Mga pangunahing kaalamanmolecular physics at thermodynamics
Statistical at thermodynamic na pamamaraan ng pananaliksik. Ang molecular physics at thermodynamics ay mga sangay ng physics kung saan sila nag-aaral macroscopic
mga proseso sa mga katawan na nauugnay sa malaking bilang na nakapaloob sa mga katawan ng mga atomo at molekula. Upang pag-aralan ang mga prosesong ito, ginagamit ang dalawang qualitatively different at mutually complementary method: istatistika (molecular-kinetic) at thermodynamic. Ang una ay sumasailalim sa molecular physics, ang pangalawa - thermodynamics.
Molecular physics - isang sangay ng pisika na nag-aaral ng istruktura at mga katangian ng bagay batay sa mga konseptong molekular na kinetiko, batay sa katotohanang ang lahat ng mga katawan ay binubuo ng mga molekula sa tuluy-tuloy na magulong paggalaw.
Ang ideya ng atomic na istraktura ng bagay ay ipinahayag ng sinaunang pilosopong Griyego na si Democritus (460-370 BC). Ang atomismo ay muling binuhay muli noong ika-17 siglo. at binuo sa mga gawa ng M.V. Lomonosov, na ang mga pananaw sa istraktura ng bagay at thermal phenomena ay malapit sa mga modernong. Ang mahigpit na pag-unlad ng teoryang molekular ay nagsimula noong kalagitnaan ng ika-19 na siglo. at nauugnay sa mga gawa ng German physicist na si R. Clausius (1822-1888), ang English physicist na si J. Maxwell (1831 - 1879) at ang Austrian physicist na si L. Boltzmann (1844-1906).
Ang mga prosesong pinag-aralan ng molecular physics ay ang resulta ng pinagsamang pagkilos ng isang malaking bilang ng mga molekula. Ang mga batas ng pag-uugali ng isang malaking bilang ng mga molekula, bilang mga batas sa istatistika, ay pinag-aralan gamit istatistikal na paraan. Ang pamamaraang ito ay batay sa
na ang mga katangian ng isang macroscopic system ay sa huli ay tinutukoy ng mga katangian ng mga particle ng system, ang mga tampok ng kanilang paggalaw at katamtaman mga halaga ng mga dynamic na katangian ng mga particle na ito (bilis, enerhiya, atbp.). Halimbawa, ang temperatura ng isang katawan ay tinutukoy ng bilis ng random na paggalaw ng mga molekula nito, ngunit dahil sa anumang sandali ng iba't ibang mga molekula ay may iba't ibang bilis, maaari lamang itong maipahayag sa pamamagitan ng average na halaga ng bilis ng paggalaw ng mga molekula. Hindi mo maaaring pag-usapan ang temperatura ng isang molekula. Kaya, ang mga macroscopic na katangian ng mga katawan ay may pisikal na kahulugan lamang sa kaso Malaking numero mga molekula.
Thermodynamics- isang sangay ng pisika na nag-aaral ng mga pangkalahatang katangian ng macroscopic system sa isang estado ng thermodynamic equilibrium at ang mga proseso ng paglipat sa pagitan ng mga estadong ito. Hindi isinasaalang-alang ng Thermodynamics ang mga microprocess na sumasailalim sa mga pagbabagong ito. Ito thermodynamic na pamamaraan iba sa istatistika. Nakabatay ang Thermodynamics sa dalawang prinsipyo - mga pangunahing batas na itinatag bilang resulta ng generalization ng eksperimentong data.
Ang saklaw ng aplikasyon ng thermodynamics ay mas malawak kaysa sa molecular kinetic theory, dahil walang mga lugar ng physics at chemistry kung saan hindi magagamit ang thermodynamic method. Gayunpaman, sa kabilang banda, ang thermodynamic na pamamaraan ay medyo limitado: ang thermodynamics ay walang sinasabi tungkol sa mikroskopikong istraktura ng bagay, ang mekanismo ng mga phenomena, ngunit nagtatatag lamang ng mga koneksyon sa pagitan ng macroscopic.
mga katangian ng sangkap. Molecular kinetic theory at thermodynamics ay umakma sa isa't isa, na bumubuo ng isang solong kabuuan, ngunit naiiba sa iba't ibang pamamaraan ng pananaliksik.
Ang Thermodynamics ay tumatalakay sa sistemang thermodynamic- isang hanay ng mga macroscopic na katawan na nakikipag-ugnayan at nagpapalitan ng enerhiya kapwa sa kanilang mga sarili at sa iba pang mga katawan (ang panlabas na kapaligiran). Ang batayan ng thermodynamic method ay ang pagtukoy sa estado ng isang thermodynamic system. Nakatakda ang estado ng system thermodynamic na mga parameter (mga parameter ng estado) - isang hanay ng mga pisikal na dami na nagpapakilala sa mga katangian ng isang thermodynamic system. Karaniwan, pinipili ang temperatura, presyon at tiyak na volume bilang mga parameter ng estado.
Ang temperatura ay isa sa mga pangunahing konsepto na gumaganap ng mahalagang papel hindi lamang sa thermodynamics, kundi pati na rin sa pisika sa pangkalahatan. Temperatura- isang pisikal na dami na nagpapakilala sa estado ng thermodynamic equilibrium ng isang macroscopic system. Alinsunod sa desisyon ng XI General Conference on Weights and Measures (1960), dalawang sukatan ng temperatura lamang ang kasalukuyang magagamit - thermodynamic at internasyonal na praktikal, nagtapos ayon sa pagkakabanggit sa Kelvin (K) at degrees Celsius (°C).
Sa International Practical Scale nagyeyelo at kumukulo na temperatura ng tubig sa isang presyon ng 1.013 10 5 Pa, ayon sa pagkakabanggit, 0 at 100 ° C (ang tinatawag na reference point).
Thermodynamic na sukat ng temperatura ay tinutukoy ng isang reference point, na kung saan ay kinuha bilang triple point ng tubig(ang temperatura kung saan ang yelo, tubig at puspos na singaw sa presyon na 609 Pa ay nasa thermodynamic equilibrium). Ang temperatura ng puntong ito sa thermodynamic scale ay 273.16 K (eksakto). Degree Celsius ay katumbas ng Kelvin. Sa thermodynamic scale, ang freezing point ng tubig ay 273.15 K (sa parehong presyon tulad ng sa International Practical Scale), samakatuwid, ayon sa kahulugan, thermodynamic temperature at temperatura sa International Practical Scale ay nauugnay sa ratio na T = 273.15 + t . Temperatura T=0 ay tinatawag walang kelvin. Ang pagsusuri sa iba't ibang proseso ay nagpapakita na ang 0 K ay hindi matamo, bagama't ang paglapit dito nang mas malapit hangga't ninanais ay posible.
Tiyak na damiv ay ang volume bawat yunit ng masa. Kapag ang katawan ay homogenous, ibig sabihin, ang density nito =const, kung gayon v=V/m= 1/. Dahil sa pare-pareho ang masa ang tiyak na dami ay proporsyonal sa kabuuang dami, ang mga macroscopic na katangian ng isang homogenous na katawan ay maaaring mailalarawan sa dami ng katawan.
Maaaring magbago ang mga setting ng status ng system. Ang anumang pagbabago sa isang thermodynamic system na nauugnay sa isang pagbabago sa hindi bababa sa isa sa mga thermodynamic parameter nito ay tinatawag prosesong thermodynamic. Ang macroscopic system ay nasa thermodynamic equilibrium, kung ang estado nito ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon (pinapalagay na ang mga panlabas na kondisyon ng sistemang isinasaalang-alang ay hindi nagbabago).
Kabanata 8
Molecular kinetic theory ng mga ideal na gas
§ 41. Mga eksperimental na batas ng ideal na gas
Sa molecular kinetic theory na ginagamit nila idealized na modeloperpektong gas, Ayon sa:
1) ang intrinsic na dami ng mga molekula ng gas ay bale-wala kumpara sa dami ng lalagyan;
2) walang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ng gas;
3) ang mga banggaan ng mga molekula ng gas sa bawat isa at sa mga dingding ng sisidlan ay ganap na nababanat.
Ang perpektong modelo ng gas ay maaaring gamitin sa pag-aaral ng mga tunay na gas, dahil sa ilalim ng mga kondisyon na malapit sa normal
maliit (halimbawa, oxygen at helium), pati na rin sa mababang presyon at mataas na temperatura ay malapit sa kanilang mga ari-arian sa isang perpektong gas. Bilang karagdagan, sa pamamagitan ng paggawa ng mga pagwawasto na isinasaalang-alang ang intrinsic volume ng mga molekula ng gas at ang kumikilos na mga puwersa ng molekular, ang isa ay maaaring magpatuloy sa teorya ng mga tunay na gas.
Sanay na paraan, bago pa man ang pagdating ng molecular kinetic theory, isang buong serye ng mga batas ang itinatag na naglalarawan sa pag-uugali ng mga ideal na gas, na ating isasaalang-alang.
BatasBoyle - Mariotta : para sa isang naibigay na masa ng gas sa isang pare-parehong temperatura, ang produkto ng presyon ng gas at ang dami nito ay isang pare-parehong halaga:
pV = const(41.1) sa T= const, m=const.
Curve na naglalarawan ng ugnayan sa pagitan ng mga dami R At V, Ang pagkilala sa mga katangian ng isang sangkap sa isang pare-parehong temperatura ay tinatawag isotherm. Ang mga isotherm ay mga hyperbola na matatagpuan sa graph, mas mataas ang temperatura kung saan nangyayari ang proseso (Larawan 60).
BatasBakla Lussac : 1) ang dami ng isang naibigay na masa ng gas sa pare-pareho ang presyon ay nagbabago nang linear sa temperatura:
V=V 0 ( 1+ t)(41.2) sa p= const, m= const;
2) ang presyon ng isang naibigay na masa ng gas sa isang pare-pareho ang dami ay nagbabago nang linear sa temperatura:
p = p 0 ( 1+ t)(41.3) sa V=const, m=const.
Sa mga equation na ito t- temperatura sa sukat ng Celsius, R 0 At V 0 - presyon at volume sa 0°C, koepisyent =1/273.15 K -1.
Proseso, Ang dumadaloy sa pare-parehong presyon ay tinatawag isobaric. Sa diagram sa mga coordinate V,t(Larawan 61) ang prosesong ito ay inilalarawan ng isang tuwid na linya na tinatawag isobar. Proseso, Ang pag-agos sa isang pare-parehong dami ay tinatawag isochoric. Sa diagram sa mga coordinate R,t(Larawan 62) ito ay inilalarawan ng isang tuwid na linya na tinatawag isochore.
Mula sa (41.2) at (41.3) sumusunod na ang mga isobar at isochores ay nagsalubong sa axis ng temperatura sa punto t=-1/=-273.15 °C, tinutukoy mula sa kundisyong 1+t=0. Kung ililipat mo ang reference point sa puntong ito, pagkatapos ay magkakaroon ng transition sa Kelvin scale (Fig. 62), mula sa kung saan
T=t+ 1/ .
Sa pamamagitan ng paglalagay ng thermodynamic temperature sa mga formula (41.2) at (41.3), ang mga batas ng Gay-Lussac ay maaaring bigyan ng mas madaling paraan:
V=V 0 (1+ t)=V 0 = v 0 t,
p=p 0 (1+ t)=p 0 =p 0 T, o
V 1 /V 2 = T 1 /T 2 (41.4)
na may p = const, m = const,
R 1 /R 2 = T 1 /T 2 (41.5) sa V=const, m=const,
kung saan ang mga indeks 1 at 2 ay tumutukoy sa mga arbitrary na estado na nakahiga sa parehong isobar o isochore.
BatasAvogadro : ang mga moles ng anumang mga gas sa parehong temperatura at presyon ay sumasakop sa parehong mga volume. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang volume na ito ay 22.41 10 -3 m 3 /mol.
Sa pamamagitan ng kahulugan, ang isang nunal ng iba't ibang mga sangkap ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula, na tinatawag na Ang pare-pareho ni Avogadro:
n a = 6.022 10 23 mol -1.
BatasDalton : ang presyon ng isang halo ng mga ideal na gas ay katumbas ng kabuuan ng mga bahagyang presyon ng mga gas na pumapasok dito, i.e.
p=p 1 +p 2 +... +p n ,
saan p 1 ,p 2 , ..., p n- bahagyang presyon- ang presyon na ibibigay ng mga gas ng pinaghalong kung sila lamang ang sumasakop sa dami ng katumbas ng dami ng pinaghalong sa parehong temperatura.
2) walang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ng gas;
3) ang mga banggaan ng mga molekula ng gas sa bawat isa at sa mga dingding ng sisidlan ay ganap na nababanat;
4) ang oras ng banggaan ng mga molekula sa bawat isa ay bale-wala kumpara sa libreng oras ng paglalakbay ng mga molekula.
Isaalang-alang natin ang mga eksperimentong batas na naglalarawan sa pag-uugali ng isang perpektong gas:
p 1) Batas ng Boyle-Mariotte: para dito
masa ng gas sa pare-pareho ang temperatura pro-
ang produkto ng presyon ng gas at ang dami nito ay
permanenteng pagbabalatkayo:
pV= const. (9.1.1)
V Ang isang proseso na nagaganap sa isang pare-parehong temperatura ay tinatawag isothermal. Isang kurba na naglalarawan ng ugnayan sa pagitan ng para-
metro p At V Ang pagkilala sa estado ng isang gas sa pare-pareho ang temperatura ay tinatawag isotherm(Larawan 9.1.1).
2) Batas ni Gay-Lussac: dami ng ibinigay V
Ang masa ng gas sa pare-pareho ang presyon ay nagbabago nang linear sa temperatura.
273.15 1 K − 1 .
Ang isang proseso na nagaganap sa pare-pareho ang presyon ay tinatawag isobaric. Sa diagram sa mga coordinate V,T ang prosesong ito ay inilalarawan ng isang tuwid na linya na tinatawag isobar(Larawan 9.1.2).
3) batas ni Charles: Ang presyon ng isang naibigay na masa ng gas sa pare-pareho ang dami ay nag-iiba nang linear sa temperatura.
m 3 / mol. Ang isang nunal ng iba't ibang mga sangkap ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula, katumbas ng Ang pare-pareho ni Avogadro: N A = 6.02 · 10 23 mol − 1.
5) Batas ni Dalton: ang presyon ng pinaghalong mga ideal na gas ay katumbas ng kabuuan
Bahagyang presyon− ang presyon na ibibigay ng isang gas na kasama sa isang pinaghalong gas kung ito lamang ang sumasakop sa volume na katumbas ng volume ng pinaghalong sa parehong temperatura.
Ang estado ng isang tiyak na masa ng gas ay tinutukoy ng tatlong thermodynamic na mga parameter: presyon, dami at temperatura, sa pagitan ng kung saan mayroong isang relasyon na tinatawag equation ng estado f(p,V,T) = 0, kung saan ang bawat variable ay isang function ng dalawang iba pa. Ang French physicist at engineer na si Clapeyron, na pinagsasama ang mga batas ni Boyle-Mariotte, Charles at Gay - Lussac, ay nagmula perpektong gas equation ng estado(Clapeyron equation): para sa isang naibigay na masa ng gas ang halaga ay
ranggo pV/T nananatiling pare-pareho, i.e.
| pV | = const. | (9.1.5) | |
| T | |||
Pinagsama ni Mendeleev D.I. ang Clapeyron equation sa Avogadro's law, na iniuugnay ang Clapeyron equation sa isang mole ng gas at gamit ang molar volume Vm. Ayon sa batas ni Avogadro, sa parehong presyon at temperatura, ang mga moles ng lahat ng mga gas ay sumasakop sa parehong dami ng molar, kaya ang pare-pareho ng gas ay magiging pareho para sa lahat ng mga gas. Ang pare-parehong karaniwan sa lahat ng mga gas ay itinalaga R= = 8.31 J/(kg K) at tinawag pare-pareho ang unibersal na gas. Kaya, ang Clapeyron equation ay kinuha ang form
saan ν = M m− dami ng sangkap; m− masa ng gas; M− molar mass
Molar mass ay tinatawag na mass ng 1 mole ng isang substance, at ito ay katumbas ng
Gumagamit din sila ng isa pang anyo ng equation ng estado ng isang ideal na gas, na nagpapakilala sa Boltzmann constant k = R/N A = 1.38 · 10 − 23 J/K:
| pV=ν RT⇒pV=ν N A kT⇒pV=NkT | ⇒ | ||||||
| ⇒p= | N | kT⇒p=nkT, | (9.1.10) | ||||
| V | |||||||
| saan n = N/V− konsentrasyon ng mga molekula ng gas. | |||||||
| Ngayon isaalang-alang ang isang perpektong gas at op- | |||||||
| S | binabawasan namin ang presyon ng gas batay sa molekular | ||||||
| r | teoryang kinetiko. Isipin natin iyon | ||||||
| mυ x | ang mga molekula ay nakapaloob sa isang hugis-parihaba na lalagyan, | ||||||
| na may lugar ang mga mukha S, at ang haba nito | |||||||
| ang mga gilid ay pantay l. Ayon sa modelong ito, presyon | |||||||
| gas sa mga dingding ng sisidlan dahil sa banggaan | |||||||
| pakikipag-ugnayan ng mga molekula sa kanila. Isaalang-alang ang pader | |||||||
| l | x | lugar S sa kaliwang bahagi ng sisidlan at alamin | |||||
| ano ang mangyayari kapag tumama ang isang molekula | |||||||
| kanin. 9.1.4 | tungkol sa kanya. Ang molekula na ito ay kumikilos sa dingding, at | ||||||
ang pader, sa turn, ay kumikilos sa molekula na may puwersa na katumbas ng magnitude at kabaligtaran sa direksyon. Ang magnitude ng puwersang ito, ayon sa ikalawang batas ni Newton, ay katumbas ng rate ng pagbabago sa momentum ng molekula, i.e.
Ang molekula na ito ay babangga sa dingding ng maraming beses, at ang mga banggaan ay magaganap pagkatapos ng tagal ng panahon na kinakailangan para sa molekula na tumawid sa lalagyan at bumalik,
| ibig sabihin, distansya ng paglalakad 2 l. Pagkatapos 2 l = υ x | t, saan | ||||||||||
| t= 2l/υ x. | (9.1.13) | ||||||||||
| Sa kasong ito, ang average na puwersa ay katumbas ng | |||||||||||
| p | 2 m υ | x | m υ 2 | ||||||||
| F= | = | = | 0 x . | (9.1.14) | |||||||
| t | 2l | υ x | |||||||||
| l |
Habang gumagalaw pabalik-balik sa pamamagitan ng sisidlan, ang molekula ay maaaring bumangga sa itaas at gilid na mga dingding ng sisidlan, ngunit ang projection ng momentum nito papunta sa axis. baka sa parehong oras ay nananatiling hindi nagbabago (dahil ang epekto ay ganap na nababanat). Upang kalkulahin ang puwersa na kumikilos sa bahagi ng lahat ng mga molekula sa sisidlan, ibubuod namin ang mga kontribusyon ng bawat isa sa kanila.
Para sa anumang bilis ang kaugnayan υ 2 = υ 2 ay humahawak x+ υ 2 y+ υ 2 z, o
υ 2 = υ 2 x+ υ 2 y+ υ 2 z. Dahil magulo ang paggalaw ng mga molekula, ang lahat ng direksyon ng paggalaw ay pantay at υ 2 x= υ 2 y= υ 2 z. ibig sabihin
Molecular physics at thermodynamics - mga sangay ng pisika kung saan pinag-aaralan ang mga proseso ng macroscopic (parameter) sa mga katawan, na nauugnay sa isang malaking bilang ng mga atomo at molekula na nakapaloob sa mga katawan.
Dalawang pamamaraan ang ginagamit upang pag-aralan ang mga prosesong ito: istatistika(molecular kinetic) at thermodynamic.
Pinag-aaralan ng molecular physics ang istruktura at katangian ng matter batay sa molecular kinetic concepts batay sa katotohanang:
1) lahat ng katawan ay binubuo ng mga molekula
2) ang mga molekula ay patuloy na gumagalaw at random
3) may mga puwersa ng pagkahumaling at pagtanggi sa pagitan ng mga molekula - intermolecular pwersa.
Istatistika Ang pamamaraan ay batay sa katotohanan na ang mga katangian ng isang macroscopic system ay sa huli ay tinutukoy ng mga katangian ng mga particle ng system.
Thermodynamics – pag-aaral Pangkalahatang pag-aari macroscopic system sa isang estado ng thermodynamic equilibrium, at ang mga proseso ng paglipat sa pagitan ng mga estado na ito at hindi isinasaalang-alang ang mga microprocesses na sumasailalim sa mga pagbabagong ito. Ito ay kung paano naiiba ang thermodynamic method sa statistical method. Ang batayan ng thermodynamic method ay upang matukoy ang estado ng isang thermodynamic system.
Thermodynamic system– isang hanay ng mga macroscopic na katawan na nakikipag-ugnayan at nagpapalitan ng enerhiya sa pagitan nila at ng panlabas na kapaligiran.
Ang estado ng system ay tinutukoy ng mga thermodynamic na parameter: p, V, T.
Dalawang sukat ng temperatura ang ginagamit: Kelvin at Celsius.
T = t + 273 0- relasyon sa pagitan ng mga temperatura t At T
saan t- sinusukat sa Celsius 0 C; T- sinusukat sa kelvins SA.
Sa molecular kinetic theory, ang perpektong modelo ng gas ay ginagamit, ayon sa kung saan:
Ang intrinsic na dami ng mga molekula ng gas ay bale-wala kumpara sa dami ng lalagyan
Walang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ng gas
Ang mga banggaan ng mga molekula ng gas sa bawat isa at sa mga dingding ng lalagyan ay ganap na nababanat.
Ang estado ng isang perpektong gas ay nailalarawan sa pamamagitan ng 3 mga parameter: p, V, T.
- Mendeleev - Clayperon equation
o ang ideal na gas equation ng estado
Dito: - dami ng sangkap [nunal]
R = 8.31 - pare-pareho ang unibersal na gas
Ang ilang mga batas na naglalarawan sa pag-uugali ng mga ideal na gas ay naitatag sa eksperimentong paraan.
Isaalang-alang ang mga batas na ito:
1) T– const – isothermal na proseso
R
T– lumalaki pV = const-
Batas Boyle–Mariotte
2) 
p = const- proseso ng isobaric
p 2 -const- Batas ni Gay-Lussac
p 1 p 2
p 1 > p 2
3) V– const – proseso ng isochoric
R
V 1 - batas ni Charles
V 1 >V 2
4) Batas ni Avogadro: ang mga moles ng anumang gas sa parehong temperatura at presyon ay may parehong volume.
Sa ilalim ng normal na kondisyon: V = 22.4×10 -3 m 3 /mol
SA 1 nunal Ang iba't ibang mga sangkap ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula, na tinatawag na Ang pare-pareho ni Avogadro
N A = 6.02×10 23 mol -1
5) Batas ni Dalton: ang presyon ng pinaghalong mga ideal na gas ay katumbas ng kabuuan bahagyang presyon, mga gas na pumapasok dito.
p = p 1 + p 2 + . . . + p n – batas ni Dalton
saan p 1 , p 2 , . . . p n- bahagyang presyon.
- Boltzmann constant k = 1.38 ×10 -23 J/K
Sa parehong temperatura at presyon, naglalaman ang lahat ng mga gas sa bawat dami ng yunit parehong numero mga molekula.
Bilang ng mga molekula na nakapaloob sa 1 m 3 gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay tinatawag Numero ng Loschmidt N L = 2.68 × 10 25 m 3
Normal na kondisyon: р 0 = 1.013×10 3 Pa
V 0 = 22.4 × 10 -3 m 3 /mol
T 0 = 273 K
R = 8.31 J/molK
Batay sa paggamit ng mga pangunahing prinsipyo ng molecular kinetic theory, nakuha ang isang equation na nagpapahintulot sa isa na kalkulahin ang presyon ng gas kung kilala m- masa ng isang molekula ng gas, average na halaga ng parisukat ng bilis ikaw 2 at konsentrasyon n mga molekula.
tapos- unang corollary mula sa pangunahing MKT equation
- molekular na konsentrasyon
Ang temperatura ay isang sukatan ng average na kinetic energy ng mga molekula.
tapos- pangalawang corollary mula sa pangunahing MKT equation
Ngayon isulat natin - ibig sabihin ng ugat na parisukat na bilis ng mga molekula
Ang arithmetic average na bilis ng paggalaw ng mga molekula ay tinutukoy ng formula
Ang mga molekula, na gumagalaw nang random, ay patuloy na nagbabanggaan sa isa't isa. Sa pagitan ng dalawang magkasunod na banggaan, ang mga molekula ay naglalakbay sa isang tiyak na landas na tinatawag haba ng libreng landas.
Ang libreng landas ay nagbabago sa lahat ng oras, kaya dapat nating pag-usapan katamtamang haba libreng pagtakbo
Layunin ng aralin: Subukan ang kaalaman ng mga mag-aaral at tukuyin ang antas ng karunungan ng materyal sa paksang ito.
Sa panahon ng mga klase
Oras ng pag-aayos.
Pagpipilian -1 (1st level)
1. Kalkulahin ang molecular mass ng oxygen – O₂. (Sagot: 32 10 -3 kg/mol)
2. Mayroong 80 g ng oxygen, kalkulahin ang bilang ng mga moles sa loob nito. (Sagot: 2.5 moles)
3. Kalkulahin ang presyon ng gas sa mga dingding ng silindro kung alam na naglalaman ito ng propane
(C3H4) na may volume na 3000 l sa temperatura na 300 K. Ang dami ng substance ng gas na ito ay
140 mol. (Sagot: 116kPa)
4. Ano ang sanhi ng Brownian motion?
5. Ipinapakita ng figure ang paglipat ng isang ideal na gas mula sa state 1 hanggang state 2.
A) Bigyan ng pangalan ang proseso ng paglipat. B) Magpakita ng graph ng proseso sa mga coordinate ng PT at VT.
0 2 V
Pagpipilian – 2 (1st level)
1. Kalkulahin ang molecular mass ng tubig – H₂O. (Sagot: 18 10-3 kg/mol)
2. Mayroong 200 g ng tubig sa isang baso. Hanapin ang bilang ng mga moles ng tubig. (Sagot: 11.1 moles)
3. Ang isang tangke ay naglalaman ng nitrogen na tumitimbang ng 4 kg sa temperatura na 300 K at presyon na 4 105 Pa.
Hanapin ang dami ng nitrogen.
4. Bakit sinasakop ng gas ang buong volume na ibinigay dito?
5. Ipinapakita ng figure ang paglipat ng isang ideal na gas mula sa state 1 hanggang state 2.
A) Bigyan ng pangalan ang proseso ng paglipat. B) Magpakita ng graph ng proseso sa RT at VT coordinate Oh.
Pagpipilian -1 (2nd level)
1. Tukuyin ang mass ng 1022 nitrogen molecules.
Solusyon. m = m₀ N = M N/NA; m = 4.7 (kg)
2. Temperatura ng hydrogen 25˚С. Kalkulahin ang density nito sa normal presyon ng atmospera.
Solusyon. ρ = P M/ RT = 81 (g/cm³)
3. Ang mga bombilya ng mga electric lamp ay puno ng inert gas sa pinababang presyon at temperatura. Ipaliwanag kung bakit.
4. Sa RT coordinate system, ipinapakita ang isang graph ng mga pagbabago sa estado ng ideal gas.
A) Bigyan ng pangalan ang bawat transition.
B) Iguhit ang mga transition sa PV at VT coordinate.
5. Depende sa oras ng taon, may pagkakaiba sa masa ng hangin na nasa loob ng silid. Sa tag-araw ang temperatura ng hangin ay 40˚С, at sa taglamig - 0˚С sa normal na presyon ng atmospera. Molar mass hangin 29·10-3 kg/mol. Hanapin ang pagkakaiba sa masa ng hangin.
P V = m R T/ M; m1 = P V M/R T1; m2 = P V M/R T2; Δm = m₁ – m₂;
Δm = P V M/R (1/T1 – 1/T2); Δm = 8.2 (kg)
Pagpipilian -2 (2nd level)
N = γ NA = m NA/M; N = 3.3 1012 (mga molekula)
2. Ang nitrogen ay nasa saradong sisidlan na may kapasidad na 5 litro at may masa na 5 g Ito ay pinainit mula 20˚C hanggang 40˚C. Kalkulahin ang nitrogen pressure bago at pagkatapos ng pag-init.
Solusyon. P1 V = m RT/ M; P1 = m RT/ VM; P1 = 8.7 (Pa)
P₁/P₂ = T₁/T₂; P₂ = P₁ T₂/T₁; P₂ = 9.3·104 (Pa)
3. Bakit ang mga inner tube ng gulong ng kotse ay nabobomba sa mas mataas na presyon sa taglamig kaysa sa tag-araw?
4. Sa RT coordinate system, inilalarawan ang isang graph ng mga pagbabago sa estado ng ideal gas.
P 4 A) Bigyan ng pangalan ang bawat transition.
B) Iguhit ang mga transition sa mga coordinate
Kasama sa manwal na ito ang mga pagsubok para sa pagpipigil sa sarili, pansariling gawain, mga multi-level na pagsubok.
Ang mga iminungkahing didactic na materyales ay pinagsama-sama nang buo alinsunod sa istraktura at pamamaraan ng mga aklat-aralin ni V. A. Kasyanov na "Physics. Isang pangunahing antas ng. ika-10 baitang" at "Physics. Advanced na antas. Grade 10".
Mga halimbawa ng mga gawain:
TS 1. Paggalaw. Bilis.
Uniform linear na paggalaw
Opsyon 1
1. Sa paglipat ng pantay, ang isang siklista ay naglalakbay ng 40 m sa loob ng 4 na segundo. Gaano kalayo ang kanyang lalakbayin kapag gumagalaw sa parehong bilis sa loob ng 20 s?
A. 30 m. B. 50 m.
2. Ang Figure 1 ay nagpapakita ng graph ng paggalaw ng isang nakamotorsiklo. Tukuyin mula sa graph ang distansya na sakop ng nakamotorsiklo sa pagitan ng oras mula 2 hanggang 4 s.
A. 6m. B. 2 m. C. 10 m.
3. Ipinapakita ng Figure 2 ang mga graph ng paggalaw ng tatlong katawan. Alin sa mga graph na ito ang tumutugma sa paggalaw sa mas mataas na bilis?
A. 1. B. 2. C. 3.
4. Gamit ang motion graph na ipinakita sa Figure 3, tukuyin ang bilis ng katawan.
A. 1 m/s. B. 3 m/s. V. 9 m/s.
5. Dalawang sasakyan ang gumagalaw sa kalsada na may pare-pareho ang bilis 10 at 15 m/s. Ang unang distansya sa pagitan ng mga kotse ay 1 km. Tukuyin kung gaano katagal bago mahabol ng pangalawang kotse ang una.
A. 50 s. B. 80 p. V. 200 p.
Paunang Salita.
MGA PAGSUSULIT SA SELF-CONTROL
TS-1. Gumagalaw. Bilis.
Uniform straight motion.
TS-2. Straight-line na paggalaw na may patuloy na acceleration
TS-3. Libreng pagkahulog. Ballistic na paggalaw.
TS-4. Kinematics ng panaka-nakang paggalaw.
TS-5. Mga batas ni Newton.
TS-6. Mga puwersa sa mekanika.
TS-7. Paglalapat ng mga batas ni Newton.
TS-8. Batas ng konserbasyon ng momentum.
TS-9. Trabaho ng puwersa. kapangyarihan.
TS-10. Potensyal at kinetic na enerhiya.
TS-11. Batas ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya.
TS-12. Ang paggalaw ng mga katawan sa isang gravitational field.
TS-13. Dynamics ng libre at sapilitang vibrations.
TS-14. Relativistikong mekanika.
TS-15. Molekular na istraktura ng bagay.
TS-16. Temperatura. Basic equation ng molecular kinetic theory.
TS-17. Clapeyron-Mendeleev equation. Isoprocesses.
TS-18. Panloob na enerhiya. Trabaho ng gas sa panahon ng isoprocesses. Unang batas ng thermodynamics.
TS-19. Mga makinang pampainit.
TS-20. Pagsingaw at paghalay. puspos na singaw. Halumigmig ng hangin. kumukulong likido.
TS-21. Pag-igting sa ibabaw. Basa, capillarity.
TS-22. Pagkikristal at pagtunaw ng mga solido.
TS-23. Mga mekanikal na katangian ng solids.
TS-24. Mechanical at sound waves.
TS-25. Batas ng konserbasyon ng bayad. Batas ng Coulomb.
TS-26. Lakas ng electrostatic field.
TS-27. Trabaho ng mga puwersa ng electrostatic field. Electrostatic field potensyal.
TS-28. Mga dielectric at conductor sa isang electrostatic field.
TS-29. Kapasidad ng kuryente ng isang nakahiwalay na konduktor at kapasitor. Electrostatic field na enerhiya.
PANSARILING GAWAIN
SR-1. Uniform straight motion.
SR-2. Rectilinear motion na may patuloy na acceleration.
SR-3. Libreng pagkahulog. Ballistic na paggalaw.
SR-4. Kinematics ng panaka-nakang paggalaw.
SR-5. Mga batas ni Newton.
SR-6. Mga puwersa sa mekanika.
SR-7. Paglalapat ng mga batas ni Newton.
SR-8. Batas ng konserbasyon ng momentum.
SR-9. Trabaho ng puwersa. kapangyarihan.
SR-9. Trabaho ng puwersa. kapangyarihan.
SR-10. Potensyal at kinetic na enerhiya. Batas ng konserbasyon ng enerhiya.
SR-11. Ganap na hindi nababanat at ganap na nababanat na banggaan.
SR-12. Ang paggalaw ng mga katawan sa isang gravitational field.
SR-13. Dynamics ng libre at sapilitang vibrations.
SR-14. Relativistikong mekanika.
SR-15. Molekular na istraktura ng bagay.
SR-16. Temperatura. Basic equation ng molecular kinetic theory.
SR-17. Clapeyron-Mendeleev equation. Isoprocesses.
SR-18. Panloob na enerhiya. Trabaho ng gas sa panahon ng isoprocesses.
SR-19. Unang batas ng thermodynamics.
SR-20. Mga makinang pampainit.
SR-21. Pagsingaw at paghalay. puspos na singaw. Halumigmig ng hangin.
SR-22. Pag-igting sa ibabaw. Basa, capillarity.
SR-23. Pagkikristal at pagtunaw ng mga solido. Mga mekanikal na katangian ng solids.
SR-24. Mechanical at sound waves.
SR-25. Batas ng konserbasyon ng bayad. Batas ng Coulomb.
SR-26. Lakas ng electrostatic field.
SR-27. Trabaho ng mga puwersa ng electrostatic field. Potensyal.
SR-28. Mga dielectric at conductor sa isang electrostatic field.
SR-29. Kapasidad ng kuryente. Electrostatic field na enerhiya
MGA TEST PAPER
KR-1. Rectilinear na paggalaw.
KR-2. Libreng pagkahulog ng mga katawan. Ballistic na paggalaw.
KR-3. Kinematics ng panaka-nakang paggalaw.
KR-4. Mga batas ni Newton.
KR-5. Paglalapat ng mga batas ni Newton.
KR-6. Batas ng konserbasyon ng momentum.
KR-7. Batas ng konserbasyon ng enerhiya.
KR-8. Molecular kinetic theory ng ideal gas
KR-9. Thermodynamics.
KR-10. Pinagsama-samang estado ng bagay.
KR-11. Mechanical at sound waves.
KR-12. Mga puwersa ng electromagnetic na pakikipag-ugnayan ng mga nakatigil na singil.
KR-13. Enerhiya ng electromagnetic na pakikipag-ugnayan ng mga nakatigil na singil.
MGA SAGOT
Mga pagsubok para sa pagpipigil sa sarili.
Pansariling gawain.
Mga test paper.
Bibliograpiya.
Libreng pag-download e-libro sa isang maginhawang format, panoorin at basahin:
I-download ang aklat na Physics, grade 10, didactic na materyales para sa mga aklat-aralin Kasyanova V.A., Maron A.E., 2014 - fileskachat.com, mabilis at libreng pag-download.
- Physics, grade 10, basic level, textbook, Kasyanov V.A., 2014