa, at ang presyon ng puspos na singaw ng mercury sa 20 ° C ay 0.2 Pa lamang.

Ang buhay ng tao, hayop at halaman ay nakasalalay sa konsentrasyon ng singaw ng tubig (humidity) ng atmospera, na malawak na nag-iiba depende sa lugar at panahon. Bilang isang tuntunin, ang singaw ng tubig sa paligid natin ay hindi puspos. Ang relatibong halumigmig ay ang ratio ng presyon ng singaw ng tubig sa puspos na presyon ng singaw sa parehong temperatura, na ipinahayag bilang isang porsyento. Ang isa sa mga aparato para sa pagsukat ng kahalumigmigan ng hangin ay isang psychrometer, na binubuo ng dalawang magkaparehong thermometer, ang isa ay nakabalot sa isang basang tela.

63. Ang pag-asa ng saturated steam pressure sa temperatura.

Ang singaw ay isang gas na nabuo ng mga evaporated na likidong molekula, at samakatuwid ay may bisa ang equation (23.7) para dito, na nauugnay ang presyon ng singaw, p, ang konsentrasyon ng mga molekula sa loob nito, n, at ang ganap na temperatura, T:

Mula sa (27.1) ito ay sumusunod na ang saturated vapor pressure ay dapat tumaas ng linearly sa pagtaas ng temperatura, tulad ng kaso para sa mga ideal na gas sa isochoric na proseso (tingnan ang §25). Gayunpaman, ipinakita ng mga sukat na ang presyon ng saturated vapor ay tumataas sa temperatura nang mas mabilis kaysa sa presyon ng isang ideal na gas (tingnan ang Fig. 27a). Nangyayari ito dahil sa ang katunayan na sa pagtaas ng temperatura, at samakatuwid ay ang average na kinetic energy, parami nang parami ang mga molekula ng likido na umalis dito, pinatataas ang konsentrasyon, n ng singaw sa itaas nito. At mula noon ayon sa (27.1), ang presyon ay proporsyonal sa n, kung gayon ang pagtaas ng konsentrasyon ng singaw ay nagpapaliwanag ng mas mabilis na pagtaas ng puspos na presyon ng singaw na may temperatura, kumpara sa isang perpektong gas. Ang pagtaas ng puspos na presyon ng singaw na may temperatura ay nagpapaliwanag ng kilalang katotohanan - kapag pinainit, ang mga likido ay mas mabilis na sumingaw. Tandaan na sa sandaling ang pagtaas ng temperatura ay humantong sa kumpletong pagsingaw ng likido, ang singaw ay magiging unsaturated.

Kapag ang likido sa bawat isa sa mga bula ay pinainit, ang proseso ng pagsingaw ay pinabilis, at ang puspos na presyon ng singaw ay tumataas. Lumalawak ang mga bula at, sa ilalim ng pagkilos ng buoyant force ng Archimedes, humiwalay mula sa ibaba, lumutang at sumabog sa ibabaw. Sa kasong ito, ang singaw na pumuno sa mga bula ay dinadala sa kapaligiran.

Kung mas mababa ang presyon ng atmospera, mas mababa ang temperatura kung saan kumukulo ang likidong ito (tingnan ang Fig. 27c). Kaya, sa tuktok ng Mount Elbrus, kung saan ang presyon ng hangin ay kalahating normal, ang ordinaryong tubig ay kumukulo hindi sa 100 o C, ngunit sa 82 o C. Sa kabilang banda, kung kinakailangan upang madagdagan ang kumukulo na punto ng likido, pagkatapos ito ay pinainit sa mataas na presyon. Ito, halimbawa, ang batayan para sa gawain ng mga pressure cooker, kung saan ang pagkain na naglalaman ng tubig ay maaaring lutuin sa temperatura na higit sa 100 ° C nang hindi kumukulo.

64. Pagpapakulo.

Ang pagkulo ay isang matinding proseso ng pagsingaw na nangyayari sa kabuuan ng dami ng isang likido at sa ibabaw nito. Nagsisimulang kumulo ang isang likido kapag ang saturated vapor pressure nito ay lumalapit sa pressure sa loob ng likido.

Ang pagkulo ay ang pagbuo ng isang malaking bilang ng mga bula ng singaw na lumalabas at sumasabog sa ibabaw ng isang likido kapag ito ay pinainit. Sa katunayan, ang mga bula na ito ay palaging naroroon sa likido, ngunit lumalaki ang laki nito, at nagiging kapansin-pansin lamang kapag kumukulo. Ang isang dahilan kung bakit ang mga likido ay laging naglalaman ng mga microbubble ay ang mga sumusunod. Ang likido, kapag ito ay ibinuhos sa isang sisidlan, ay nag-aalis ng hangin mula doon, ngunit hindi nito ganap na magagawa, at ang maliliit na bula nito ay nananatili sa mga microcrack at mga iregularidad sa panloob na ibabaw ng sisidlan. Bilang karagdagan, ang mga likido ay karaniwang naglalaman ng mga micro-bubbles ng singaw at hangin na nakadikit sa pinakamaliit na particle ng alikabok.

Kapag ang likido sa bawat isa sa mga bula ay pinainit, ang proseso ng pagsingaw ay pinabilis, at ang puspos na presyon ng singaw ay tumataas. Lumalawak ang mga bula at, sa ilalim ng pagkilos ng buoyant force ng Archimedes, humiwalay mula sa ibaba, lumutang at sumabog sa ibabaw. Sa kasong ito, ang singaw na pumuno sa mga bula ay dinadala sa kapaligiran. Samakatuwid, ang pagkulo ay tinatawag na pagsingaw, na nangyayari sa buong dami ng likido. Ang pagkulo ay nagsisimula sa temperatura kapag ang mga bula ng gas ay may pagkakataon na lumawak, at ito ay nangyayari kung ang saturation vapor pressure ay lumampas sa atmospheric pressure. Kaya, ang boiling point ay ang temperatura kung saan ang saturation vapor pressure ng isang naibigay na likido ay katumbas ng atmospheric pressure. Hangga't kumukulo ang likido, nananatiling pare-pareho ang temperatura nito.

Ang proseso ng pagkulo ay imposible nang walang pakikilahok ng Archimedean buoyant force. Samakatuwid, walang kumukulo sa mga istasyon ng kalawakan sa ilalim ng walang timbang na mga kondisyon, at ang pag-init ng tubig ay humahantong lamang sa pagtaas ng laki ng mga bula ng singaw at ang kanilang kumbinasyon sa isang malaking bula ng singaw sa loob ng isang sisidlan na may tubig.

65. Kritikal na temperatura.

Mayroon ding isang bagay bilang isang kritikal na temperatura, kung ang gas ay nasa temperatura sa itaas ng kritikal na temperatura (indibidwal para sa bawat gas, halimbawa, para sa carbon dioxide tungkol sa 304 K), kung gayon hindi na ito maaaring maging likido, kahit anong pressure ang ilapat dito. Ang kababalaghan na ito ay nangyayari dahil sa ang katunayan na sa kritikal na temperatura ang mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw ng likido ay katumbas ng zero.

Talahanayan 23. Kritikal na temperatura at kritikal na presyon ng ilang mga sangkap

Ano ang ipinahihiwatig ng pagkakaroon ng isang kritikal na temperatura? Ano ang nangyayari sa mas mataas na temperatura?

Ipinapakita ng karanasan na sa mga temperaturang mas mataas kaysa sa kritikal, ang isang substance ay maaari lamang umiral sa isang gas na estado.

Ang pagkakaroon ng isang kritikal na temperatura ay unang itinuro noong 1860 ni Dmitri Ivanovich Mendeleev.

Matapos ang pagtuklas ng kritikal na temperatura, naging malinaw kung bakit sa loob ng mahabang panahon ay hindi posible na gawing likido ang mga gas tulad ng oxygen o hydrogen. Ang kanilang kritikal na temperatura ay napakababa (Talahanayan 23). Upang gawing likido ang mga gas na ito, dapat itong palamigin sa ilalim ng isang kritikal na temperatura. Kung wala ito, ang lahat ng mga pagtatangka na tunawin ang mga ito ay tiyak na mabibigo.

66. Bahagyang presyon. kamag-anak na kahalumigmigan. 67. Mga instrumento para sa pagsukat ng relatibong halumigmig ng hangin.

Ang buhay ng tao, hayop at halaman ay nakasalalay sa konsentrasyon ng singaw ng tubig (humidity) ng atmospera, na malawak na nag-iiba depende sa lugar at panahon. Bilang isang tuntunin, ang singaw ng tubig sa paligid natin ay hindi puspos. Ang relatibong halumigmig ay ang ratio ng presyon ng singaw ng tubig sa puspos na presyon ng singaw sa parehong temperatura, na ipinahayag bilang isang porsyento. Ang isa sa mga aparato para sa pagsukat ng halumigmig ng hangin ay isang psychrometer, na binubuo ng dalawang magkaparehong thermometer, ang isa ay nakabalot sa isang basang tela. Kapag ang kahalumigmigan ng hangin ay mas mababa sa 100%, ang tubig mula sa tela ay sumingaw, at ang thermometer B ay cool, na nagpapakita ng isang mas mababang temperatura kaysa sa A. At mas mababa ang halumigmig ng hangin, mas malaki ang pagkakaiba, Dt, sa pagitan ng mga pagbabasa ng mga thermometer A at B. Gamit ang isang espesyal na psychrometric table, ang pagkakaiba ng temperatura na ito ay maaaring gamitin upang matukoy ang halumigmig ng hangin.

Ang bahagyang presyon ay ang presyon ng isang tiyak na gas na bahagi ng pinaghalong gas, na ibibigay ng gas na ito sa mga dingding ng lalagyan na naglalaman nito, kung ito lamang ang sumasakop sa buong dami ng pinaghalong sa temperatura ng pinaghalong.

Ang bahagyang presyon ay hindi direktang sinusukat, ngunit tinatantya mula sa kabuuang presyon at komposisyon ng pinaghalong.

Ang mga gas na natunaw sa tubig o mga tisyu ng katawan ay nagdudulot din ng presyon dahil ang mga natunaw na molekula ng gas ay nasa random na paggalaw at may kinetic energy. Kung ang isang gas na natunaw sa isang likido ay tumama sa isang ibabaw, tulad ng isang cell membrane, ito ay nagsasagawa ng bahagyang presyon sa parehong paraan tulad ng isang gas sa isang halo ng gas.

Ang P. D. ay hindi direktang masusukat, ito ay kinakalkula batay sa kabuuang presyon at komposisyon ng pinaghalong.

Mga Salik na Tumutukoy sa Halaga ng Bahagyang Presyon ng Gas na Natunaw sa Isang Liquid. Ang bahagyang presyon ng isang gas sa isang solusyon ay tinutukoy hindi lamang sa pamamagitan ng konsentrasyon nito, kundi pati na rin sa solubility coefficient nito, i.e. ilang uri ng mga molekula, gaya ng carbon dioxide, ay pisikal o kemikal na nakakabit sa mga molekula ng tubig, habang ang iba ay tinataboy. Ang relasyong ito ay tinatawag na batas ni Henry at ipinahayag ng sumusunod na formula: Partial pressure = Natunaw na konsentrasyon ng gas / Solubility coefficient.

68. Pag-igting sa ibabaw.

Ang pinaka-kagiliw-giliw na tampok ng mga likido ay ang pagkakaroon ng isang libreng ibabaw. Ang likido, hindi tulad ng mga gas, ay hindi pinupuno ang buong dami ng sisidlan kung saan ito ibinuhos. Ang isang interface ay nabuo sa pagitan ng likido at ng gas (o singaw), na nasa mga espesyal na kondisyon kumpara sa natitirang bahagi ng masa ng likido. Ang mga molekula sa boundary layer ng isang likido, sa kaibahan sa mga molekula sa lalim nito, ay hindi napapalibutan ng iba pang mga molekula ng parehong likido mula sa lahat ng panig. Ang mga puwersa ng intermolecular na interaksyon na kumikilos sa isa sa mga molekula sa loob ng likido mula sa mga kalapit na molekula ay, sa karaniwan, kapwa nabayaran. Anumang molekula sa boundary layer ay naaakit ng mga molekula sa loob ng likido (ang mga puwersang kumikilos sa isang partikular na molekula ng likido mula sa mga molekula ng gas (o singaw) ay maaaring mapabayaan). Bilang resulta, lumilitaw ang ilang resultang puwersa, na nakadirekta nang malalim sa likido. Ang mga molekula sa ibabaw ay iginuhit sa likido sa pamamagitan ng mga puwersa ng intermolecular attraction. Ngunit ang lahat ng mga molekula, kabilang ang mga nasa boundary layer, ay dapat na nasa isang estado ng equilibrium. Ang ekwilibriyong ito ay nakakamit dahil sa ilang pagbaba sa distansya sa pagitan ng mga molekula ng layer sa ibabaw at ng kanilang pinakamalapit na kapitbahay sa loob ng likido. Gaya ng makikita sa fig. 3.1.2, kapag ang distansya sa pagitan ng mga molekula ay bumababa, ang mga salungat na pwersa ay bumangon. Kung ang average na distansya sa pagitan ng mga molekula sa loob ng likido ay katumbas ng r0, kung gayon ang mga molekula ng layer ng ibabaw ay medyo mas siksik, at samakatuwid mayroon silang karagdagang reserba ng potensyal na enerhiya kumpara sa mga panloob na molekula (tingnan ang Fig. 3.1.2). . Dapat itong isipin na, dahil sa napakababang compressibility, ang pagkakaroon ng isang mas makapal na nakaimpake na layer sa ibabaw ay hindi humahantong sa anumang kapansin-pansing pagbabago sa dami ng likido. Kung ang molekula ay gumagalaw mula sa ibabaw patungo sa likido, ang mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan ay gagawa ng positibong gawain. Sa kabaligtaran, upang hilahin ang isang tiyak na bilang ng mga molekula mula sa lalim ng likido hanggang sa ibabaw (i.e., dagdagan ang ibabaw na lugar ng likido), ang mga panlabas na puwersa ay dapat magsagawa ng isang positibong gawain ΔAext, proporsyonal sa pagbabago ΔS ng surface area: ΔAext = σΔS.

Ang coefficient σ ay tinatawag na coefficient ng surface tension (σ > 0). Kaya, ang koepisyent ng pag-igting sa ibabaw ay katumbas ng gawaing kinakailangan upang madagdagan ang ibabaw na lugar ng isang likido sa isang pare-parehong temperatura ng isang yunit.

Sa SI, ang surface tension coefficient ay sinusukat sa joules per square meter (J/m2) o sa newtons per meter (1 N/m = 1 J/m2).

Ito ay kilala mula sa mechanics na ang equilibrium states ng isang system ay tumutugma sa pinakamababang halaga ng potensyal na enerhiya nito. Ito ay sumusunod na ang libreng ibabaw ng likido ay may posibilidad na bawasan ang lugar nito. Para sa kadahilanang ito, ang isang libreng patak ng likido ay tumatagal ng isang spherical na hugis. Ang likido ay kumikilos na parang ang mga puwersa ay kumikilos nang tangential sa ibabaw nito, na binabawasan (nakontrata) ang ibabaw na ito. Ang mga puwersang ito ay tinatawag na mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw.

Ang pagkakaroon ng mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw ay ginagawang ang likidong ibabaw ay parang isang nababanat na nakaunat na pelikula, na may pagkakaiba lamang na ang mga puwersang nababanat sa pelikula ay nakasalalay sa lugar ng ibabaw nito (ibig sabihin, kung paano nababago ang anyo ng pelikula), at ang mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw. hindi nakasalalay sa mga likido sa ibabaw na lugar.

Ang ilang mga likido, tulad ng tubig na may sabon, ay may kakayahang bumuo ng mga manipis na pelikula. Ang lahat ng mga kilalang bula ng sabon ay may tamang spherical na hugis - ito ay nagpapakita rin ng pagkilos ng mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw. Kung ang isang wire frame ay ibinaba sa solusyon ng sabon, ang isa sa mga gilid nito ay palipat-lipat, kung gayon ang kabuuan nito ay tatakpan ng isang pelikula ng likido.

69. Pagbasa.

Alam ng lahat na kung maglalagay ka ng isang patak ng likido sa isang patag na ibabaw, ito ay maaaring kumalat sa ibabaw nito o magkakaroon ng isang bilugan na hugis. Bukod dito, ang laki at convexity (ang halaga ng tinatawag na contact angle) ng isang sessile drop ay tinutukoy ng kung gaano ito basa sa ibinigay na ibabaw. Ang kababalaghan ng basa ay maaaring ipaliwanag tulad ng sumusunod. Kung ang mga molekula ng isang likido ay naaakit sa isa't isa nang mas malakas kaysa sa mga molekula ng isang solidong katawan, ang likido ay may posibilidad na mangolekta sa isang droplet.

Ang isang matinding contact angle ay nangyayari sa isang basa (lyophilic) na ibabaw, habang ang isang mapurol ay nangyayari sa isang non-wettable (lyophobic) na ibabaw.

Ito ay kung paano kumikilos ang mercury sa salamin, tubig sa paraffin o sa isang "mamantika" na ibabaw. Kung, sa kabaligtaran, ang mga molekula ng isang likido ay naaakit sa isa't isa na mas mahina kaysa sa mga molekula ng isang solidong katawan, ang likido ay "idiniin" sa ibabaw at kumakalat sa ibabaw nito. Nangyayari ito sa isang patak ng mercury sa isang zinc plate, o sa isang patak ng tubig sa malinis na baso. Sa unang kaso, sinasabing hindi nababasa ng likido ang ibabaw (ang anggulo ng contact ay mas malaki sa 90°), at sa pangalawang kaso, binabasa ito (ang anggulo ng contact ay mas mababa sa 90°).

Ito ay water-repellent lubricant na tumutulong sa maraming hayop na makatakas mula sa sobrang basa. Halimbawa, ang mga pag-aaral ng mga hayop at ibon sa dagat - mga fur seal, seal, penguin, loon - ay nagpakita na ang kanilang mahinhin na buhok at mga balahibo ay may hydrophobic properties, habang ang mga guard hair ng mga hayop at ang itaas na bahagi ng contour na mga balahibo ng mga ibon ay mahusay na nabasa. may tubig. Bilang resulta, ang isang layer ng hangin ay nilikha sa pagitan ng katawan at tubig ng hayop, na gumaganap ng isang mahalagang papel sa thermoregulation at thermal insulation.

Ngunit ang pagpapadulas ay hindi lahat. Ang istraktura ng ibabaw ay gumaganap din ng isang makabuluhang papel sa hindi pangkaraniwang bagay ng basa. Maaaring mapabuti ng magaspang, lubak-lubak, o buhaghag na lupain ang basa. Alalahanin, halimbawa, ang mga espongha at terry na tuwalya na perpektong sumisipsip ng tubig. Ngunit kung ang ibabaw ay sa una ay "natatakot" sa tubig, kung gayon ang nabuo na kaluwagan ay magpapalubha lamang sa sitwasyon: ang mga patak ng tubig ay magtitipon sa mga gilid at gumulong.

70. Capillary phenomena.

Ang mga capillary phenomena ay tinatawag na pagtaas o pagbagsak ng likido sa mga tubo na may maliit na diameter - mga capillary. Ang mga basang likido ay tumataas sa pamamagitan ng mga capillary, ang mga hindi basang likido ay bumababa.

Sa fig. Ang 3.5.6 ay nagpapakita ng isang capillary tube na may ilang radius r, na ibinababa ng ibabang dulo nito sa isang basang likido na may density ρ. Ang itaas na dulo ng capillary ay bukas. Ang pagtaas ng likido sa capillary ay nagpapatuloy hanggang ang puwersa ng gravity na kumikilos sa haligi ng likido sa capillary ay naging pantay sa modulus sa nagreresultang Fn ng mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw na kumikilos kasama ang hangganan ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng likido at ng ibabaw ng maliliit na ugat: Ft = Fn, kung saan Ft = mg = ρhπr2g, Fн = σ2πr cos θ.

Ito ay nagpapahiwatig:

Larawan 3.5.6.

Pagtaas ng basang likido sa capillary.

Sa kumpletong basa θ = 0, cos θ = 1. Sa kasong ito

Sa kumpletong hindi basa, θ = 180°, cos θ = –1 at, samakatuwid, h< 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Halos binabasa ng tubig ang malinis na ibabaw ng salamin. Sa kabaligtaran, hindi ganap na binabasa ng mercury ang ibabaw ng salamin. Samakatuwid, ang antas ng mercury sa glass capillary ay bumaba sa ibaba ng antas sa sisidlan.

71. Mga mala-kristal na katawan at ang kanilang mga katangian.

Hindi tulad ng mga likido, ang isang solidong katawan ay nagpapanatili hindi lamang sa dami nito, kundi pati na rin sa hugis nito at may malaking lakas.

Ang iba't ibang mga solidong nakatagpo ay maaaring nahahati sa dalawang grupo na malaki ang pagkakaiba sa kanilang mga katangian: mala-kristal at walang hugis.

Mga pangunahing katangian ng mga mala-kristal na katawan

1. Ang mga mala-kristal na katawan ay may isang tiyak na punto ng pagkatunaw, na hindi nagbabago habang natutunaw sa pare-parehong presyon (Larawan 1, kurba 1).

2. Ang mga mala-kristal na katawan ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang spatial na kristal na sala-sala, na isang nakaayos na pag-aayos ng mga molekula, atomo o ion, na umuulit sa buong dami ng katawan (mahabang pagkakasunud-sunod). Para sa anumang kristal na sala-sala, ang pagkakaroon ng naturang elemento ng istraktura nito ay katangian, sa pamamagitan ng paulit-ulit na pag-uulit na kung saan sa espasyo ay maaaring makuha ng isang tao ang buong kristal. Ito ay isang solong kristal. Ang polycrystal ay binubuo ng maraming napakaliit, intergrown solong kristal, na random na naka-orient sa espasyo.