- Что такое диффузия?
Диффузия — это явление, при котором происходит взаимное проникновение частиц одного вещества между частицами другого вследствие их теплового движения. - Приведите пример наблюдения диффузии.
Например, брызнули духами в одном углу комнаты. В результате диффузии молекулы духов будут проникать между молекулами воздуха в комнате, распространяясь по комнате. Через некоторое время запах духов будет чувствоваться в другом углу комнаты. - Что такое броуновское движение? Сделайте и объясните рисунок.
Броуновское движение — это хаотичное движение макроскопической частицы, взвешенной1 в жидкости или газе. Броуновское движение изображено на рис. 74.
Рис. 74. Броуновское движение.
Большой многоугольник изображает макроскопическую частицу.
Маленькие кружочки изображают окружающие её микроскопические частицы (те частицы, из которых состоит жидкость или газ в которую погружена эта макроскопическая частица);
стрелочки у маленьких кружочков показывают направление и величину их скоростей с целью показать хаотичность движения микроскопических частиц.
Сплошная линия изображает траекторию макроскопической частицы.
С разных сторон в макроскопическую частицу с разными скоростями врезается разное количество микроскопических частиц, в результате макроскопическая частица под действием этих ударов движется хаотически. - Что такое макроскопическая частица?
Макроскопическая частица, это частица, состоящая из очень большого числа микроскопических частиц. - Приведите пример броуновского движения.
Например, маленький кусочек краски плавает внутри воды. Он будет совершать хаотическое движение, это и есть броуновское движение. - Что такое идеальный газ?
Идеальный газ — это газ: 1) взаимодействие, между молекулами которого пренебрежимо мало (не считая столкновений молекул, которые рассматриваются как абсолютно упругие столкновения); 2) объём, занимаемый молекулами которого значительно меньше объёма всего газа (то есть объём молекул газа значительно меньше объёма пространства между этими молекулами). - Запишите формулу, поясняющую, что такое концентрация частиц.
n=\large \frac{N}{V};
где n~- концентрация частиц,
N~- число этих частиц (концентрация которых рассматривается), находящихся в объёме пространства V.1 - В чём измеряется концентрация частиц в СИ?
Концентрация частиц в СИ измеряется в единицах (штуках), делённых на метр кубический [\frac{1}{м^3}]. - Запишите основное уравнение МКТ в трёх формах.
p=\large \frac{1}{3}\normalsize \cdot m_0\cdot n\cdot \overline{v^2}=\large \frac{2}{3}\normalsize \cdot n\cdot \large \overline{(\frac{m_0 \cdot v^2}{2})} \normalsize =\large \frac{2}{3}\normalsize \cdot n\cdot \overline{ε_{пост}};
где p~- давление идеального газа, состоящего из частиц, масса каждой из которых m_0,
n~- концентрация частиц этого газа,
\overline{v^2}~- среднее арифметическое квадратов скоростей поступательного теплового движения всех (из которых состоит этот газ) этих частиц: \overline{v^2}=\large \frac{v_1^2+v_2^2+⋯+v_N^2}{N}, где N~- число всех этих частиц,
v_i^2~- квадрат тепловой скорости i-ой частицы из этих N частиц,
\large \overline{(\frac{m_0 \cdot v^2}{2})}~- среднее арифметическое квадратов скоростей поступательного теплового движения всех этих частиц, умноженных на их массы и поделенных на единственное простое чётное число:
\large \overline{(\frac{m_0 \cdot v^2}{2})} \normalsize =\Large \frac{\frac{m_0\cdot v_1^2}{2}+\frac{m_0\cdot v_2^2}{2}+⋯+\frac{m_0\cdot v_N^2}{2}}{N},
ε_{пост}~- среднее арифметическое кинетических энергий теплового поступательного движения всех этих частиц (ε~- строчная печатная греческая буква «эпсилон», напечатанная курсивом),
\overline{ε_{пост}}=\large \frac{ε_{пост1}+ε_{пост2}+⋯+ε_{постN}}{N}, где ε_{постi}~- кинетическая энергия поступательного движения i-ой частицы из этих N частиц. - Запишите формулу, связывающую абсолютную температуру с температурой в градусах Цельсия.
T=t^\circ +273~К;
где T~- абсолютная температура термодинамической системы,
273~К~-~273~Кельвина [К], где Кельвин — это единица, в которой измеряется абсолютная температура в СИ,
t^\circ~- количество Кельвинов численно равное значению температуры в градусах Цельсия этой системы. - Запишите формулу, демонстрирующую как связаны между собой изменение абсолютной температуры и изменение температуры, выраженной в градусах Цельсия?
ΔT=Δt^\circ;
где ΔT~- изменение абсолютной температуры термодинамической системы,
Δt^\circ~- изменение температуры этой системы, выраженное в градусах Цельсия. - Каким образом связано изменение температуры на 1~Кельвин с изменением температуры на 1~градус~Цельсия?
Изменение температуры на 1~К равно изменению температуры на 1~^\circ C. - Чему соответствует значение абсолютной температуры 0~К?
Значение абсолютной температуры 0~К соответствует полному прекращению хаотического поступательного движения частиц системы (температура которой 0~К). - Какие значения может принимать абсолютная температура?
Абсолютная температура может принимать положительные значения. - Запишите формулу связывающую температуру газа со средней кинетической энергией поступательного теплового движения его частиц.
\overline{ε_{пост}}=\large \overline{(\frac{m_0 \cdot v^2}{2})} \normalsize=\large \frac{3}{2} \normalsize \cdot k\cdot T;
где \overline{ε_{пост}}~- среднее арифметическое кинетических энергий теплового поступательного движения всех частиц, из которых состоит этот газ,
\large \overline{(\frac{m_0 \cdot v^2}{2})} \normalsize~- среднее арифметическое кинетических энергий теплового поступательного движения всех частиц, из которых состоит этот газ:
\large \overline{(\frac{m_0 \cdot v^2}{2})} \normalsize =\Large \frac{\frac{m_0\cdot v_1^2}{2}+\frac{m_0\cdot v_2^2}{2}+⋯+\frac{m_0\cdot v_N^2}{2}}{N}, m_{0i}~- масса i-ой частицы этого газа, v_i~- модуль скорости теплового поступательного движения i-ой частицы этого газа, N~- число частиц из которых состоит этот газ,
k~- постоянная Больцмана,
T~- абсолютная температура этого газа. (Абсолютную температуру часто называют просто температурой). - Запишите формулу выражающую зависимость давления газа от концентрации его молекул и его температуры.
p=n\cdot k\cdot T;
где p~- давление газа,
n~- концентрация его молекул,
k~- постоянная Больцмана,
T~- абсолютная температура этого газа. - Запишите три формулы для количества вещества.
ν=\large \frac{N}{N_А}=\frac{m}{μ}=\frac{V}{V_μ};
где ν~- количество вещества,
N~- количество частиц, из которых состоит это вещество,
N_А~- число Авогадро (число Авогадро также называют константой Авогадро и постоянной Авогадро),
m~- масса этого вещества,
μ~- молярная масса этого вещества,
V~- объём этого вещества при данных условиях,
V_μ~- молярный объём этого вещества при этих условиях. - В чём измеряется количество вещества в СИ?
Количество вещества в СИ измеряется в молях [моль]. - Что такое молярная масса вещества?
Молярная масса вещества — это масса этого вещества взятого в количестве 1~моль. - В чём измеряется молярная масса в СИ?
Молярная масса в СИ измеряется в килограммах, делённых на моль [\frac{кг}{моль}]. - Что такое молярный объём вещества?
Молярный объём вещества при данных условиях (конкретных значениях давления и температуры этого вещества) — это объём этого вещества взятого в количестве 1~моль при этих условиях. - В чём измеряется молярный объём в СИ?
Молярный объём в СИ измеряется в метрах кубических делённых на моль [\frac{м^3}{моль}]. - Запишите уравнение Менделеева-Клапейрона в 4-ёх формах записи.
p\cdot V=\large \frac{m}{μ}\normalsize \cdot R\cdot T=ν\cdot R\cdot T=N\cdot k\cdot T;
p=\large \frac{ρ}{μ}\normalsize \cdot R \cdot T;
где p~- давление идеального газа,
V~- объём этого газа,
m~- масса этого газа,
μ~- молярная масса этого газа, (то есть молярная масса вещества, из которого состоит этот газ),
R~- универсальная газовая постоянная,
T~- абсолютная температура этого газа,
ν~- количество вещества этого газа,
N~- количество частиц, из которых состоит этот газ,
k~- постоянная Больцмана,
ρ~- плотность этого газа. - Запишите выражение для внутренней энергии идеального одноатомного газа в 4-ёх формах записи.
U=\large \frac{3}{2}\normalsize \cdot ν\cdot R\cdot T=\large \frac{3}{2}\normalsize \cdot N\cdot k\cdot T=\large \frac{3}{2}\normalsize \cdot \large \frac{m}{μ}\normalsize \cdot R\cdot T=ν\cdot c_v\cdot T;
где U~- внутренняя энергия идеального одноатомного газа. Она равна сумме кинетических энергий теплового движения всех частиц, из которых состоит этот газ: U=E_{к1}+E_{к2}+⋯+E_{кN}, где E_{кi}~- кинетическая энергия теплового движения i-ой частицы, из которых состоит этот газ, N~- число частиц, из которых состоит этот газ;
ν~- количество вещества этого газа,
R~- универсальная газовая постоянная,
T~- абсолютная температура этого газа,
k~- постоянная Больцмана,
m~- масса этого газа,
μ~- молярная масса этого газа,
c_v~- молярная изохорная теплоёмкость этого газа. - Что такое молярная изохорная теплоёмкость идеального газа? Проиллюстрируйте ответ формулой.
Молярная изохорная теплоёмкость идеального газа — это отношение количества теплоты, переданной этому газу при теплообмене (то есть энергии, переданной этому газу без совершения работы (имеется ввиду без совершения работы над макроскопическими телами)) к произведению количества вещества этого газа на изменение температуры этого газа (произошедшее вследствие получения этим газом этой теплоты), в том случае, когда объём этого газа остаётся постоянным:
c_v=\large \frac{Q}{ν\cdot ΔT};
где c_v~- изохорная молярная теплоёмкость идеального газа,
Q~- количество теплоты, переданное этому газу, причём его объём не изменяется с течением времени,
ν~- количество вещества этого газа,
ΔT~- изменение температуры этого газа, произошедшее вследствие получения этим газом количества теплоты Q. - В чём измеряется молярная изохорная теплоёмкость в СИ?
В СИ молярная изохорная теплоёмкость измеряется в Джоулях, делённых на произведение моль и Кельвинов [\frac{Дж}{моль\cdot К}]. - Запишите формулу, иллюстрирующую закон Дальтона.
p=p_1+p_2+⋯+p_N;
где p~- давление смеси, состоящей из N идеальных газов,
p_i~- парциальное давление i-го газа из этой смеси. - Что такое парциальное давление газа?
Парциальное давление газа, это давление, которое бы имел этот газ, если бы находился в данном объёме только один.
Сноски:
- Такое определение концентрации частиц используется при подготовке к ЕГЭ по физике, иногда концентрацией частиц называют немного другие величины.