Методическое пособие — Домашние задания по теме МКТ и Термодинамика 10 класс
План:
Наблюдения и опыты, подтверждающие атомно-молекулярное строение вещества. Масса и размеры молекул. Тепловое движение. Абсолютная температура как мера средней кинетической энергии частиц.
Основные положения МКТ. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ
Уравнение Менделеева-Клайперона. Изопроцессы.
Лабораторная работа№2 «Изучение закона Бойля-Мариотта». Решение задач по теме «МКТ»
Первое начало термодинамики. Его применение к изопроцессам. Адиабатный процесс.
Необратимость тепловых процессов и второй закон термодинамики. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды. КПД теплового двигателя.
Насыщенный пар, его свойства. Точка росы. Влажность. Кипение.
Поверхностное натяжение. Смачивание и капиллярные явления.
Кристаллические состояния. Плавление и кристаллизация.
Зависимость состояния от давления и температуры. Типы связей в кристаллах. Лабораторная работа№4 «Измерение влажности воздуха»
Контрольная работа по теме: «молекулярная физика»
ФИЗИКА
ПОСОБИЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
1-го курса на базе 9 классов
дневное отделение
«Основы МКТ и термодинамика»
Преподаватель:
Руденко Елена Александровна
МКТ
Основные положения:
все тела в природе состоят из молекул.
молекулы находятся в непрерывном хаотичном движении
молекулы взаимодействуют между собой.
Понятия:
молекула (атом)
температура
вещество
молярная масса
·
количество вещества
·
концентрация n
идеальный газ
Характеристики:
броуновское движение
диффузия
силы взаимодействия
тепловое равновесие
параметры P, V, T
число молекул N
Постоянные величины
Постоянная Авогадро NA = 6,02
·1023 1/моль
Абсолютный нуль 0 К = -273 оС
Постоянная Больцмана k = 1,38
·10-23 Дж/К
Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(К
·моль)
Формулы
· = Mr
·10-3, [кг/моль]
13 EMBED Equation.3 1415, [моль]
13 EMBED Equation.3 1415
T = 273o + toC, [K]
13 EMBED Equation.3 1415, [1/м3]
Основные уравнения
Уравнение МКТ 13 EMBED Equation.3 1415
Уравнение состояния идеального газа 13 EMBED Equation.3 1415
Изопроцессы
Изотермический Т = const; PV= const; 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
Изохорный V= const; P/Т= const; 13 EMBED Equation.3 1415
Изобарный P= const; V/Т= const; 13 EMBED Equation.3 1415
Задание №1
Сформулируйте основные положения МКТ.
Какие явления доказывают, что молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении?
Какие явления доказывают, что между молекулами существуют силы притяжения?
Как зависит скорость диффузии от температуры для данного агрегатного состояния вещества?
Чему равна постоянная Авогадро?
Воспользовавшись таблицей Менделеева, определите относительную молекулярную массу и массу молекулы кислорода, сероводорода и воды.
Какова масса 50 моль кислорода?
Сколько молекул содержится в 1г углекислого газа?
Задание №2
Что представляет собой модель идеального газа?
Что показывает постоянная Больцмана?
Что называется давлением?
Какие параметры связывает основное уравнение молекулярно – кинетической теории?
Как изменится средняя кинетическая энергия идеального газа при увеличении абсолютной температуры в 2 раза?
Какова масса воздуха в комнате размерами 6(4(3 м при температуре 20оС и давлении 1000 гПа?
Какой ёмкости нужен баллон для содержания в нём 50 моль газа, если при максимальной температур 360 К давление не должно превышать 6 МПа?
Пользуясь таблицей Менделеева, найти плотность ацетилена (С2Н2) при нормальных условиях.
Задание №3
Какие вы знаете изопроцессы?
Как изменится давление идеального газа при увеличении абсолютной температуры и объема в 2 раза?
В баллоне при неизменной массе газа температура увеличилась от 100 °C до 500 °C. Как изменилось давление газа?
Почему нагретая медицинская банка присасывается к телу?
Начертите пользуясь координатными осями V(T) и P(V) процесс изображённый в координатных осях Р(Т)?
Какой объём займёт газ при 77оС, если при 27оС его объём был 6 литров?
Основы термодинамики.
Законы:
Первый закон термодинамики: 13 EMBED Equation.3 1415 - Закон сохранения и превращения энергии.
Второй закон термодинамики: Нельзя построить «вечный двигатель»
Понятия:
Термодинамическая система
процесс
внутренняя энергия (U)
теплообмен
количество теплоты (Q)
теплопередача: - теплопроводность - конвекция - излучение
работа газа 13 EMBED Equation.3 1415
Физические величины, единицы измерения
с – удельная теплоёмкость [Дж/(кг
·К)]
q – удельная теплота сгорания топлива [Дж/кг]
r – удельная теплота парообразования [Дж/кг]
· – удельная теплота плавления [Дж/кг]
Формулы
количество теплоты: 13 EMBED Equation.3 1415
внутренняя энергия: 13 EMBED Equation.3 1415
Уравнение теплового баланса 13 EMBED Equation.3 1415
КПД реальной тепловой машины: 13 EMBED Equation.3 1415
КПД идеальной машины Карно: 13 EMBED Equation.3 1415
Запись первого закона термодинамики для изопроцессов
Изотермический Т = const;
·U= 0; 13 EMBED Equation.3 1415
Изохорный V= const; A= 0; 13 EMBED Equation.3 1415
Изобарный P= const; 13 EMBED Equation.3 1415
Адиабатный Q= 0; 13 EMBED Equation.3 1415
Задание №4
Что изучает термодинамика?
Что называют внутренней энергией системы?
Назовите два способа изменения внутренней энергии.
Какой процесс называют адиабатным?
Как изменится внутренняя энергия газа при изотермическом расширении?
Выполняется ли газом работа при изохорном изменении его состояния?
В сосуде, ёмкостью 2 л находится криптон под давлением 1,5 МПа. Газу сообщили некоторое количество теплоты. В результате при неизменном объёме температура увеличилась в 3 раза. Запишите уравнение первого закона термодинамики для этого процесса. Какое количество теплоты сообщили газу?
Рассмотреть замкнутый процесс, изображённый на рисунке, определить виды процессов, происходящих с газом, рассмотреть энергообмен газа со средой в данном циклическом процессе.
Задание №5
Некоторые современные диеты для похудения основаны на использовании для питья ледяной воды. Когда вы пьёте такую воду, ваш организм должен выделить энергию, чтобы нагреть воду до температуры человеческого тела (37оС). Сколько ледяной воды (5оС) необходимо выпить, чтобы «нейтрализовать» булочку, энергетическая ценность которой 500 ккал (2100 кДж)?
При более радикальной диете можно попробовать глотать лёд из морозильной камеры при температуре -10оС. Сколько льда потребуется для того, чтобы скомпенсировать поступившие с пищей 2000 ккал (8400 кДж) (это энергия выделяемая при расщеплении съеденного с аппетитом тортика).
Для того чтобы определить удельную теплоту парообразования воды, Антон выпарил на спиртовке 0,1 л воды, взятой при комнатной температуре (20оС). Какой результат получил Антон, если он сжёг 20 г спирта и при этом 60% выделившейся энергии пошло на нагревание окружающей среды?
Задание №6
Что называется коэффициентом полезного действия нагревателя?
Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя 200 Дж и отдает холодильнику 150 Дж. Чему равен КПД двигателя?
Чему равно максимальное значение КПД, которое может иметь тепловой двигатель с температурой нагревателя 527 °C и температурой холодильника 27 °C?
Сформулируйте второе начало термодинамики.
В конце сгорания смеси температура в цилиндре карбюраторного двигателя автомобиля «Волга» около 2300 К, температура холодильника около 400 К. Определите КПД идеальной тепловой машины, работающей в тех же температурных условиях.
В конце сгорания смеси температура в цилиндре карбюраторного двигателя автомобиля «Волга» около 2300 К, температура холодильника около 400 К. Удельный расход бензина на наиболее экономичном режиме составляет 0,08 г/кДж (при сгорании 0,08 г топлива совершается работа, равная 1 кДж).Определите фактический КПД двигателя автомобиля «Волга» при езде в экономичном режиме.
Какую среднюю мощность развивает двигатель если при движении в данном режиме со скоростью 90 км/ч расход бензина составляет 12 л на каждые 100 км пути? Плотность бензина 700 кг/м3?
Пар. Жидкости.
Понятия:
Влажность воздуха
Относительная влажность
·
Насыщенный пар
Точка росы
Критическая температура
Поверхностное натяжение
·
Сила поверхностного натяжения Fн
Свойства
Испарение
Кипение
Поверхностная энергия
Смачивание
Капиллярность
Формулы
P = nkT [Па]
· 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
· 13 EMBED Equation.3 1415
Твёрдые тела.
Понятия:
деформация
абсолютное удлинение
·l
относительное удлинение
·
механическое напряжение
·
Свойства
изотропия
анизотропия
плавление
Формулы
·l = [l - l0] [м]
· 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
· 13 EMBED Equation.3 1415Закон Гука
Модуль Юнга - Е (постоянная величина)
Задание №7
От чего зависит скорость испарения?
Какой пар называют насыщенным?
От чего зависит давление насыщенного пара?
От чего зависит температура кипения?
В какой бутылке вода холодней - в закрытой или открытой?
Почему, если подуть на горячий чай, он быстрее остынет?
Почему высоко в горах трудно сварить мясо?
Как по внешнему виду отличить в бане трубу с холодной водой от трубы с горячей водой?
Насыщенный водяной пар находится при температуре 100оС и занимает некоторый объём. Как изменится давление пара, если его объём уменьшить вдвое, сохраняя прежнюю температуру?
Задание №8
Почему жидкости сохраняют объём и обладают текучестью?
Какие факты говорят о том, что молекулы в жидкости находятся на малых расстояниях друг от друга?
Какую форму примет жидкость в невесомости? Почему?
Объясните, почему смачивающая стенки капилляра жидкость поднимается по капилляру?
Как с помощью капилляра определить поверхностное натяжение жидкости?
Рассчитайте высоту подъёма воды в стеклянной трубке диаметром 0,2 мм.
Известно, что в капиллярах песчаных почв при температуре 20оС вода поднимается на высоту 1,5 м. Как изменится высота поднятия воды, если почву взрыхлить? Вычислите диаметр почвенных капилляров. Смачивание считать полным.
Рассчитайте работу сил поверхностного натяжения по подъёму жидкости в одном из почвенных капилляров.
Задание №9
Почему твёрдые тела разделяют на кристаллические и аморфные?
как визуально можно отличить аморфное тело от кристаллического?
Какие существуют виды деформаций? Чем они отличаются друг от друга?
К какому виду кристалла отнести рубин, алмаз, нитрат серебра, лёд, кристаллическое олово?
Перед вами разгаданный кроссворд. Ваша задача – составить к нему вопросы..
м
е
н
и
с
К
а
н
и
з
о
т
р
о
п
и
я
п
а
р
д
а
в
л
е
н
и
е
у
п
р
у
г
о
с
т
ь
ПРИЛОЖЕНИЕ
Десятичные приставки
Наименование
Обозначение
Множитель
гига
Г
10 9
мега
М
10 6
кило
к
10 3
гекто
г
10 2
деци
д
10– 1
санти
с
10– 2
милли
м
10– 3
микро
мк
10 – 6
нано
н
10– 9
пико
п
10– 12
Молярная маcса
(кг/моль)
азота
2828(10 – 3
кислорода
32(10 – 3
аргона
40(10 – 3
лития
6(10 – 3
водорода
2(10 – 3
молибдена
96(10 – 3
воздуха
29(10 – 3
неона
20(10 – 3
гелия
4(10 – 3
углекислого газа
44(10 – 3
Константы
число (
( = 3,14
ускорение свободного падения на Земле
g = 10 м/с2
гравитационная постоянная
G = 6,7·10–11 Н(м2/кг2
газовая постоянная
( = 8,31 Дж/(моль(К)
постоянная Больцмана
( = 1,38(10–23 Дж/К
постоянная Авогадро
(А = 6(1023 моль–1
скорость света в вакууме
с = 3(108 м/с
коэффициент пропорциональности в законе Кулона
( = 13 EMBED Equation.3 1415= 9(109 Н(м2 /Кл2
элементарный заряд
( = 1,6(10 – 19 Кл
постоянная Планка
( = 6,6(10 – 34 Дж(с
Удельная
теплоемкость воды
4,2(10 3 Дж/(кг(К)
теплоемкость алюминия
900 Дж/(кг(К)
теплоемкость железа
640 Дж/(кг(К)
теплоемкость меди
380 Дж/(кг(К)
теплоемкость свинца
130 Дж/(кг(К)
теплота парообразования воды
2,3(10 6 Дж/кг
теплота плавления свинца
2,5(10 4 Дж/кг
теплота плавления льда
3,3(10 5 Дж/кг
Нормальные условия давление 105 Па, температура 0(С
Соотношение между различными единицами
температура 0 К = – 273,15 оС
атомная единица массы 1 а.е.м. = 1,66·10 – 27 кг
1 атомная единица массы эквивалентна 931,5 МэВ
Масса частиц
электрона 9,1·10 –31кг
· 5,5·10 –4 а.е.м.
протона 1,673·10–27 кг
· 1,007 а.е.м.
нейтрона 1,675·10–27 кг
· 1,008 а.е.м.
Плотность
воды
1000 кг/м3
алюминия
2700 кг/м3
древесины (сосна)
400 кг/м3
меди
8900 кг/м3
парафина
900 кг/м3
ртути
13600 кг/м3
Молярная маcса
вещество
кг/моль
вещество
кг/моль
азота
28·10 – 3
кислорода
32·10 – 3
аргона
40·10 – 3
лития
6·10 – 3
водорода
2·10 – 3
молибдена
96·10 – 3
воздуха
29·10 – 3
неона
20·10 – 3
гелия
4·10 – 3
углекислого газа
44·10 – 3
13PAGE 15
Т
Р
1
2
3
4
1
Р
V
3
2
МОДУЛЬ 2Times New RomanRoot EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native