Подготовка к ЕГЭ Физика 11 класс (Молекулярная физика. Газовые законы)

Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
Модуль 12 Основы молекулярно - кинетической теории идеального газа. Газовые зак оны. 1. Основы молекулярно молекулярно - кинетической теории вещества В основе МКТ лежат три положения: а) все тела состоят из мельчайших частиц – молекул, атомов и ионов; б) эти частицы находятся в непрерывном хаотическом (тепловом) движении; в) между частицами любого тела действую силы отталкивания и притяжения; Эти положения подтверждены экспериментально: броуновское движение, диффузия . Атомом называется наименьш ая частица данного химического элемента . Молекулой называется наименьшая частица данного вещества , обладающая его основными химическими свойствами . Количеством вещества называется величина, определяемая числом стр у ктурных элементов - молекул, атомов или ионов , из которых состоит тело. Единицей количества вещества является моль. За 1 моль принимают количество вещества в 12 г углерода, в которых содержится атомов. Это число называют числом Авогадро. Идеальный газ В МКТ теории идеальным газом называют газ, состоящий из молекул, взаимодействие между которыми пренебрежимо мало. Иными словами, предполагается, что средняя кинетическая энергия молекул идеального газа во много раз больше потенциальной энергии их взаимодействия. Скорости молекул беспорядочно м еняются, но среднее значение проекций скорости на любое направление и средний квадрат скорости – вполне определенные величины. Давление идеального газа пропорционально произведению массы молекулы на концентрацию молекул и средний квадрат их скорости. Через среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы давление идеального газа можно записать так Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре. Это нетрудно доказать. Из курса механики нам известно, что любое движущееся тело обладает запасом кинетической энергии, следовательно можно говорить о энергии движения молекул. Эта энергия называется внутренняя. Внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна его абс олютной температуре. Внутренняя энергия газа представляет собой среднюю кинетическую энергию всех его атомов. Если центр масс газа движется со скоростью Vo , то полная энергия газа равна сумме механической (кинетической) и внутренней энергии. Уравнение, определяющее связь температуры, объема и давления тел называют уравнениями состояния. Газовые законы Первый газовый закон был открыт английским ученым Р. Бойлем (1627 - 1691) в 1660 году работа Бойля называлась «Новые эксперименты, касающиеся воздушной пружины». И действительно, газ ведет себя подобно сжатой пружине. Бойль изучал изменение давления газа в зависимости от объема при постоянной температуре. Процесс из менения состояния термодинамической системы при постоянной температуре называют изоте р мическим. pV = const Произведение давления газа данной массы на его объем постоянно, если температура не меняется. Закон Бойля - Мариотта устанавливает простую обратно пропорциональную зависимость между давлением газа при постоянной температуре. Спустя почти 150 лет, после открытия закона Бойля - Мариот та, французский ученый Гей - Люссак открыл новый газовый закон. На основании наблюдений он установил закон: относительное изменение объема газа данной массы при постоянном давлении прямо пропорционально изменению температуры t : Альфа температурный коэффициент объемного расширения численно равен относительному изменению объема газа при изменении его температу ры на 1 градус Цельсия. Нужно сказать еще о двух газовых законах: законе Авогадро и законе Дальтона. Согласно закону Авогадро различные газы, взятые в количестве 1 моль , имеют одинаковые объемы при одинаковых давлениях p и температуре t , так как число молекул в них одно и то же. При нормальных условиях при температуре и атмосферном давлении 101 325 Па, этот объем равен Английский химик Дальтон установил, что для разреженных газов давление смеси газов рано сумме парциальных давлений в сех газов. Состояние данной массы газа характеризуется тремя параметрами: давлением p , объемом V и температурой T . Эту зависимость установили 2 ученых французский физик Б.П. Клапейрон и русский ученый Д.И. Менделеев. Произведение давления газа данной ма ссы на его объем, деленное на абсолютную температуру, есть величина постоянная, не зависящая от состояния, в котором находится газ. В таком виде уравнение записал Клапейрон Великий русский ученый Д. И. Менделеев уравнение состояния идеального газа записал в следующем виде. В таком виде уравнение при решении задач используется чаще, поэтому его принято называть уравнение Менделеева - Клапейрона. Французский физик Ж. Шарль , используя уравнение состояния газа , установил зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме (1787г). Давление данной массы газа при постоянном объеме прямо пропорционально абсолютной температуре. Примеры решения задач. Теперь рассмотрим графические задачи, которые чрезвычайно часто встречаются в заданиях ЕГЭ. Необходимо четко представлять графики всех изопроцессов в различных координатных осях. Цифра 1 соответствует изотермическому процессу, цифра 2 – изохорическому, цифра 3 – изобарическому. Соответствующие линии на графиках называют изотермами, изохорами, изобарами (рис 122). Вашему вниманию предлагается решение теста из пособия В.А . Орлов « Физика. Задания для самопроверки и контроля » по данной теме. Используемая литература: 1. С.И. Борисов, Л.А. Корнеева Пособие для интенсивной подготовки к экзамену по физике Москва « Вако » 2005 2. В.А. Орлов Задания для самопроверки и контроля Москва Илекса 2008 3. Г. Я. Мякишев, А.З. Синяков Пробный учебник для углубленного изучения ф изики « Дрофа » 1996