2. Молекулярная физика и термодинамика
- Основные положения МКТ
Все тела состоят из атомов и молекул; молекулы непрерывно движутся и взаимодействию между собой. МКТ-называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц в-в.
- Все в-ва жидкие, твердые и газообразные из мельчайших частиц-молекул, которые состоят из атомов. Молекулы могут быть простыми и сложными т.е. сост из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электр.нейтральные частицы. При отдельных условиях они могут приобретать дополнительный электр заряд и превращ в + или – ионы.
- Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.
- Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электр природу. Гравитационное взаимодействие м-у частицами пренебрежимо мало.
- Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа.
E=3/2kT
- Молекулярно-кинетический смысл температуры.
Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы и определяющая направление теплообмена между телами. Eк=kT,k=1.38*10-23
- Основное уравнение МКТ
P=1/3nm0Vкв 2 =2/3nEkn=
- Модель идеального газа.
Молекулы – материальные точки, не взаимодействуют между собой, столкновение – упругое. Математ модель газа в которой предполагается, что потенциальная энергия взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. М-у молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания
- Закон Авогадро.
Закон Авогадро: при одинаковом р и T 1 моль любого газа занимает одинаковый объем. Число Авагадро(NA)=6*1023 мольСледствия №1: Объем 1 моля при н.у. равен 22,4 л.№2: Молярная масса 1 газа равна произведению молярной массы второго газа на относительную плотность 1 газа по 2.
- Закон Дальтона.
Закон Дальтона: давление смеси газов равно сумме парциальных давлений, производимых каждым газом в отдельности. :***Закон о суммарном давлении смеси газов:Давление смеси хим не взаимод идеальных газов равно сумме парциальных давлений: p==
***Закон о растворимости компонентов газовой смеси: При пост темп растворимость в данной жидкости каждого из компонентов газовой смеси, нах-ся над жидкостью пропорциональна их парциальному давлению: mi=
.
- Уравнение и график изотермического процесса.
(Ур-ие Бойля-Мариотта) PV=const, dT=0 dU=CvdT=0 P1V1= P2V2
- Уравнение и график изобарного процесса.
(P=const) δQ=dU+δA A=(V2-V1) dU=
CvdT V1T2= V2T1
- Уравнение и график изохорного процесса.
V=const) dV=0, δQ=dU δQ=dU=CvdT P1T2= P2T1
- Уравнение Менделеева-Клапейрона.
T=const-PV=const-з.Бойля—МариоттаP=const-
— constз.Гей—ЛюссакаV=const-
— constз.Шарля
2.2. Статистические распределения
- Распределение Максвелла.
Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям: в газе, находящемся в состоянии равновесия при данной температуре, устанавливается некоторое стационарное, не меняющее со временем распределение молекул по скоростям. f(υ)=(
)υ2e—
- Наиболее вероятная скорость молекул идеального газа.
- Средняя арифметическая скорость молекул идеального газа.
усредненное значение модулей скорости всех молекул. υ>=
- Среднеквадратичная скорость молекул идеального газа.
υкв>=
- Барометрическая формула
- Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле.
Из этого следует, что при постоянной температуре плотность газа больше там, где меньше потенциальная энергия его молекул.
16.02.2016 191.62 Кб 16 Stroitelnaya_fizika.docx
16.02.2016 143.96 Кб 27 studentterge_1-semestr_8-15_aptalar.docx
16.02.2016 6.85 Mб 1212 StudMed_1_RU_uchebnoe-posobie-elektrooborudova.doc
16.02.2016 357.89 Кб 16 Sverstanaya_metodichka_po_geotekhnologii.doc
16.02.2016 188.42 Кб 12 SYNONIMS.doc
16.02.2016 1.73 Mб 93 TEORIYa-Ksenia.doc
16.02.2016 62.57 Кб 19 testy_oet.docx
16.02.2016 409.09 Кб 6 test_600.doc
16.02.2016 212.48 Кб 34 TEST_PO_SOTsIOLOGII_300.doc
16.02.2016 135.05 Кб 52 Texty_za_II_semestr.docx
16.02.2016 415.74 Кб 9 Uchebnoe_posobie_po_sotsiologii.doc
Ограничение
Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:
12) Вращательноe движение твердого тела. Момент инерции мат т-ки и тв тела относительно неподвижной оси. Кинетическая энергия вращающегося тв тела. Т-ма Штейнера.
Вращательное -такое движение тв тела, при котором все его точки описывают концентрические окружности с центром на одной прямой наз-емой осью вращения.
Ε=const; ω=const; =rω; aτ=εr;Тi=Jiω 2 \2 – кин эн вращ движ-я тв тела вокруг неподвиж оси.
Момент инерции мат т-ки от-но непод оси-скалярная величина,равная произведению массы мат т-ки на квадрат расстояния ее до оси вращения. ℐi=miri 2
Момент инерции тв тела от-но непод оси вращения = сумме моментов инерции отдельных его частей от-но этой оси. Т= ℐzω 2 \2
Произвольное плоское движение тв тела сложно представить как сумму 2 движений: поступательное со скоростью центра масс тв тела и вращательное вокруг оси проходящей ч\з центр масс ТВ тела. Т=m 2 \2+ ℐcω 2 \2
Т-ма Штейнера: момент инерции от-но произвольной оси вращения ∥ оси проходящей ч\з центр масс равен сумме момента инерции от-но оси проходящей ч\з центр масс и произведения массы на квадрат расстояния между осями. ℐz*=ℐz+md 2
13)Работа, совершаемая при вращении тв тела. Момент силы от-но точки и оси вращения. Осн ур-е динамики вращательного двожения тв тела.
Момент силы от-но непод т-ки вращения— векторная величина= векторному произведению радиус-вектора в т-ке приложения силы на верток силы. М=r×F. Момент силы от-но непод оси вращения— скалярная величина = проекции на эту ось момента силы, определенного относительно произвольной т-ки этой оси. Мz=Mcosφ. Мz не зависит от выбора т.О на оси. Рассмотрим неподвиж тв тело,которое может вращаться вокруг неподвиж оси z,проходящей ч\з центр инерции тв тела. В некоторый момент времени на ТВ тело начинает действовать постоянная сила F,приложенная к т.В на расстоянии r от оси вращения.
F=const; dt→ F→ dφ; найдем работу силы F за время dt: dA=FdS=Frdφ=Mdφ . если трение отсутствует, то работа силы F=приращению кин энергии тв тела: dA=dT; преобразуем: Mdφ=Jzωdω. M=jz(dω\dt)=Jzε. – матем ур-е динамики вращательного движения тв тела.
14)Момент импульса мат т-ки и тв тела от-но неподвижной оси вращения. З-н сохранения импульса.
Момент импульса мат т-ки от-но неподвижной точки вращения— векторная величина,равная произведению радиус вектора точки на ее импульс L=rP; L=rsinα=pl
Момент импульса тв тела от-но неподвиж оси вращения равен сумме моментов импульса отдельных его элементов от-но этой оси. Lz=Jzω
M=0.то L=const . з-н сохр сосента импульса: если на ТВ тела(систему частиц ) не действуют внеш силы или равнодействующий момент внеш сил от-но рассматриваемой оси равен 0, то момент импульса ТВ тела не изменяется,сохраняется. L1=L2; J1ω1=J2ω2.
15)Понятие о неинерциальных системах отсчета и силах инерции
В класс механике рассматривается движение ≪С. При таких скоростях иетервалы времени м\у 2мя событиями в разных системах отсчета одинаковы ∆t=∆t * . Рассм 2 с-мы отсчета:а0=const; R=R * +r; d 2 R\dt 2 =d 2 R * dt 2 +d 2 r\dt 2 ; a=a * +a0; ma=ma * +ma0; F=F * -Fin; F * =F-ma=F+Fin – з-н движения мат т-ки в неинерц с-ме отсчета. В неинерц с-ме отсчета на мат т-ку кроме силы F обусловленной действием на мат т-ку со стороны др тел возникает доп сила Fin = -ma0 наз-емая силой инерции. Силы инерции не подчиняются 3з-ну Ньютона. Они связаны с особенностью неинерц с-мой отсчета. Силы инерции схожи с силами тяжести, в нек-х случаях трудно различить. Что дает возможность второго объяснения движения тел в инерц с-ме отсчета. Принцип эквивалентности: инерц с-ма отсчета, в которой действует однородное поле тяготения сообщает всем телам ускорение а эквивалентна системе отсчета свободного от поля тяготения,но движущейся относительно инерц с-мы с ускорением –а.
- Предмет мол ф-ки и т\д.Т\д параметры системы.Ид газ. Ур-е состояния ид газа.
Мол физика-раздел ф-ки, изучающий св-ва тел и процессы протекающие в т\д системах на основе МКТ.
МКТ базируется на 3осн положениях:1)все в-ва состоят из большого числа малых обособленных частиц молекул.2) молекулы находятся в хаот движении3) м\у молекулами действуют силы межмол взаимодействия
Т\д изучает св-ва тел и процессы , но при этом она не затрагивает внут строение тел,изучает на основе энергетических позиций.
Т\д параметры с-мы:Объем-часть пространства занимаемое системой. Давление-величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Р= (Па). Т-ра— величина пропорциональная кин энергии поступ движения(вМКТ) Т~Епост .в т\д-величина характеризующая направление теплопередачи или внут энергии.
Идеальный- газ у которого молекулы представляют из себя мат-е точки и силы взаимодействия м\у ними возникают только при непосредственном взаимодействии (соударении) молекул.
Уравнение, связывающее р, T и V для данной массы газа называется уравнением состояния. f (Р,T,V) =0
Состояние газа однозначно определяется двумя любыми параметрами. Основное уравнение кинетической теории газов p = n0kT ,n0 = N ⁄ V — концентрация, представим в виде: pV = NkT .Вместо неизмеряемого числа молекул газа N введем измеряемую величину — массу М газа.
Грамм- молекула (моль) вещества- такого количества вещества, масса которого в граммах равна молекулярной массе ( μ ), выраженной в частях массы молекулы углерода mc ⁄ 12. Число молей вещества в данной массе равно:
N/NA= M/μN= M/μ*NA .Тогда основное кинетическое уравнение представим в форме pV = M/μ N АkT .Получим уравнение состояния идеального газа в форме Менделеева — Клайперона. pV =M/μ RT
- Осн ур-е МКТ ид газа для давления.МК толкование абсолютной т-ры.
P=2\3nEпост=2\3n(m0Vкв)\2 осн ур МКт ид газов устанавливает связь микроскопических величин m0, Vкв смакроскопической величиной Р. Для одного моля газа:n= N A\V(кв); PVm=2\3 Na Е(пост)= RT; Е=3\2кТ.След-но, абс т-ра есть мера средней кинетической энергии поступательного движения молекулы. P=nkT
Отсчёта. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение. Равномерное и равноускоренное движение
Вопрос 1. Механическое движение. Относительность движения. Система отсчёта. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение. Равномерное и равноускоренное движение.
Механическим движением называют изменение положения тела (или его частей) относительно других тел. Например, человек едущий на эскалаторе в метро, находится в покое относительно самого эскалатора и перемещается относительно стен туннеля; Гора Эльбрус находится в покое относительно Земли и движется вместе с Землёй относительно Солнца. Из этих примеров видно, что всегда надо указать тело, относительно которого рассматривается движение, его называют телом отсчёта. Система координат, тело отсчёта с которым она связана, и выбранный способ измерения времени образуют систему отсчёта. Рассмотрим два примера. Размеры орбитальной станции, находящейся на орбите около Земли, можно не учитывать, а рассчитывая траекторию движения космического корабля на стыковке со станцией, без учёта её размеров не обойтись. Таким образом, иногда размерами тела по сравнению с расстоянием до него можно пренебречь, в этих случаях тело считают материальной точкой. Линию, вдоль которой движется материальная точка, называют траекторией. Длину части траектории между начальным и конечным положением точки называют путем (l). Единица пути – метр.
Механическое движение характеризуется тремя физическими величинами: перемещением, скоростью и ускорением. Направленный отрезок прямой, проведённый из начального положения движущейся точки в её конечное положение, называется перемещением (S). Это величина векторная. Единица перемещения – метр.
Скорость – векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения тела, численно равная отношению перемещения за малый промежуток времени к величине этого промежутка. Промежуток времени считается достаточно малым если скорость в течение этого промежутка не менялась. Определяющая формула скорости имеет вид Единица измерения скорости – м/с. На практике – км/ч. Измеряют скорость спидометром.
Ускорение – векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости, численно равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло. Если скорость изменяется одинаково в течение всего времени движения, то ускорение можно рассчитать по формуле Единица измерения ускорения м/с 2 .
Характеристики механического движения связаны между собой основными кинематическими уравнениями:
Предположим, что тело движется без ускорения (самолёт на маршруте), его скорость в течение продолжительного времени не меняется, а=0. Тогда кинематические уравнения будут иметь вид: V=const, S=Vt.
Движение, при котором скорость тела не меняется, т.е. тело за любые равные промежутки времени перемещается на одну и ту же величину, называют равномерным прямолинейным движением.
Во время старта скорость ракеты быстро возрастает, т.е. ускорение а>0, а=const.
В этом случае кинематические уравнения выглядят так:
При таком движении скорость и ускорение имеют одинаковые направления, причём скорость изменяется одинаково за любые равные промежутки времени. Этот вид движения называют равноускоренным.
При торможении автомобиля скорость уменьшается одинаково за любые равные промежутки времени, ускорение меньше нуля; т.к. скорость уменьшается, то уравнение принимает вид:
Такое движение называется равнозамедленным.
Все физические величины, характеризующие движение тела (скорость, ускорение, перемещение), а также вид траектории, могут изменяться при переходе из одной системы к другой, т.е. характер движения зависит от выбора системы отсчёта, в этом и проявляется относительность движения. Например, в воздухе происходит дозаправка самолёта топливом. В системе отсчёта, связанной с самолётом, другой самолёт находится в покое, а в системе отсчёта, связанной с Землёй, оба самолёта находятся в движении. При движении велосипедиста точка колеса в системе отсчёта, связанной с осью, имеет траекторию:
В системе отсчёта, связанной с Землёй вид траектории будет таким:
Взаимодействие тел. Сила. Второй закон Ньютона.
Простые наблюдения и опыты, например с тележками, приводят к следующим качественным заключениям: а) тело, на которое другие тела не действуют сохраняет свою скорость неизменной, б) Ускорение тела возникает под действием других тел, но зависит и от самого тела; в) действие других тел друг на друга всегда носят характер взаимодействия. Эти выводы подтверждаются при наблюдении явлений в природе, технике, космическом пространстве только в инерциальных системах отсчёта.
Взаимодействия отличаются друг от друга и количественно, и качественно. Например, ясно, что чем больше деформируется пружина, тем больше взаимодействие её витков. Или чем ближе два одноимённых заряда, тем сильнее они будут притягиваться. В простейших случаях взаимодействия количественной характеристикой является сила. Сила – причина ускорения тел по отношению к инерциальной системе отсчёта или их деформации. Сила – это векторная физическая величина, являющаяся мерой ускорения, приобретаемого телами при взаимодействии. Сила характеризуется: а) модулем; б) точкой приложения; в) направлением.
Единица силы – ньютон. Один ньютон – это сила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с 2 в направлении действия этой силы, если другие тела на него не действуют. Равнодействующей нескольких сил называют силу, действие которой эквивалентно действию тех сил, которые она заменяет. Равнодействующая является векторной суммой всех сил, приложенных к телу
Качественно по своим свойствам взаимодействия также различны. Например, электрическое и магнитное взаимодействия связаны с наличием зарядов у частиц либо с движением заряжённых частиц. Наиболее просто рассчитать силы в электродинамике: сила Ампера – F=IlBsin, Сила Лоренца – F=qvBsin, Кулоновская сила – и гравитационные силы: закон всемирного тяготения — Такие механические силы, как сила упругости и сила трения, возникают в результате электромагнитного взаимодействия. Для их расчёта необходимо использовать формулы: закон Гука – Fупр=-kx, сила трения – Fтр=-N.
На основании опытных данных были сформулированы законы Ньютона. Второй закон Ньютона. Ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, обратно пропорционально его массе и направлено также, как и равнодействующая сила: Для решения задач закон часто записывают в виде F=ma.
Импульс тела. Закон сохранения импульса. Закон сохранения энергии.
Простые наблюдения и опыты доказывают, что покой и движение относительны, скорость тела зависит от выбора системы отсчёта; по второму закону Ньютона независимо от того, находилось ли тело в покое или двигалось, изменение скорости его движения может происходить только при действии силы, т.е. в результате взаимодействия с другими телами. Однако существуют величины, которые могут сохраняться при взаимодействии тел. Это энергия и импульс. Импульсом тела называют векторную физическую величину, являющуюся количественной характеристикой поступательного движения тел. Импульс обозначается p. Единица измерения импульса – кг м/с. Импульс тела равен произведению массы тела на его скорость: p=mv. Направление вектора импульса p совпадает с направлением вектора скорости тела v. Рис.
Для импульса тел выполняется закон сохранения, который справедлив только для замкнутых физических систем. В общем случае замкнутой называют систему, которая не обменивается энергией и массой с телами и полями, не входящими в неё. В механике замкнутой называют систему, на которую не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано. В этом случае p1=p2, где p1 – начальный импульс системы, а p2 – конечный. В случае двух тел, входящих в систему, это выражение имеет вид m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’, где m1 и m2 – массы тел, v1 и v2 – скорости до взаимодействия, v1’ и v2’ – скорости после взаимодействия. Эта формула и является математическим выражением закона сохранения импульса: импульс замкнутой физической системы сохраняется при любых взаимодействиях, происходящих внутри этой системы; т.е. в замкнутой физической системе геометрическая сумма импульсов тел до взаимодействия равна геометрической сумме импульсов этих тел после взаимодействия. В случае не замкнутой системы импульс тел системы не сохраняется. Однако если в системе существует направление, по которому внешние силы не взаимодействуют или их действия скомпенсировано, то сохраняется проекция импульса на это направление. Кроме того, если время взаимодействия мало (выстрел, взрыв, удар), то за это время даже в случае не замкнутой системы внешние силы не значительно изменяют импульсы взаимодействующих тел. Поэтому для практических расчётов в этом случае тоже можно применять закон сохранения импульса.
Экспериментальные исследования взаимодействий различных тел — от планет и звёзд до атомов и элементарных частиц – показали, что в любой системе взаимодействующих тел при отсутствии действия со стороны других тел, не входящих в систему, или равенстве нулю суммы действующих сил геометрическая сумма импульсов тел действительно остаётся неизменной.
В механике закон сохранения импульса и законы Ньютона связаны между собой. Если на тело массой m в течение времени t действует сила и скорость его движения изменяется от v0 до v, то ускорение движения a тела равно На основании второго закона Ньютона для силы F можно записать F=ma=m, отсюда следует Ft=mv-mv0.
Ft – векторная физическая величина, характеризующая действие на тело силы за некоторый промежуток времени и равная произведению силы на время t её действия, называют импульсом силы. Единица импульса в СИ – 1 Н с.
Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) и их опытное обоснование. Масса и размеры молекул. Постоянная Авогадро.
- Все вещества состоят из мельчайших частиц: молекул, атомов или ионов.
- Эти частицы находятся в непрерывном хаотическом состоянии, скорость которого определяет температуру вещества.
- Между частицами существуют силы притяжения и отталкивания, характер которых зависит от расстояния между ними.
Движение броуновских частиц объясняется хаотическим движением частиц жидкости, которые сталкиваются с микроскопическими частицами и приводят их в движение. Опытным путём было доказано, что скорость броуновских частиц зависит от температуры жидкости. Теорию броуновского движения разработал А. Эйнштейн. Законы движения частиц носят статистический, вероятностный характер. Известен только один способ уменьшения интенсивности броуновского движения – уменьшение температуры. Существование броуновского движения убедительно подтверждает движение молекул.
Любое вещество состоит из частиц, поэтому количество вещества v принято считать пропорциональным числу частиц, т.е. структурных элементов, содержащихся в теле.
Единицей количества вещества является моль. Моль – это количество вещества, содержащее столько же структурных элементов любого вещества, сколько содержится атомов в 12 г углерода С 12 . Отношение числа молекул вещества к количеству вещества называют постоянной Авогадро:
Постоянная Авогадро показывает, сколько атомов и молекул содержится в одном моле вещества. Молярной массой называют величину, равную отношению массы вещества к количеству вещества: М=M/v.
Молярная масса выражается в кг/моль. Зная молярную массу, можно вычислить массу одной молекулы:
Средняя масса молекул обычно определяется химическими методами, постоянная Авогадро с высокой точностью определена несколькими физическими методами. Массы молекул и атомов со значительной степенью точности определяются с помощью масс-спектрографа.
Массы молекул очень малы. Например, масса молекулы воды: m=29,910 27 кг.
Молярная масса связана с относительной молекулярной массой Mr. Относительная молярная масса – это величина, равная отношению массы молекулы данного вещества к 1/12 массы атома углерода С 12 . Если известна химическая формула вещества, то с помощью таблицы Менделеева может быть определена его относительная масса, которая, будучи выражена в килограммах, показывает величину молярной массы этого вещества.
Диаметром молекулы принято считать минимальное расстояние, на котором им позволяют сблизиться силы отталкивания. Однако понятие размера молекулы является условным. Средний размер молекулы порядка 10 -10 м.
Идеальный газ. Основное уравнение МКТ идеального газа (без вывода). Температура и её измерение. Температурные шкалы Цельсия и Кельвина.
Для объяснения свойств вещества в газообразном состоянии используется модель идеального газа. Идеальным принято считать газ, если: а) между молекулами отсутствуют силы притяжения, т.е. молекулы ведут себя как абсолютно упругие тела; б) газ очень разряжен, т.е. расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул; в) тепловое равновесие по всему объёму достигается мгновенно. Условия, необходимые для того, чтобы реальный газ обрёл свойства идеального, осуществляются при соответствующем разряжении реального газа. Некоторые газы даже при комнатной температуре и атмосферном давлении слабо отличаются от идеальных. Основными параметрами идеального газа являются давление, объём и температура.
Одним из первых и важных успехов МКТ было качественное и количественное объяснение давления газа на стенки сосуда. Качественное объяснение заключается в том, что молекулы газа при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела и передают свои импульсы стенкам сосуда.
На основании использования основных положений МКТ было получено основное уравнение МКТ идеального газа, которое выглядит так: p=1/3m0nv 2 , где p – давление идеального газа, m0 – масса молекулы, n – концентрация молекул, v 2 – средний квадрат скорости молекул.
Обозначив среднее значение кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа Ek, получим основное уравнение МКТ идеального газа в виде: p=2/3nEk.
Однако, измерив только давление газа, невозможно узнать ни среднее значение кинетической энергии молекул отдельности, ни их концентрацию. Следовательно, для нахождения микроскопических параметров газа нужно измерение ещё какой-то физической величины, связанной со средней кинетической энергией молекул. Такой величиной в физике является температура. Температура – скалярная физическая величина, описывающая состояние термодинамического равновесия (состояния, при котором не происходит изменения микроскопических параметров). Как термодинамическая величина температура характеризует тепловое состояние системы и измеряется степенью его отклонения от принятого на нулевое, как молекулярно-кинетическая величина – характеризует интенсивность хаотического движения молекул и измеряется их средней кинетической энергией: Ek=3/2kT, где k=1,3810 -23 Дж/К и называется постоянной Больцмана.
Температура всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии, одинакова. Измеряется температура термометрами в градусах различных температурных шкал. Существует абсолютная термодинамическая шкала (шкала Кельвина) и различные эмпирические шкалы, которые отличаются начальными точками. До введения абсолютной шкалы температур в практике широкое распространение получила шкала Цельсия (за 0 0 С принята точка замерзания воды, за 100 0 С принята точка кипения воды при нормальном атмосферном давлении).
Единица температуры по абсолютной шкале называется кельвином и выбрана равной одному градусу по шкале Цельсия 1 К=1 0 С. В шкале Кельвина за нуль принят абсолютный нуль температур, т.е. температура, при которой давление идеального газа при постоянном объёме равно –нулю. Вычисления дают результат, что абсолютный нуль температуры равен -273 0 С. Таким образом, между абсолютной шкалой температур и шкалой Цельсия существует связь T=t 0 C+273. Абсолютный нуль температур недостижим, так как любое охлаждение основано на испарении молекул с поверхности, а при приближении к абсолютному нулю скорость поступательного движения молекул настолько замедляется, что испарение практически прекращается. Теоретически при абсолютном нуле скорость поступательного движения молекул равна нулю, т.е. прекращается тепловое движение молекул.
Вопрос 1. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клайперона). Изотермический, изобарный и изохорный процессы, их графики.
Состояние данной массы полностью определено, если известны давление, температура и объём газа. Эти величины называют
Физика
Я работаю учителем 26 лет, учителем физики — 14 лет. За это время я многому научилась и мне хочется поделится со своими коллегами своими умениями. В своей практике я очень часто использую презентации как на уроках физики, так и во внеклассной работе. А заинтересовали меня на курсах по информатике в НИРО.
1. Я предлагаю вам алгоритм создания теста, который нам был предложен преподавателем кафедры информатики А. Г. Баханским.
2. Мастер — класс «Создание тестов в программе Power Point».
3. Урок физики в 10 классе «Газовые законы».
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() |
123.5 КБ |
![]() |
766 КБ |
![]() |
863.82 КБ |
Предварительный просмотр:
Кафедра теории и методики обучения информатике
Алгоритм создания теста
- Запустить программу Microsoft Word .
- Сохранить файл под именем Тест.doc в своей папке Тексты на диске.
- В меню Файл выбрать и выполнить команду Сохранить как… ;
- В поле Папка: , появившегося диалогового окна Сохранение документа , выбрать Вашу папку Тексты ;
- В поле Имя файла ввести имя документа Тест .
- Выполнить сохранение, щелкнув левой кнопкой мыши по кнопке Сохранить .
- Установить параметры страницы.
- В меню Файл выбрать и выполнить команду Параметры страницы… ;
- В появившемся диалоговом окне параметры страницы выбрать вкладку Поля ;
- Используя кнопки установить размеры полей страницы: Верхнее –2,5 , Нижнее – 2,5 , Левое – 2 , Правое – 2 ;
- Подтвердить свой выбор, щелкнув по кнопке Ok левой кнопкой мыши.
- Вставить колонтитул.
- В меню Вид выбрать команду Колонтитулы . В верхней части страницы появится область с пунктирной границей и соответствующая панель инструментов;
- Ввести часть текста колонтитула (например, 8 класс);
- Переместить курсор в центр, нажав кнопку . Установить Начертание – Полужирный и ввести название предмера (например, Математика);
- Переместить курсор в правый край, нажав кнопку . Выключить Начертание – Полужирный и ввести свою фамилию (например, Уч. Сидоров С.С.);
- Переместить курсор на новую строку, нажав клавишу Enter . Переместить курсор в центр, нажав кнопку . Установить Начертание – Полужирный и ввести тему теста (например, Тема «Теорема Пифагора»);
- Для перехода к работе с основным текстом, дважды щелкните левой кнопкой в области основного текста документа;
Примечание! Для выполнения редактирования уже созданного колонтитула дважды щелкните левой кнопкой мыши в области колонтитула.
- Ввести заголовок.
- Установить параметры заголовка: Шрифт – Times New Roman , Размер – 14 , Начертание – Полужирный , Выравнивание – По центру ;
- Нажать клавишу Enter для пропуска строки и ввести текст заголовка: ТЕСТ № 1, дважды нажать клавишу Enter для пропуска двух строк.
- Ввести тексты вопросов и варианты ответа.
- Установить параметры основного текста: Шрифт – Times New Roman , Размер – 12 , Начертание – Обычный , Выравнивание – По ширине ;
- Установите текстовый курсор в позицию ввода первого вопроса теста, установите режим ввода нумерованного списка ( нумерация ) ;
- Введите текст вопроса, закончив ввод нажатием клавиши Enter ;
- Перейти к вводу вариантов ответов на вопрос, предварительно щелкнув по кнопке ( увеличить отступ или понизить уровень ) на панели Форматирование ;
- Заканчивать ввод текста каждого варианта ответа нажатием клавиши Enter ;
- По окончании ввода последнего ответа на первый вопрос, перейти к вводу текста следующего вопроса, предварительно щелкнув по кнопке ( уменьшить отступ или повысить уровень ) на панели Форматирование ;
- Повторить шаги алгоритма столько раз, сколько вопросов содержит Ваш тест.
Внимание! Если Вас не устраивает формат списка, то его можно изменить, использую в меню Формат команду Список и кнопку Изменить .
- Оформить текст вопросов теста полужирным начертанием и установить перед вопросом интервал
- Выделить текст вопроса, направив указатель мыши на левое поле напротив вопроса, прижав левую кнопку мыши и перемещая курсор вниз вдоль вопроса;
- Установить Начертание — Полужирный на панели инструментов Форматирование ;
- В меню Формат выполнить команду Абзац и на вкладке Отступы и интервалы установить Интервал перед: 6 пт ;
- Подтвердить свой выбор, щелкнув по кнопке Ok левой кнопкой мыши.
- Повторить установку для каждого вопроса.
- Оформить заголовок документа графикой.
- Установить курсор перед заголовком;
- Выполните вставку рисунка в одном из вариантов
- из коллекции клипов: в меню Вставка выполнить команду Рисунок , а в дополнительном меню команду Картинки . Открыть один из разделов (например, Фотографии) , и выбрать соответствующий рисунок щелчком мыши по нему. Выполнить его вставку, щелкнув по экранной кнопке Вставить клип .
- из известной папки (например, Вашей Картинки ): в меню Вставка выполнить команду Рисунок , а в дополнительном меню команду Из файла . Открыть нужную папку и выбрать в ней соответствующий рисунок щелчком мыши по его названию. Выполнить его вставку, щелкнув по экранной кнопке Вставка .
- Выполнить настройку рисунка:
- Вызвать контекстное меню, щелкнуть по рисунку правой клавишей мыши;
- Выбрать в контекстно-зависимом меню команду Формат рисунка ;
- В окне Формат рисунка перейдите на вкладку Положение ;
- Выберите в ней режим Вокруг рамки ;
- Подтвердить свой выбор, щелкнув по кнопке Ok левой кнопкой мыши (обратите внимание на изменение начертания маркеров рамки рисунка);
- Установить необходимые размеры рисунка, изменив границу рисунка с помощью углового маркера;
- Расположить рисунок в области документа по Вашему усмотрению, перетащив его с помощью указателя мыши.
- Создать прямоугольник
- Выбрать инструмент Прямоугольник ( ) на панели Рисование ;
- Направить в верхний угол предполагаемого прямоугольника и, прижав левую кнопку мыши, переместить указатель в правый нижний угол прямоугольника;
- Установить цвет заливки прямоугольника, щелкнув по стрелке Цвет заливки ( ), выбрав в панели Другие цвета заливки… нужный цвет (можно выбрать и более сложную заливку, выбрав пункт Способы заливки );
- Отменить линии границы щелкнув по стрелке Цвет линий ( ) и выбрав пункт Нет линий .
- Сохранить работу на диске, используя кнопку .
- Закрыть программу Microsoft Word .
© Баханский Александр Григорьевич
Предварительный просмотр:
Мастер — класс «Создание тестов в программе PowerPoint».
Предлагаю вашему вниманию мастер – класс по созданию теста в программе PowerPoint.
- Подготовьте вопросы и варианты ответов, среди которых есть правильный.
- Откройте новую презентацию. Я предлагаю создать тест по теме «Уравнение состояния идеального газа». Вы можете вносить свои вопросы и ответы.
- На титульном слайде введите название темы «Уравнение состояния идеального газа», в строку подзаголовка – Проверочный тест.
- Создайте 2 слайд Заголовок – объект .
- Выберите фон презентации.
- Введите 1 вопрос в строке Заголовок слайда:
Назовите макроскопические параметры. - В строке подзаголовка – ответ масса, давление, объем, температура
- Добавим еще одно текстовое поле, нажав ЛКМ в строке меню – вставка – надпись, введем еще один вариант ответа: давление, объем температура.
- Аналогично пункту 8, вы можете создать еще несколько вариантов ответов.
- Создадим 3 слайд Заголовок – объект .
Заголовок – (обоснование правильного ответа) К макроскопическим параметрам идеального газа относятся: давление, объем и температура.
Объект – Вернуться к вопросу
- Создадим четвертый слайд Заголовок – объект .
Заголовок – Молодец
Объект – Переходи к следующему вопросу.
- Создадим пятый слайд Заголовок – объект .
Заголовок – Неправильно!
Объект – Вспомни теорию. - Если вы внесли дополнительные варианты ответов, повторите пункт 12.
- Создадим 6 слайд Заголовок – объект .
Заголовок – Из предложенных формул выбери уравнение состояния идеального газа
Объекты – Варианты ответов, для нескольких вариантов снова добавляем текстовые поля.
P = 2/3nE PV = m/MRT P = 1/3 m o v 2 n PV = 3/2kТ - Создадим 7 слайд Заголовок – объект .
Заголовок – (обоснование правильного ответа) Уравнением состояния идеального газа называется зависимость между макроскопическими параметрами: давлением, объемом и температурой: PV = m/MRT
Объект – Вернуться к вопросу
- Создадим еще несколько слайдов с вопросами и вариантами ответов, подсказками (обоснование правильного ответа), повторив пункты 11 и 12.
Масса газа равна:
Чтобы выразить неизвестную величину из уравнения Менделеева – Клапейрона, умножь левую и правую часть уравнения на знаменатель (М), получишь: рvM = mRT, найди неизвестный множитель, разделив произведение на известные множители.
Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянной температуре называется…
Исходя из уравнения состояния газа произведение давления газа на его объем остается постоянным в любом состоянии с неизменной температурой.
Универсальная газовая постоянная равна
1,38 * 10 – 23 Дж/К
6,022 *10 23 моль -1
Универсальной газовой постоянной называется произведение числа Авогадро и постоянной Больцмана: 6,02 * 10 23 * 1,38 * 10 -23
Газовый закон Шарля устанавливает зависимость между:
- Между давлением и
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме называют изохорным.
Газовый закон Шарля.
Найди давление газа бутана (С 4 Н 8 ) в баллоне для портативных
газовых плит объемом 0,5 л и массой 250г
Переведи единицы измерения объема, массы, температуры в СИ.
Найди молярную массу бутана:
M=(4*12 + 1*8) * 10 -3 = 56 10 -3
Из уравнения М-К вырази давление: p = mRT / VM, выполни вычисления.
- Перейдем в режим сортировщика слайдов.
- Скопируйте слайды 4 и 5, для этого выделите их с помощью мышки, нажмите ПКМ и выберите копировать или найдите соответствующий значок на панели инструментов. Затем вставьте эти слайды после каждого слайда с вопросом.
Примерная схема расположения слайдов.
- Переходим к форматированию презентации, научим презентацию проверять ответы учеников. Для этого необходимо создать гиперссылку.
- Открываем слайд с первым вопросом.
- Щелкаем по правильному ответу, выделяем его, нажимаем на ПКМ, выбираем строку создать гиперссылку в контекстном окне выбираем перейти по гиперссылке – слайд и выбираем слайд 4 со словом Молодец — ОК.
- Для неверного ответа аналогично создаем гиперссылку направляя ученика к 5 слайду.
- Открываем 4 слайд и тоже делаем гиперссылку на 6 слайд с другим вопросом для слова Переходи к следующему вопросу.
- Открываем 5 слайд. Гиперссылкой будет выражение: Вспомни теорию. Гиперссылку направляем на 3 слайд с подсказкой.
- Открываем 3 слайд Выражение: Вернуться к вопросу делаем гиперссылкой на 2 слайд. Ученик еще раз попробует ответить на вопрос.
Как видите я сделала 2 вида слайда, 1 – строгий стиль, а второй не такой официальный, я добавила картинку учителя, а текст написала на объекте из автофигур Выноски . Как показывает практика, добавление рисунков и анимации, вызывает у учащихся больший интерес к изучению предмета, в данном случае к работе с тестом.
Примечание: Слова переходи к следующему вопросу и Вернуться к вопросу можно заменить управляющими кнопками, или вставить эти кнопки под выражениями . Вы сможете их найти, если нажмете вставка – фигуры (автофигуры) – управляющие кнопки .
Выберете понравившийся вариант, щелкните ЛКМ по слайду и не отпуская мышь растяните значок до нужных размеров. Перед вами откроется окно, в котором вы должны указать к какому слайду по гиперссылки нужно перейти.
Тип файла: Презентация PowerPoint 97-2003
Предварительный просмотр:
Конспект урока физики в 10 классе по теме «Газовые законы»
Тема урока: « Газовые законы».
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.
Цель: ввести понятие «изопроцесс»; изучить газовые законы, с помощью компьютерной модели получить подтверждение зависимостей термодинамических параметров и построение графиков этих зависимостей.
- Образовательные: изучить газовые законы; формировать умение объяснять законы с молекулярной точки зрения; изображать графики процессов; начать обучение учащихся решать графические и аналитические задачи, используя уравнение состояния и газовые законы; установление межпредметных связей (физика, математика, биология).
- Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса учащихся; в целях интернационального воспитания обратить внимание учащихся, что физика развивается благодаря работам ученых различных стран и исторических времен; продолжить формирование стремления к глубокому усвоения теоретических знаний через решение задач.
- Развивающие: активизация мыслительной деятельности (способом сопоставления), формирование алгоритмического мышления; развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить; научить применять полученные знания в нестандартных ситуациях для решения графических и аналитических задач.
Место урока в разделе «Основы МКТ»: урок проводился в 10 классе (6 человек всего в классе) после изучения основ молекулярно-кинетической теории газов и понятия температура.
Оборудование: компьютерный класс, мультимедийная установка, презентация к уроку, электронное приложение к учебнику «Физика. 10 класс»
(Сопровождение — презентация к уроку)
Дидактические материалы : задачи, формулы, графики.
- Актуализация знаний (мотивационный этап)
На прошлом уроке, мы с вами достаточно легко получили уравнение состояния идеального газа. И теперь зная это уравнение можно вывести все три газовых закона. А в истории физики эти открытия были сделаны в обратном порядке: сначала экспериментально были получены газовые законы, и только потом они были обобщены в уравнение состояния. Этот путь занял почти 200лет: первый газовый закон был получен в 1662 году английским и французским физиками Робертом Бойлем и Эдмоном Мариоттом, уравнение состояния – в 1834 году Клапейроном, а более общая форма уравнения – в 1874 году Д.И.Менделеевым.
Сегодня мы попробуем повторить путь известных физиков и самостоятельно получить формулировки газовых законов.
Для удобства сегодня на уроке мы будем использовать компьютерные модели. Вы сегодня — исследователи, по ходу урока вы будете анализировать увиденное, делать выводы, объяснять результаты. Я выдаю вам маршрутные листы, которые к концу урока вы постарайтесь заполнить. Чтобы незначительно облегчить вам исследования, вспомним немного основные понятия, которые потребуются для объяснения увиденного.
- Проверка домашнего задания
- Что является объектом изучения МКТ? (Идеальный газ.)
- Что в МКТ называется идеальным газом? (Идеальный газ – это газ, в котором взаимодействием между молекулами можно пренебречь.) ( видеофрагмент «Идеальный газ»)
- Какие макропараметры характеризуют состояние газа? (Давление, объем и температура.)
- Какое уравнение связывает между собой все три термодинамических параметра? (Уравнение состояния идеального газа).
- Каким уравнением удобно воспользоваться для установления количественной зависимости между параметрами одного и того же состояния газа при фиксированном третьем? (Уравнением Менделеева — Клапейрона)
Вспомним, как было получено уравнение состояния идеального газа (Слайд 3)
III. Изучение нового материала
- Определение процесса
- История открытия закона
- Формула и формулировка закона
- Графическое изображение
(Слайд 4) Ни один термодинамический параметр нельзя изменить, не затронув один, а то и два других параметра. Бывает так, что газ данной массы переходит из одного состояния в другое, изменяя только два параметра, оставляя третий неизменным. Такой переход называется изопроцессом , а уравнение его закономерности — газовым законом .
Изопроцесс – процесс, при котором масса газа и один из его термодинамических параметров остаются неизменными.
Газовый закон – количественная зависимость между двумя термодинамическими параметрами газа при фиксированном значении третьего.
Газовых закона, как и изопроцесса – три. Используя уравнение состояния идеального газа, можно вывести все три закона за 10 минут.
1. Изотермический процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре.
Для идеального газа изотермический процесс описывается законом Бойля-Мариотта, экспериментально установленным еще до создания молекулярно-кинетической теории газов английским физиком Робертом Бойлем в 1662 году и французским аббатом Эдмоном Мариоттом, независимо от Бойля, в 1676 году.
Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс, T=const):
Для газа данной массы при постоянной температуре произведение давления на объем постоянно.
Закон Бойля-Мариотта справедлив для любых газов, а также и для их смесей, например, для воздуха. Лишь при давлениях, в несколько сотен раз больших атмосферного, отклонения от этого закона становятся существенными.
Изотермическим можно приближенно считать процесс медленного сжатия воздуха или расширения газа под поршнем насоса при откачке его из сосуда. Однако температура газа при этом меняется, но в первом приближении этим изменением можно пренебречь.
Газовые законы активно работают не только в технике, но и в живой природе, широко применяются в медицине. Закон Бойля-Мариотта начинает «работать на человека» (как, впрочем, и на любое млекопитающее) с момента его рождения, с первого самостоятельного вздоха.
При дыхании межреберные мышцы и диафрагма периодически изменяют объем грудной клетки. Когда грудная клетка расширяется, давление воздуха в легких падает ниже атмосферного, т.е. «срабатывает» изотермический закон (pV=const), и в следствие образовавшегося перепада давлений происходит вдох. Другими словами, воздух идет из окружающей среды в легкие самотеком до тех пор, пока величины давления в легких и в окружающей среде не будут совпадать.
Выдох происходит аналогично: вследствие уменьшения объема легких давление воздуха в них становится больше, чем внешнее атмосферное, и за счет обратного перепада давлений он переходит наружу.
(Слайд 6) Графики изопроцессов .
2. Изобарный процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы, протекающий при постоянном давлении.
Для идеального газа изобарный процесс описывается законом Гей-Люссака.
Закон установлен в 1802 году французским физиком Гей-Люссаком, который определял объем газа при различных значениях температур в пределах от точки кипения воды. Газ содержали в баллончике, а в трубке находилась капля ртути, запирающая газ, расположенная горизонтально.
Закон Гей-Люссака (изобарный процесс p=const):
Для газа данной массы при постоянном давлении отношение объема к температуре постоянно.
Изобарным можно считать расширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем. Постоянство давления в цилиндре обеспечивается атмосферным давлением на внешнюю поверхность поршня.
(Слайд 8) Графики изопроцессов
3. Изохорный процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы, протекающий при постоянном объеме.
Для идеального газа изохорный процесс описывается законом Шарля.
В 1787 году французский ученый Жак Шарль измерял давление различных газов при нагревании при постоянном объеме и установил линейную зависимость давления от температуры, но не опубликовал исследования. Через 15 лет к таким же результатам пришел и Гей-Люссак и, будучи на редкость благородным, настоял, чтобы закон назывался в честь Шарля.
Закон Шарля (изохорный процесс, V=const):
Для газа данной массы при постоянном объеме отношение давления к температуре постоянно.
Изохорным можно считать увеличение давления газа в любой емкости или в электрической лампочке при нагревании.
(Слайд 10) «Графики изопроцессов»
(Слайд 11) Характеристика изопроцессов, записать в тетрадь обобщенную таблицу.
III. Применение полученных знаний для решения задач.
- Задание на узнавание изопроцессов на графиках: выполнить задание
2. Построение графиков изопроцессов: выполнить задание
3. Решить задачу. При температуре 27С давление газа в закрытом сосуде было 75кПа. Каким будет давление этого газа при температуре – 13С? (комментарий учителя).
IV. Подведение итогов.
- подведение итогов урока (беседа); (можно продемонстрировать видеофрагмент «Газовые законы»
- рефлексия деятельности учащихся на уроке.
V. Домашнее задание : §71, упр. 13(1)
(учебник физики 10 класса, Г.Я Мякишев, Б.Б. Буховцев)
Используемая литература и интернет-ресурсы:
- Учебник физики 10 класса, Г.Я Мякишев, Б.Б. Буховцев
- Поурочное планирование
- Электронное приложение к учебнику «Физика 10 класс».