Свойства твердых, жидких и газообразных тел

	Сохраняет объем	Сохраняет форму	Особые свойства
Твердое тело	+	+
Жидкость	+	-	Текучесть
Газ	-	-	летучесть

Строение твердых, жидких и газообразных веществ

Помните: химический состав молекул не зависит от агрегатного состояния

	Твердое тело	Жидкость	Газ
Строение
Расстояние между молекулами	Сравнимо с размерами молекул	малы	Многократно превышают размеры молекул
Характер движения	колебательное	скачкообразное	Хаотическое
Скорости молекул	малы	Скорее малы	Огромны
Взаимодействие между молекулами	наибольшее	Меньше, чем у твердых тел	наименьшее

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ ВОПРОС №21

Запишите формулы, позволяющие вычислить массу атома или молекулы. Объясните физический смысл понятиям - концентрация вещества, число Авогадро. Объясните способ определения молярной массы вещества. Дайте определение понятиям: количество вещества, идеальный газ. Объясните, как создается давление газа, перечислите приборы, используемые для измерения давления газа. Перечислите единицы измерения давления газа. Объясните, как перевести мм тр. ст. в паскали.

ОТВЕТ:

- масса 1-ой молекулы, - масса всего вещества, - число молекул

- молярная масса, =[кг/моль], - число Авогадро =6,02х моль

Число Авогадро – это число молекул содержащихся в одном моле вещества.

1 моль содержит молекул

Концентрация – это число молекул содержащихся в единице объема. (n - концентрация)

V – Объем; 1л=10 м n=[1/м ]=[м ]

n=

-плотность [кг/м ]

Определение молярной массы:

1. Определяем по таблице Менделеева относительную массу вещества. Ar
2. Определяем относительную молекулярную массу. Mr= Ar
3. Умножаем относительную молекулярную массу на 10 кг/моль, получаем молярную массу

Количество вещества - это число показывающее сколько молей содержится в веществе

- количество вещества =[моль]

= ; =

Идеальный газ- это модель газа. Молекулы идеальные шарики, между которыми полностью отсутствует взаимодействие, столкновение между молекулами абсолютно упругое.

Реальный газ, находящийся при низком давлении можно считать идеальными.

Давление газа создается в результате ударов молекул о стенки сосуда, в котором находится газ.

Давление газа измеряют с помощью манометра и барометра.

Манометр измеряет давление газов в сосуде. Барометр измеряет атмосферное давление.

Ртутный барометр – прибор для определения атмосферного давления, создан Торричелли. Состоит из стеклянной трубки, запаянной с одного конца, длиной 1м, заполненной ртутью; широкого сосуда, в который выливается ртуть после поворота трубки.

Единицы измерения давления: В “СИ” P=[Па]

P=[атм] атмосфера

1 атм=10 Па

P=[бар]

1 бар=9,6х10 Па

P=[мм.рт.ст]

1 мм.рт.ст=133Па P =10 Па (нормальное условие).

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ ВОПРОС №22

Запишите основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа, объясните физический смысл формулы. Объясните зависимость давления газа от температуры.

ОТВЕТ:

1. Основные уравнения МКТ идеального газа связывает макропараметры (давление, объем, температуру, массу) и микропараметры (массу молекул, скорость молекул, кинетическую энергию)

1)

m₀ – масса одной молекулы

P – давление

n – концентрация

υ_кв – средняя квадратичная скорость движения молекул

2)

E_к – средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа

3)

- плотность газа

 

2.Давление газа зависит от температуры, если температура увеличивается, то увеличивается скорость движения молекул, в результате, увеличивается число ударов молекул о стенки сосуда, а значит, возрастает давление газа.

k – постоянная Больцмана, k= 1.38*10^-23 Дж/К

T – термодинамическая температура, T= [K] кельвин

T= t+273

 

Приложение:

k*N_A= R – универсальная газовая постоянная

 

M_возд= 29*10^-3 кг/моль

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ ВОПРОС №23

Сформулируйте понятие о температуре и объясните ее физический смысл. Дайте определение абсолютного нуля. Какая единица температуры используется в системе СИ? Объясните принцип построения абсолютной температурной шкала и шкалы Цельсия.

 

ОТВЕТ:

1. Температура – является макроскопическим параметром тела, характеризующим его состояние, а также возможные передачи тепла, так как тепло может переходить только от более горячего тела к более холодному.

Температура является мерой средней кинетической энергии поступательного движения молекул

k= 1.38*10^-23 Дж/К – постоянная Больцмана

T – термодинамическая температура, T= [K] кельвин

От температуры тела зависит скорость движения молекул. Например: Средняя квадратичная скорость движения молекул газа

R= 8.31Дж/моль*К – универсальная газовая постоянная

M – молярная масса газа

 

2. Абсолютный нуль – это минимально возможная температура.

Шарль изучал зависимость давления газа от его температуры при неизменном объеме. По результатам эксперимента он построил график зависимости Рот Т (прямо пропорциональная зависимость). Из графика видно, что давление газа будет равно нулю при температуре -273⁰С. При данной температуре молекулы и атомы полностью прекращают свое движение

-273ºС – абсолютный нуль

-273ºС соответствует температуре 0 K

 

3.Используется теоретическая и практическая шкала измерения температур.

По теоретической шкале в системе «СИ» температура измеряется в [К] кельвин.

T=[К] кельвин

Практическая шкала это ºС и ºF (Цельсия и Фаренгейт)

t= [ºС] Цельсий

T= t+273

T_F= 32+1.8t

 

4.Шкала Цельсия за основу принимает агрегатные переходы воды: 0ºС – вода замерзает, 100 ºС – закипает.

Термодинамическая шкала начинается с абсолютного нуля(отрицательных температур нет).

При этом 1K=1ºС,то есть термодинамическая шкала сдвинута относительно шкалы Цельсия на 273ºС при этом Δt=ΔT

Пример: Δt=t₂- t_1; T₁= t₁+273; T₂= t₂+273; ΔT= t₂+273- t₁+273= t₂- t₁= Δt

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ ВОПРОС №24

Запишите уравнение состояния идеального газа для произвольной массы газа и количества вещества (уравнение Клапейрона - Менделеева). Вычислите объем одного моля газа при нормальных условиях.

 

ОТВЕТ:

1. Уравнения состояния газа.

 

R= 8.31Дж/моль*К –универсальная газовая постоянная, Р(Па) - давление газа, (м³)- объем газа,

(кг) – масса газа, Т(К) – абсолютная температура, М (кг/моль) – молярная масса газа

 

- количество вещества

(кг/м³)- плотность газа

 

2. Дано:

Н.у.

P₀=10⁵Па

T=273K

V -?

 

 

Решение

Вычисление:

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ ВОПРОС №25

Перечислите параметры, характеризующие состояние газа. Дайте определение понятию – изопроцессы. Сформулируйте понятия: изотермический, изохорный и изобарный процессы. Приведите формулы, связывающие параметры идеального газа при изотермическом, изобарном и изохорном процессах, объясните их физический смысл. Построите графики зависимости параметров состояния идеального газа при изотермическом, изобарном и изохорном процессах, объясните их физический смысл.

ОТВЕТ:

Состояние газа описывается с помощью макроскопических параметров: давления, объем, температура(P,V,T). Изопроцессами называются процессы, протекающие при постоянной массе газа и при постоянном одном из параметров.Согласно уравнению Менделеева - Клайперона.

Если m=const, то ,

Изопроцесс	Формулы	Графики
Изобарный	m= const, P= const Закон Гей Люсака   Если V↑, T↑ V↓, T↓	Изобары
Изотермический	m= const, T= const   Закон Бойля Мариотта P↑, V↑ P↓, V↓	Изотермы
Изохорный	m= const, V= const     Закон Шарля   V↑, T↑	Изохоры

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ ВОПРОС №26

Сформулируйте понятие внутренняя энергия и перечислите способы ее изменения. Приведите формулу, позволяющую определить внутреннюю энергию идеального газа, и объясните ее физический смысл. Дайте определение числа степеней свободы. Сформулируйте определение закона сохранения энергии в тепловых процессах (первый закон термодинамики), объясните правило знаков.

ОТВЕТ

Внутренняя энергия сосредоточена «внутри» вещества и складывается из потенциальной энергии взаимодействующих молекул (или атомов) и кинетической энергии их движения.

Где - кинетическая энергия молекул (атомов), которая зависит от скорости их движения. Она изменяется только при изменении температуры. В процессе агрегатных переходов кинетическая энергия молекул остается неизменной;

- потенциальная энергия молекул, которая зависит от промежутков между молекулами. Она изменяется при изменении температуры и объема. Например, в процессе агрегатных переходов изменяется именно потенциальная энергия молекул

Способы измерения внутренней энергии: совершением над телом работы и теплопередача.

Теплопередача бывает 3-х видов:

1) Теплопроводность -это передача тепла от более нагретого участка к более холодному.

2) Конвекция -это передача тепла потоками жидкости или газа.

3) Излучение -это передача тепла посредством электромагнитных излучений.

Внутренняя энергия идеального газа складывается только из кинетических энергий движения молекул т.к. молекулы идеального газа не взаимодействуют друг с другом.

Формулы для определения внутренней энергии идеального газа

 

Где U=[Дж] – внутренняя энергия,

m (кг)-масса газа,

М- молярная масса газа,

R=8,31 Дж/(моль*К) универсальная газовая постоянная,

Т(К) - термодинамическая температура,

Р (Па)-давление газа,

V (м³) – объём газа,

i- степень свободы.

 

Степень свободы -это количество независимых величин, с помощью которых может быть задано положение системы (зависит от числа атомов содержащихся в молекуле);

Если газ одноатомный(Ar;Ne; He) i = 3;

Если газ двухатомный Н₂;О₂;N_2; i=5;

Если газ трехатомный и более атомный H₂O;NH₃, i=6

Исключение – СО_3: i= 5