Физика в задачах. Материалы к разделу "Молекулярная физика"

МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА. Теоретический материал

Основные положения молекулярно-кинетической теории и их опытное обоснование. Броуновское движение. Масса и размер молекул. Постоянная Авогадро. Характер движения молекул в газах, жидкостях и твердых телах.

Тепловое равновесие. Температура и ее физический смысл. Шкала температур Цельсия.

Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Средняя кинетическая энергия молекул и температура. Постоянная Больцмана. Абсолютная температурная шкала.

Уравнение Клайперона – Менделеева (уравнение состояния идеального газа). Универсальная газовая постоянная. Изотермический, изохорный и изобарный процессы.

Вопросы к теоретическому материалу


1.Что такое молекула?
2.Чем отличается молекула от атома?
3.Что называют грамм молекулой (молем) вещества?
4.Каков физический смысл числа Авогадро?
5.В чем состоит закон Авогадро?
6.Что такое вакуум?
7.Что такое длина свободного пробега молекул?
8.Какова природа сил взаимодействия между молекулами?
9.Как зависят силы взаимодействия между молекулами от расстояния между ними?
10.Какое движение называют броуновским?
11.Что такое диффузия?
12.Можно ли экспериментально обнаружить диффузию в твердых телах?
13.Какие эксперименты подтверждают, что между молекулами имеется свободное пространство?
14.Какие опыты показывают различия в размерах и массе молекул?
15.Как измерить скорость движения молекул газа?
16.Какую систему молекул называют идеальным газом?
17.Что такое постоянная Больцмана?
18.Что такое абсолютная температурная шкала?
19.Можно ли говорить о температуре одной молекулы?
20.Как зависит давление неизменной массы газа от температуры?
21.Как объяснить закон Шарля с точки зрения молекулярно-кинетической теории?
22.Какие условия называются нормальными для газа?
23.Что такое изотермический, изобарический, изохорический процессы?
24.Всегда ли при расширении газа его температура уменьшается?
25.На каких физических явлениях основано измерение температуры?

Методика решения задач

Задачи на расчет параметров состояния газов можно разделить на две группы. Первую группу составляют задачи, оперирующие характеристиками отдельных молекул. В них требуется либо найти непосредственно эти характеристики (среднюю скорость, размер, кинетическую энергию и т.д.), либо определить параметры состояния идеального газа (температуру, давление, объем) с использованием вышеупомянутых характеристик отдельных молекул. Основой решения задач этой группы является основное уравнение молекулярно-кинетической теории, законы Авогадро и Дальтона.

Вторую группу составляют задачи на газовые законы, в которых характеристики отдельных молекул не рассматриваются, а речь идет о взаимосвязи изменения параметров состояния идеального газа (температуры, давления, объема) при различных процессах. Для решения задач этой группы рекомендуется всегда использовать уравнение Клапейрона - Менделеева, так как оно справедливо для наиболее широкого круга процессов, включающих процессы, в которых меняется масса газа.  В ряде задач нельзя обойтись и без закона Дальтона.

Во всех задачах рекомендуется пользоваться только абсолютной шкалой температур.

При решении задач на газовые законы можно рекомендовать следующую последовательность действий:

1. внимательно прочитать условия задачи и установить какие газы участвуют в рассматриваемых процессах;
2. для каждого состояния газа составить уравнение Клапейрона - Менделеева;
3. при рассмотрении процессов, связанных с изменением состояния двух или   нескольких газов, отделенных друг от друга перегородками или входящих в состав смеси, уравнение Клапейрона - Менделеева записывается для каждого газа ;
4. связь между парциальными давлениями отдельных газов и общим давлением в системе устанавливается законом Дальтона;
5. записать математически все дополнительные условия;
6. решить полученную систему уравнений и проверить ответ.

Решение задач любого раздела следует начинать с самых простых, не связанных с математическими сложностями, которые часто отодвигают на второй план понимание сути физических процессов и явлений.

Следует понимать, что основные газовые законы описывают такие состояния, для которых во всех точках системы давление и температура газа одинаковы. В тех задачах, где встречаются непрерывные изменения температуры, давления или объема, уравнения, описывающие газовые законы, применимы ко всей последовательности состояний только при бесконечно медленных (квазистатических)   процессах.   Если   процессы   происходят не квазистатически, то рассматриваются уравнения состояния для моментов времени, когда газ оказывается в состоянии теплового равновесия. Здесь имеется целый класс задач, и в первую очередь задачи, в которых меняется масса газа.

Задачи.(см. в материалах к публикациям)
 


© Все права защищены http://www.portal-slovo.ru

 
 
 
Rambler's Top100

Веб-студия Православные.Ру