МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ Для самостоятельной работы студентов По дисциплине: ФИЗИКА Тема: «ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ» Специальность: 34.02.01 Сестринское дело Курс: 1
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ «КУПИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ТЕХНИКУМ»
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
Для самостоятельной работы студентов
По дисциплине: ФИЗИКА
Тема: «ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ»
Специальность: 34.02.01 Сестринское дело Курс: 1
(базовой подготовки)
Купино
2016
Рассмотрено на заседании предметной цикловой
Методической комиссии по общеобразовательным дисциплинам,
общему гуманитарному и социально-экономическому, математическому и
естественно-научному циклу
Протокол № _____ от «_____» _________20____г.
Председатель ПЦМК: _____________
Автор – составитель: преподаватель математики высшей категории Тюменцева О.Н.
Купино
2016 г
Пояснительная записка к методическому пособию
Методическое пособие предназначено для повторения теоретических и практических знаний по теме.
Цель пособия – повторить понятия: относительная молекулярная масса, постоянная Авогадро, молярная масса, количество вещества, число молекул (атомов), концентрация молекул, давление газа (основное уравнение молекулярно- кинетической теории газа), давление идеального газа
и подготовиться к занятию по теме «Основы молекулярно-кинетической теории».
Данное пособие рекомендовано для студентов первого курса специальности 34.02.01 Сестринское дело. Пособие содержит определения основных понятий кинематики, формул для их вычисления и формул связи, тест для самоконтроля и ключи к тесту.
Пособие направлено на формирование навыков самостоятельной работы с учебным материалом, формирование навыков решения задач, формирование и развитие творческого потенциала, повышение интереса к дисциплине.
Основы молекулярно-кинетической теории
Относительная молекулярная массаОтносительная молекулярная (или атомная) масса вещества (Mr) отношение массы молекулы (или атома) (m0) данного вещества к 1/12 массы атома углерода (m0C).
Постоянная АвогадроПостоянная Авогадро величина, равная числу молекул в одном моле; определяется числом молекул в 12 граммах углерода.NA=6,02Ч1023СИ: моль-1
Молярная массаМолярная масса (M) вещества это масса вещества, взятого в количестве одного моля и равная произведению массы молекулы (m0) на постоянную Авогадро (NA).СИ: кг/моль
Количество веществаКоличество вещества (v) равно отношению:1) числа молекул (N) в данном теле к постоянной Авогадро (NA), т.е. к числу молекул в одном моле вещества:;2) массы вещества (m) к его молярной массе (М):СИ: моль
Число молекул (атомов)Число молекул (N) любого количества вещества массой (m) и молярной массой (М) равно:
Концентрация молекулКонцентрация молекул (n) это число молекул (N) в единице объёма (V), занимаемого этими молекулами, определяется, как СИ: м3
Давление газа (основное уравнение молекулярно- кинетической теории газа)Давление (p) газа на стенку сосуда пропорционально концентрации (n) молекул (атомов), массе (m0) одной молекулы (атома) и средней квадратичной скорости () молекулы (атома).СИ: Па
Давление идеального газаДавление идеального (p) газа пропорционально произведению концентрации молекул (n) на среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул ().СИ: Па
Температура. Энергия теплового движения молекул
Абсолютная температураЛюбое значение абсолютной температуры (T) по шкале Кельвина на 273 градуса выше соответствующей температуры (t) по шкале Цельсия.T = t + 273СИ: K
Постоянная БольцманаПостоянная Больцмана величина, связывающая температуру в энергетических единицах (Дж) с температурой (Т) в Кельвинах.k = 1,38Ч10-23СИ: Дж/K
Средняя кинетическая энергия молекул газаСредняя кинетическая энергия () хаотичного поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре (T).СИ: Дж
Связь давления газа, концентрации его молекул и температурыПри одинаковых давлениях (p) и температурах (T) концентрация молекул (n) у всех газов одна и та же.СИ: Па
Средняя скорость молекул газаСредняя квадратичная скорость () теплового движения молекулы газа пропорциональна абсолютной температуре (T) и обратно пропорциональна массе молекулы (m0).СИ: м/с
Универсальная газовая постояннаяУниверсальная газовая постоянная (R) величина, равна произведению постоянной Больцмана (k) и постоянной Авогадро (NA)СИ: Дж/(мольЧK)
Газовые законы
Уравнение состояния идеального газаУравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона) связывает давление (р), объём (V) и температуру (T) идеального газа произвольной массы (m), в данном состоянии идеального газа.,где M – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная.
Уравнение КлапейронаПереход данной массы идеального газа из одного состояния в другое подчиняется соотношению
Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс)Для газа данной массы при переходе из одного состояния в другое при постоянной температуре (T) произведение давления (р) газа на его объём (V) не меняется., (при T=const)
Закон Гей-Люссака (изобарный процесс)Для газа данной массы при переходе из одного состояния в другое при постоянном давлении (р) отношение объёма (V) к абсолютной температуре (T) есть величина постоянная для всех газовых состояний., (при p=const)
Закон Шарля (изохорный процесс)Для газа данной массы при переходе из одного состояния в другое при постоянном объёме (V) отношение давления (р) к абсолютной температуре (T) есть величина постоянная для всех газовых состояний., (при p=const)
Закон ДальтонаДля разреженных (идеальных) газов давление (р) смеси равно сумме парциальных давлений (р1, р2, рn) компонентов смеси.СИ: Па
Свойства паров, жидкостей и твердых тел
Давление насыщенного параДавление насыщенного пара (p0) не зависит от объёма, а зависит от температуры (T) и концентрации молекул пара (n),где k – постоянная БольцманаСИ: Па
Относительная влажность воздухаОтносительной влажностью воздуха (
·) называют отношение парциального давления (р) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (р0) насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах.%СИ: %
Абсолютная влажность воздухаАбсолютная влажность воздуха (
·):1) давление, оказываемое водяным паром при данных условиях: ;2) это масса (m) водяного пара в единице объёма (V = 1 м3) воздуха: ;СИ: Па, кг/м3
Коэффициент поверхностного натяжения жидкостиКоэффициент поверхностного натяжения (
·) жидкости равен отношению модуля силы поверхностного натяжения (F) к длине (l) границы поверхности натяжения, на которую действует эта сила.СИ: Н/м
Высота поднятия жидкости в капилляреВысота (h) поднятия жидкости в капиллярной трубке (капилляре) прямо пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения (
·) и обратно пропорциональна плотности жидкости (
·) и радиусу (r) капиллярной трубки.
Капиллярное давлениеКапиллярное давление (p) жидкости в капилляре пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения (
·) и обратно пропорционально радиусу капиллярной трубки (r).СИ: Па
Абсолютная деформация (удлинение сжатие)Абсолютная деформация (
·l) разность линейных размеров (l0 и l) твердого тела до и после приложения к нему силы.СИ: мм
Относительная деформация (удлинение сжатие)Относительная деформация (
·) отношение абсолютной деформации (
·l) к начальной длине твердого тела (l0).
Механическое напряжениеМеханическое напряжение (
·) это отношение модуля силы упругости (F) к площади поперечного сечения (S) тела.СИ: Па
Закон Гука для твердого телаПри малых деформациях напряжение (
·) прямо пропорционально относительному удлинению (
·)СИ: Па
Модуль упругости (модуль Юнга)Модуль продольной упругости (Е) постоянная для данного материала величина, численно равная механическому напряжению (
·), которое необходимо создать в теле, чтобы его относительное удлинение (
·) достигло единицыСИ: Па
Коэффициент запаса прочностиКоэффициент запаса прочности (n) это величина, показывающая во сколько раз напряжение (
·пч), соответствующее пределу прочности, превышает напряжение (
·доп), допустимое для твердого тела в данных условиях нагружения.n=
·пч/
·доп
Основы термодинамики
Внутренняя энергия одноатомного газаВнутренняя энергия (U) идеального одноатомного газа прямо пропорциональна количеству вещества (m/М) и его абсолютной температуре (T)СИ: Дж
Внутренняя энергия многоатомного газаВнутренняя энергия (U) идеального многоатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре (Т) и определяется числом степеней свободы (i) идеального газа.,где i=3 – одноатомного;i=5 – двухатомных;i=6 – трехатомных и более.СИ: Дж
Работа внешних сил над газомРабота (А) внешних сил, изменяющих объём газа при изобарном процессе, равна произведению давления (p) на изменение объёма (
·V) газа.СИ: Дж
Первый закон термодинамики1) Изменение внутренней энергии (
·U) системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил (А) и количества теплоты (Q), переданного системе: ;2) Количество теплоты (Q), переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии (
·U) и на совершение системой работы (А’) над внешними телами: .СИ: Дж
Применение первого закона термодинамики1) При изохорном процессе изменение внутренней энергии (
·U) равно количеству переданной теплоты (Q): , (при V=const)2) При изотермическом процессе все переданное газу количество теплоты (Q) идет на совершение работы (А’): , (при T=const)3) При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты (Q) идет на изменение его внутренней энергии (
·U) и на совершение работы (А’): , (при p=const)4) При адиабатном процессе изменение внутренней энергии (
·U) происходит только за счет совершение работы (А): , (при Q=0)СИ: Дж
Работа теплового двигателяРабота (А’), совершаемая тепловым двигателем, равна разности количества теплоты (Q1), полученного от нагревателя, и количества теплоты (Q2), отданного холодильникуСИ: Дж
КПД теплового двигателяКоэффициентом (
·) полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы (А’), совершаемой двигателем, к количеству теплоты (Q1), полученному от нагревателя.;СИ: Дж
КПД идеальной Тепловой машиныРеальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру (T1), и холодильником с температурой (Т2), не может иметь КПД, превышающий КПД (7 тах) идеальной тепловой машины.
Тест Основные положения молекулярно-кинетической теории
1. Невозможно бесконечно делить вещество на все более мелкие части. Каким из приведенных ниже положений можно объяснить этот факт?
А. все тела состоят из частиц конечного размера
Б. частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом движении
В. давление газа обусловлено ударами молекул
Г. между частицами вещества существуют силы притяжения и отталкивания
2. Броуновским движением является
А. беспорядочное движение мелких пылинок в воздухе
Б. беспорядочное движение мошек, роящихся вечером под фонарем
В. проникновение питательных веществ из почвы в корни растений
Г. растворение твердых веществ в жидкостях
3. На рисунке показаны положения броуновской частицы в жидкости с интервалом 30 с, которые наблюдались в препарате. Изменение направления перемещения частицы в точке 2 произошло вследствие изменения
А. направления конвективных потоков жидкости
Б. сил поверхностного натяжения
В. вязкости жидкости
Г. равнодействующей сил действия молекул жидкости на частицу
4. Какая из приведенных ниже величин соответствует порядку значения массы молекулы или соединения?
А. 1027 кг Б. 10-27 кг
В. 1010 кг Г. 10-10 кг
5. Плотность железа примерно в 3 раза больше плотности алюминия. В алюминии количеством вещества 1 моль содержится 13 EMBED Equation.3 1415 атомов. В железе, количеством вещества 1 моль содержится 13 EMBED Equation.3 1415 атомов. Можно утверждать, что
А. 13 EMBED Equation.3 1415 Б. 13 EMBED Equation.3 1415
В. 13 EMBED Equation.3 1415 Г. 13 EMBED Equation.3 1415
6. Из контейнера с твердым литием изъяли 4 моль этого вещества. При этом число атомов лития в контейнере уменьшилось на
А. 13 EMBED Equation.3 1415 Б. 13 EMBED Equation.3 1415
В. 13 EMBED Equation.3 1415 Г. 13 EMBED Equation.3 1415
7. Сколько молекул содержится в 56 г азота?
А. 0 Б. 13 EMBED Equation.3 1415
В. 13 EMBED Equation.3 1415 Г. 13 EMBED Equation.3 1415
8. Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 2,7 кг?
А. 0,1 моль Б. 10-4 моль
В. 100 моль Г. 100 кг
9. Найдите массу молекулы азота
А. 2,8
·10-26 кг Б. 4,7
·10-26 кг
В. 5,6
·10-26 кг Г. 9,4
·10-26 кг
10. Укажите пару веществ, скорость диффузии которых наибольшая при прочих равных условиях:
А. раствор медного купороса и вода
Б. пары эфира и воздух
В. свинцовая и медная пластины
Г. вода и спирт
Тест Основные положения МКТ
№ вопроса
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
А
А
Г
Б
Б
В
Г
В
Б
Б
Литература
Мякишева Г.Я., Быховцов Б.Б., Сотский Н.Н. Физика. 10-11 класс (базовый и профильный уровни) М.: Просвещение, 20012 г
Яремкевич А.П. Физика. Задачник 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2005 г.
Интернет-ресурсы
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Виртуальный репетитор по физике.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Газета “1 сентября”: материалы по физике. Подборка публикаций по преподаванию физики в школе. Архив с 1997 г.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Физика: коллекция опытов
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Тесты и задачи по термодинамике.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] - Физика и астрономия: виртуальный методический кабинет.
Рисунок 1Рисунок 3Рисунок 11Рисунок 12Рисунок 15Рисунок 16Рисунок 17Рисунок 18Рисунок 19p_1*V_1= p_2*V_2=Рисунок 20p_1*V_1= p_2*V_2=...=constРисунок 23Рисунок 25Рисунок 26Рисунок 27Рисунок 28{{ rho}*g*r}Рисунок 29h={2*{sigma}}/{{ rho}*g*r}Рисунок 31Рисунок 32Рисунок 34Рисунок 35Рисунок 37Рисунок 39Рисунок 42Рисунок 43Рисунок 44Рисунок 45Рисунок 4715