Задача fizmatbank.ru

Второе положение молекулярно-кинетической теории

Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении. Это движение не зависит от внешних воздействий. Движение происходит в непредсказуемом направлении из-за столкновения молекул. Доказательством является броуновское движение частиц (открыто Р.Броуном 1827г). Частицы помещают в жидкость или газ и наблюдают их непредсказуемое движение из-за соударений с молекулами вещества.

Броуновское движение

Доказательством хаотического движения является диффузия — проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества. Например, запах освежителя воздуха мы ощущаем не только в том месте, где его распылили, но он постепенно перемешивается с молекулами воздуха во всей комнате.

Молекулярная физика

Найдено документов — 3243 1. «Звезды» из водяной капли

Предлагается заметка опыте с каплей воды на раскаленной поверхности. 1978 г., N7

Размер: 44.8 кб

2. «Лапка геккона»

Демонстрируется как тонкий лист резины крепко «прилипает» к гладкой поверхности стекла, если пытаться его оторвать. Однако лист легко скользит по поверхности стекла и легко отрывается от него, если отогнуть угол листа. Объяснить увиденное.

Размер: 7.61 мб

3. «Огонь, мерцающий в сосуде»

Изучение свойств «пустоты» — важнейшая физическая задача, решение которой связано с обнаружением необычных, сверхплотных ядер, с объяснением взрывов сверхновых звезд.
«Наука и жизнь», 1978, N8

Размер: 322.4 кб

4. «Стингер» против метеорита

В статье рассказывается о возможности использования самонаводящихся ракет «Стингер» для борьбы с метеоритным дождем. 1997 г., N2

Размер: 139.1 кб

5. «Тепловые фантазии и прочие удовольствия»

Экспериментальное раскрые тепловых явлений. 1992 г, N8

Размер: 137.1 кб

6. «Холодное» напыление металлических покрытий

Новый газодинамический способ напыления покрытий на металл пригодится везде: при ремонтных работах, для восстановления изношенных поверхностей, течей и др. Сравнительно низкая температура нанесения покрытия — одно из преимуществ напыления сжатым воздухом.
«Наука и жизнь», 2005, N3

Размер: 196.6 кб

7. 20 Российская олимпида школьников по математике

В данной статье опубликованы задачи 20 всероссийской математической олимпиады. 1994 г., N 5.

Размер: 160.7 кб

8. 24 международная физическая олимпиада

В статье представлен комплект задач с 24 международной олимпиады по физике. 1994 г., N 1.

Размер: 157.7 кб

9. 28 Всероссийская олимпида школьников по физике

В данной статье опубликованы задачи 28 всероссийской физической олимпиады. 1994 г., N 5.

Размер: 205.2 кб

10. 34 международная математическая олимпиада

В статье представлен комплект задач с 34 международной олимпиады по математике. 1994 г., N 1.

Размер: 82.7 кб

11. 3D-модели «Атомы и молекулы»

Подборка моделей атомов и молекул некоторых веществ а так же молекулярных структур некоторых кристаллов

Размер: 3.62 мб

12. 3D-модель «Барометр — анероид»

Изучение устройства и принципа работы барометра — анероида

Размер: 1.48 мб

13. 3D-модель «Кристаллическая решетка»

Модели кристаллических решеток некоторых веществ

Размер: 2.58 мб

14. 3D-модель «Поршневой насос»

Изучение устройства и принципа работы поршневого насоса (2 конструкции).

Размер: 6.35 мб

15. I Всероссийская олимпиада по информатике. 1989 г., N10.

Предлагается набор задач I Всероссийской олимпиады по информатике. 1989 г., N10.

Размер: 120.9 кб

16. I Всероссийская олимпиада по физике учащихся средних профессионально-технических училищ

Предлагаются задания олимпиады. 1986 г., N10

Размер: 61.6 кб

17. I Всесоюзная олимпиада школьников по информатике. 1988 г., N1112.

Предлагается набор задач I Всесоюзной олимпиады школьников по информатике. 1988 г., N1112.

Размер: 247.4 кб

18. I Международная олимпиада по информатике

Предлагается набор задач I Международной олимпиады по информатике. 1989 г., N12.

Размер: 160.1 кб

19. I Российская олимпиада школьников по астрономии и космической физике

В статье представлены задачи I Российской олимпиады школьников по физике и астрономии. 1994 г., N6.

Размер: 166.2 кб

20. II Всесоюзная олимпиада школьников по информатике. 1989 г., N11.

Предлагается набор задач II Всесоюзной олимпиады школьников по информатике. 1989 г., N11.

Размер: 110.5 кб

Всего документов: 3243

Другие материалы

Физика и физические методы изучения природы Механика Молекулярная физика Электрические и магнитные явления Электродинамика и оптика

Строение кристаллов. Пространственная решетка. Элементарная ячейка

Понятие кристалла обычно ассоциируется у нас с минералами, имеющими геометрически правильную форму, которая одинакова как для больших, так и для малых кусков минералов. Рассматривая отдельные кристаллы, можно убедиться, что они ограничены плоскими, как бы шлифованными гранями в виде правильных многоугольников.

Кристаллы одного и того же вещества могут иметь различную форму, так как она зависит от условий их образования. Однако для кристаллов каждого вещества характерно постоянство углов между их ребрами и соответственно между их гранями.

Так, кристаллы поваренной соли встречаются в виде кубов, параллелепипедов, призм и даже тел неправильной формы, но всегда в вершине каждого кристалла сходятся три ребра, образующие между собой прямые углы. Измерив углы между всеми гранями неизвестного кристалла, можно по специальному каталогу определить, кристалл какого вещества исследуется (кристаллохимический анализ).

Правильная геометрическая форма кристаллов является результатом упорядоченного расположения частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих кристалл. Точнее, частицы колеблются около определенных положений равновесия. Если их мысленно соединить прямыми линиями, то получается своего рода «скелет» кристалла. Такое изображение кристалла называется кристаллической пространственной решеткой. В основе кристаллической решетки лежит элементарная ячейка — фигура наименьшего размера, последовательным переносом которой можно построить весь кристалл.

Для описания строения любого кристалла достаточно изучить строение элементарной ячейки пространственной решетки этого кристалла.

В зависимости от рода частиц, расположенных в узлах кристаллической решетки, и характера сил взаимодействия между ними кристаллы разделяют на 4 типа: ионные, атомные, металлические и молекулярные.

В узлах ионной решетки в определенном порядке чередуются ионы противоположных знаков, удерживающиеся электростатическими силами (ионная связь). Ионная решетка каменной соли NaCl приведена на рисунке 3.

Рис. 3

В узлах атомной решетки находятся нейтральные атомы, между которыми существует ковалентная связь: при сближении атомов их валентные электроны как бы становятся общими для ближайших соседей. На рисунке 4, а, б ковалентная связь изображена для германия.

Рис. 4

В узлах металлической решетки находятся положительные ионы, взаимодействие между которыми осуществляется через обобществленные свободные электроны.

В узлах молекулярной решетки находятся нейтральные молекулы, удерживающиеся молекулярными силами притяжения. Эти силы невелики. Поэтому молекулярные кристаллы легко разрушаются. Это кристаллы СO2, O2, N2 в твердом состоянии, большинство органических соединений (парафин, спирт, резина и др.).

3 вариант

A1. «Частицы вещества участвуют в непрерывном тепловом хаотическом движении». Это положение молекулярно­-кинетической теории строения вещества относится к

1) газам
2) жидкостям
3) газам и жидкостям
4) газам, жидкостям и твердым телам

А2. Как изменится давление идеального одноатомного газа при увеличении средней кинетической энергии теплового движения его молекул в 2 раза и уменьшении концен­трации молекул в 2 раза?

1) Увеличится в 4 раза
2) Уменьшится в 2 раза
3) Уменьшится в 4 раза
4) Не изменится

А3. Чему равна средняя кинетическая энергия хаотического поступательного движения молекул идеального газа при температуре 327 °С?

1) 1,2 · 10-20 Дж
2) 6,8 · 10-21 Дж
3) 4,1 · 10-21 Дж
4) 7,5 кДж

А4. На VТ-диаграмме приведены гра­фики изменения состояния идеаль­ного газа. Изобарному процессу со­ответствует линия графика

1) А
2) Б
3) В
4) Г

А5. В сосуде, содержащем только пар и воду, поршень дви­гают так, что давление остается постоянным. Температу­ра при этом

1) не изменяется
2) увеличивается
3) уменьшается
4) может как уменьшаться, так и увеличиваться

B1. Два сосуда с объемами 40 ли 20 л содержат газ при оди­наковых температурах, но разных давлениях. После со­единения сосудов в них установилось давление 1 МПа. Каково было начальное давление в большем сосуде, если начальное давление в меньшем сосуде 600 кПа? Темпе­ратуру считать постоянной.

В2. В сосуде неизменного объема находилась при комнатной температуре смесь двух идеальных газов, по 2 моль каж­дого. Половину содержимого сосуда выпустили, а затем добавили в сосуд 2 моль второго газа. Как изменились в результате парциальные давления газов и их суммарное давление, если температура газов в сосуде поддержива­лась постоянной?

К каждой позиции первого столбца подберите нужную позицию второго.

Физические величины

А) парциальное давление первого газа
Б) парциальное давление второго газа
В) давление газа в сосуде

Их изменение

1) увеличилось
2) уменьшилось
3) не изменилось

C1. Поршень массой 5 кг может без трения перемещаться в вертикальном цилиндрическом сосуде, обеспечивая при этом его герметичность. Сосуд с поршнем, заполненный газом, покоится на полу неподвижного лифта при атмо­сферном давлении 100 кПа, при этом расстояние от ниж­него края поршня до дна сосуда 20 см. Когда лифт по­едет вниз с ускорением равным 2 м/с2, поршень сместится на 1,5 см. Какова площадь поршня, если из­менение температуры газа не учитывать?

ЭТАП 1

Организация начала занятия, обеспечение полной готовности к работе. Актуализация знаний.

Цель

Постановка целей, определение задач на урок (выполняют студенты). Контроль знаний обучаемых с помощью физического диктанта по теме «МКТ»

Длительность этапа

10 мин.

Основной вид деятельности со средствами ИКТ

 Студенты отвечают на вопросы по теме на презентации, выведенной преподавателем на большой экран с помощью проектора.

Форма организации деятельности студентов

Индивидуальная (при выполнении проверочной работы), коллективная (при проверке).

Функции преподавателя на данном этапе

Консультант

Основные виды деятельности преподавателя

 Консультирует по непонятным вопросам. Помогает проверяющему, проверяет правильность задания.

Промежуточный контроль

 Заполнение индивидуального листа-самоконтроля (отметка о выполнении +,-, +, -, -, +, 0; бумажный вариант)

Используемые образовательные технологии

Педагогика сотрудничества

Совместная деятельность

Эвристическая беседа

Уравнение теплового баланса

Если система тел является теплоизолированной, то ее внутренняя энергия не будет изменяться несмотря на изменения, происходящие внутри системы. Если ​\( A \)​ = 0, ​\( Q \)​ = 0, то и ​\( \Delta U \)​ = 0 .

При любых процессах, происходящих в теплоизолированной системе, ее внутренняя энергия не изменяется (закон сохранения внутренней энергии).

Рассмотрим теплоизолированную систему из двух тел с разными температурами. При контакте между ними будет проходить теплообмен. Тело с большей температурой будет отдавать некоторое количество теплоты, а тело с меньшей температурой – получать, пока температуры тел не станут равными. Так как суммарная внутренняя энергия не должна изменяться, то, на сколько уменьшится внутренняя энергия более нагретого тела, на столько должна увеличиться внутренняя энергия второго тела. Так как работа не совершается, то изменение внутренней энергии равно количеству теплоты.

Количество теплоты, отданное при теплообмене телом с большей температурой, равно по модулю количеству теплоты, полученному телом с меньшей температурой:

Другая формулировка: если тела образуют замкнутую систему и между ними происходит только теплообмен, то алгебраическая сумма отданных ​\( Q_{отд} \)​ и полученных \( Q_{пол} \) количеств теплоты равна нулю:

Термодинамика и молекулярная физика.

Молекулярная физика и термодинамика — разделы физики, в которых изучаются зависимости свойств тел от их строения, взаимодействия между частицами, из которых состоят тела, и характера движения частиц. Для исследования физических свойств макроскопических систем, связанных с огромным числом содержащихся в них атомов и молекул, применяют два качественно различных и взаимно дополняющих друг друга метода: статистический (или молекулярно-кинетический) и термодинамический.

Статистический метод — это метод исследования систем из большого числа частиц, оперирующий статистическими закономерностями и средними (усредненными) значениями физических величин, характеризующих всю систему. Этот метод лежит в основе молекулярной физики — раздела физики, изучающего строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из атомов, молекул или ионов находящихся в непрерывном хаотическом движении. В дальнейшем мы будем использовать термин «молекула» имея ввиду мельчайшую структурную единицу (элемент) данного вещества.

Термодинамический метод — это метод исследования систем из большого числа частиц, оперирующий величинами, характеризующими систему в целом (например, давление, объем, температура) при различных превращениях энергии, происходящих в системе, не учитывая при этом внутреннего строения изучаемых тел и характера движения отдельных частиц. Этот метод лежит в основе термодинамики — раздела физики, изучающего общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями.

Термодинамическая система.

Термодинамика имеет дело с термодинамической системой — совокупностью макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами (внешней средой). Термодинамические системы, не обменивающиеся с внешней средой ни энергией, ни веществом, называются замкнутыми. Основа термодинамического метода — определение состояния термодинамической системы. Состояние системы задается термодинамическими параметрами (параметрами состояния) — совокупностью физических величин, характеризующих свойства термодинамической системы.

Обычно в качестве параметров состояния выбирают температуру, давление и объем. Параметры состояния системы могут изменяться. Любое изменение в термодинамической системе, связанное с изменением хотя бы одного из ее термодинамических параметров, называется термодинамическим процессом. Если для данной системы внешние условия не изменяются и состояние системы с течением времени не меняется, то эта система находится в термодинамическом равновесии.

Автокран МКТ-25.6 УЛЬЯНОВЕЦ на базе шасси КРАЗ 65101 грузоподъемностью 25 тонн

МКТ-25.6 – это автокран грузоподъемностью 25 тонн. Данная модель применяется для погрузочно-разгрузочных и монтажно-строительных работ. Также грузоподъемная техника выполняет работы при укрупнительной сборке. В качестве основного рабочего органа используется трехсекционная телескопическая стрела. Данная конструкция позволяет достичь высоты подъема около 21,8 метров. Максимальная грузоподъемность достигается при выдвижении стрелы примерно на 9,7 метров. Широкое применение находят шарнирно-сочлененные стрелы, представляющие собой стреловое устройство, состоящее из основной стрелы и шарнирно закрепленного на ней гуська. Гусек позволяет существенно увеличить вылет стрелы при значительном пространстве под стрелой, но при уменьшенной грузоподъемности МКТ-25.6. А также увеличивает скорость поднятия/опускания груза. Кран оснащен выносными опорами, увеличивающими устойчивость, что, в свою очередь, повышает его грузоподъемность (без выносных опор грузоподъемность снижается в 2-3 раза).

Движение всех рабочих механизмов автокрана МКТ-25.6 осуществляется посредством работы гидропривода. Такая система позволяет добиться точности и плавности выполняемых операций, а также способствует широкодиапазонному переключению рабочих передач. Более того, за счет новых резинотехнических изделий (РТИ) и гидроцилиндров обеспечивается передача потока жидкости без значимых потерь, что позволяет более продуктивно использовать гидросистему в целом.

Для расширения сферы применения автокрана МКТ-25.6 существует возможность оснащения стрелы подъемником «люлькой». Данная конструкция позволяет осуществлять подъем людей и материалов общей массой до 300 килограмм, что позволяет выполнять некоторые специализированные работы.

МКТ-25.6 установлен на трехосном шасси КРАЗ-65101 (6х4). В качестве силового агрегата используется дизельный 4-тактный, V-8 двигатель ЯМЗ-238М2 с непосредственным впрыском топлива и жидкостным охлаждением. Минимальный удельный расход топлива 214(157) г/кВт (г/л.с.ч). Его конструкция позволяет вырабатывать до 240 лошадиных сил. Трехосное шасси позволяет не только обеспечить отличную устойчивость, но и повысить уровень проходимости. Таким образом, за счет своей мощности и колесной формулы МКТ-25.6 способен осуществлять работу как в городских условиях, так и на участках с проблемной почвой.

Для выполнения различных задач автокран МКТ-25.6 располагает всем необходимым. К примеру, при работе в стесненных условиях, когда движение стрелы ограничено чем бы то ни было, оператор имеет возможность задать параметры рабочей зоны. Таким образом, автоматика, зная эти данные, будет ограничивать движение стрелы, поворотного устройства, высоту подъема и вылет. Все это способствует более безопасному проведению работ крановой установкой. Более того, на кране размещен прибор, без которого технадзором запрещено эксплуатировать грузоподъемную технику. Речь идет об устройстве МЗОН, он позволяет осуществлять безопасную работу вблизи линий электропередач.

Если Вы решили купить МКТ-25.6, обращайтесь к нам. Мы осуществляем продажу МКТ-25.6 с доставкой во все регионы России. Для того, чтобы купить МКТ-25.6, зайдите в раздел «Контакты», где Вы увидите номера наших телефонов и адрес электронной почты. Менеджеры нашей компании предоставят Вам необходимую информацию о технических и эксплуатационных возможностях данной модели грузоподъемной техники. Продажа автокрана данной модели будет осуществлена на выгодных для Вас условиях.

Вариант 2

A1. Герметически закрытая банка заполнена воздухом. При температуре 27 °С давление в банке равно атмосферному. При какой температуре давление в банке станет в два раза выше атмосферного?

1) 327 °C
2) 213 °C
3) 163,5 °C
4) 54 °C

А2. В стеклянной трубке, запаянной с одного конца, находятся воздух и столбик ртути, закрывающий воздух в трубке. Какие действия нужно произвести с этой трубкой для измерения давления атмосферного воздуха?

1) измерить длину воздушного столба и столба ртути при вертикальном положении трубки
2) измерить длину воздушного столба и столба ртути при горизонтальном положении трубки
3) опустить открытый конец стеклянной трубки в чашку с ртутью и измерить высоту ртутного столба в трубке при вертикальном положении
4) измерить длину столба ртути и длину воздушного столба в вертикальном и горизонтальном положениях трубки

А3. Как изменится температура Т газа, если уменьшить его объем в 2 раза в таком процессе, при котором соотношение между давлением и объемом газа рV3 = const?

1) не изменится
2) увеличится в 2 раза
3) увеличится в 4 раза
4) уменьшится в 4 раза

А4. На рисунке представлен график зависимости потенциальной энергии Е от расстояния r при взаимодействии двух атомов в двухатомной молекуле. На каком расстоянии r сила взаимодействия между молекулами равна нулю?

1) r1
2) r2
3) r3
4) r1

B1. Температура фотосферы Солнца равна примерно 6000 К, концентрация атомов примерно 1015 частиц в 1 см3. Оцените массу воды, которую можно нагреть до кипения за счет энергии теплового движения атомов водорода в 1 м3 солнечной фотосферы.

В2. Для измерения влажности атмосферного воздуха в сосуд, содержащий воздух, капнули несколько капель воды, быстро закрыли сосуд пробкой и соединили с водяным манометром. Через несколько минут манометр обнаружил повышение давления в сосуде на 13 см водяного столба. Какова относительная влажность атмосферного воздуха? (Температура воздуха 19 °С. Давление насыщенных водяных паров при 19 °С равно 2,2 кПа.)

C1. С какой максимальной силой прижимается к телу человека медицинская банка, если диаметр ее отверстия D = 4 см? В момент прикладывания к телу воздух в ней прогрет до температуры t = 80 °С, а температура окружающего воздуха t = 20 °С. Атмосферное давление Р = 106 Па. (Изменением объема воздуха в банке из-за втягивания кожи пренебречь.)

С2. В цилиндре под поршнем площадью S = 100 см3 находится m = 28 г азота при температуре t1 = 100 °С. К поршню через систему блоков подвешен груз массой М = 50 кг. (См. рисунок.) Цилиндр охлаждается до t2 = 0 °С. На какую высоту Δh поднимется груз? (Атмосферное давление P = 105 Па.)

Ответы на тест по физике Молекулярная физика 10 классВариант 1
А1-3
А2-4
А3-3
А4-3
В1. В 10 раз
В2. Через 7
С1. 0,87 м/с
С2. 41 смВариант 2
А1-4
А2-4
А3-3
А4-2
В1.
В2. 42%
С1. 21 Н
С2. 164 см

Первый закон термодинамики

Закон сохранения и превращения энергии, распространенный на тепловые явления, называется первым законом (началом) термодинамики.

Можно дать формулировку этого закона исходя из способов изменения внутренней энергии.

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе:

Если рассматривать работу самой системы над внешними телами, то закон может быть сформулирован так:

количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение системой работы над внешними телами:

Если система изолирована и над ней не совершается работа и нет теплообмена с внешними телами, то в этом случае внутренняя энергия не изменяется. Если к системе не поступает теплота, то работа системой может совершаться только за счет уменьшения внутренней энергии. Это значит, что невозможно создать вечный двигатель – устройство, способное совершать работу без каких-либо затрат топлива.

Первый закон термодинамики для изопроцессов

Изотермический процесс: ​\( Q=A’\,(T=const, \Delta U=0) \)​Физический смысл: все переданное газу тепло идет на совершение работы.

Изобарный процесс: \( Q=\Delta U+A’ \)​Физический смысл: подводимое к газу тепло идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение газом работы.

Изохорный процесс: \( Q=\Delta U\,(V=const, A’=0) \)​Физический смысл: внутренняя энергия газа увеличивается за счет подводимого тепла.

Адиабатный процесс: ​\( \Delta U=-A’ \)​ или ​\( A=\Delta U\,\mathbf{(Q=0)} \)​Физический смысл: внутренняя энергия газа уменьшается за счет совершения газом работы. Температура газа при этом понижается.

Задачи об изменении внутренней энергии тел

Такие задачи можно разделить на группы:

  • При взаимодействии тел изменяется их внутренняя энергия без совершения работы над внешней средой.
  • Рассматриваются явления, связанные с превращением одного вида энергии в другой при взаимодействии двух тел. В результате происходит изменение внутренней энергии одного тела вследствие совершенной им или над ним работы.

При решении задач первой группы:

  • установить, у каких тел внутренняя энергия уменьшается, а у каких – возрастает;
  • составить уравнение теплового баланса ​\( (\Delta U=0) \), при записи которого в выражении ​\( Q =cm(t_2 – t_1) \)​ для изменения внутренней энергии нужно вычитать из конечной температуры тела начальную и суммировать члены с учетом получающегося знака;
  • решить полученное уравнение относительно искомой величины;
  • проверить решение.

При решении задач второй группы:

  • убедиться, что в процессе взаимодействия тел теплота извне к ним не подводится, т.е. действительно ли ​\( Q = 0 \)​;
  • установить, у какого из двух взаимодействующих тел изменяется внутренняя энергия и что является причиной этого изменения – работа, совершенная самим телом, или работа, совершенная над телом;
  • записать уравнение ​\( Q = \Delta U + A \)​ для тела, у которого изменяется внутренняя энергия, учитывая знак перед работой и КПД рассматриваемого процесса;
  • если работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии одного из тел, то ​\( А= -\Delta U \)​, а если внутренняя энергия тела увеличивается за счет работы, совершенной над телом, то ​\( A=\Delta U \)​;
  • найти выражения для ​\( \Delta U \)​ и ​\( A \)​;
  • подставить в исходное уравнение вместо \( \Delta U \) и \( A \) выражения для них, получить окончательное соотношение для определения искомой величины;
  • решить полученное уравнение относительно искомой величины;
  • проверить решение.

Литература

  • Ахматов А. С. Молекулярная физика граничного трения. М.: ФМЛ, 1963. — 472с.
  • Квасников И. А. Молекулярная физика. М.: Едиториал УРСС, 2011. — 230с. ISBN 978-5-8360-0560-3
  • Матвеев А. Н. Молекулярная физика. М.: Высшая школа, 1981. — 400 с.
  • Оно С. Кондо С. Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях. Пер. с англ. М.: ИИЛ, 1963. — 292с.
  • Радченко И. В. Молекулярная физика. — М.: Наука, 1965 −480c.
  • Резибуа П., Де Ленер М. Классическая кинетическая теория жидкостей и газов. Пер. с англ. М.: Мир, 1980.
  • Фишер И. З. Статистическая теория жидкостей. Наука, 1961. — 280с.
  • Френкель Я. И. Кинетическая теория жидкостей. М.: Наука, 1975. — 592с.
Это заготовка статьи по физике. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Теплопередача

Теплопередача – процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы.

Существуют три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение (лучистый теплообмен). Теплопередача происходит между телами, имеющими разную температуру. Тепло передается от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой.

Теплопроводность – это процесс переноса энергии от более нагретых тел (частей тела) к менее нагретым в результате движения и взаимодействия частиц тела. Высокую теплопроводность имеют металлы – так, лучшие проводники тепла – медь, золото, серебро. Теплопроводность жидкостей меньше, а газы являются плохими проводниками тепла. Пористые тела плохо проводят тепло, так как в порах содержится воздух. Вещества с низкой теплопроводностью используют в качестве теплоизоляторов. Теплопроводность невозможна в вакууме. При теплопроводности не происходит переноса вещества.

Явление теплопроводности газов аналогично явлению диффузии. Быстрые молекулы из слоя с более высокой температурой перемещаются в более холодный слой, а молекулы из холодного слоя перемещаются в более нагретый. За счет этого средняя кинетическая энергия молекул более теплого слоя уменьшается, и его температура становится ниже.

В жидкостях и твердых телах при повышении температуры какого-либо участка твердого тела или жидкости его частицы начинают колебаться сильнее. Соударяясь с соседними частицами, где температура ниже, эти частицы передают им часть своей энергии, и температура этого участка возрастает.

Конвекция – перенос энергии потоками жидкости или газа.

Объяснить механизм конвекции можно на основе теплового расширения тел и закона Архимеда. При нагревании объем жидкости увеличивается, а плотность уменьшается. Нагретый слой под действием силы Архимеда поднимается вверх, а холодный опускается вниз. Это естественная конвекция. Она возникает при неравномерном нагревании жидкости или газа снизу в поле тяготения.

При вынужденной конвекции перемещение вещества происходит под действием насосов, лопастей вентилятора. Такая конвекция применяется в состоянии невесомости. Интенсивность конвекции зависит от разности температур слоев среды и агрегатного состояния вещества. Конвекционные потоки поднимаются вверх. При конвекции происходит перенос вещества.

В твердых телах конвекция невозможна, так как частицы не могут из-за сильного взаимодействия покидать свои места. В вакууме конвекция также невозможна.

Примером конвективных потоков в природе являются ветры (бризы дневной и ночной, муссоны).

Излучение (лучистый теплообмен) – перенос энергии электромагнитными волнами. Перенос тепла излучением возможен в вакууме. Источником излучения является любое тело, температура которого отлична от нуля К. При поглощении энергия теплового излучения переходит во внутреннюю энергию. Темные тела быстрее нагреваются излучением, чем тела с блестящей поверхностью, но и остывают быстрее. Мощность излучения зависит от температуры тела. С увеличением температуры тела энергия излучения увеличивается. Чем больше площадь поверхности тела, тем интенсивнее излучение.

Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества

Количество теплоты – это скалярная физическая величина, равная энергии, которую тело получило или отдало при теплопередаче.

Обозначение – ​\( Q \)​, в СИ единица измерения – Дж.

Удельная теплоемкость – это скалярная физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое тело массой 1 кг получает или отдает при изменении его температуры на 1 К.

Обозначение – ​\( c \)​, в СИ единица измерения – Дж/(кг·К).

Удельная теплоемкость определяется не только свойствами вещества, но и тем, в каком процессе осуществляется теплопередача. Поэтому выделяют удельную теплоемкость газа при постоянном давлении – ​\( c_P \)​ и удельную теплоемкость газа при постоянном объеме – ​\( c_V \)​. Для нагревания газа на 1 К при постоянном давлении требуется большее количество теплоты, чем при постоянном объеме – ​\( c_P > c_V \)​.

Формула для вычисления количества теплоты, которое получает тело при нагревании или отдает при охлаждении:

где ​\( m \)​ – масса тела, ​\( c \)​ – удельная теплоемкость, ​\( T_2 \)​ – конечная температура тела, ​\( T_1 \)​ – начальная температура тела.

Важно! При решении задач на расчет количества теплоты при нагревании или охлаждении можно не переводить температуру в кельвины. Так как 1К=1°С, то​\( \Delta T=\Delta t \)​

Задачи науки

Круг вопросов, охватываемых молекулярной физикой, очень широк. В ней рассматриваются: строение вещества и его изменение под влиянием внешних факторов (давления, температуры, электромагнитного поля), явления переноса (диффузия, теплопроводность, вязкость), фазовое равновесие и процессы фазовых переходов (кристаллизация, плавление, испарение, конденсация), критическое состояние вещества, поверхностные явления на границах раздела фаз.

Развитие молекулярной физики привело к выделению из неё самостоятельных разделов: статистической физики, физической кинетики, физики твёрдого тела, физической химии, молекулярной биологии. На основе общих теоретических представлений молекулярной физики получили развитие физика металлов, физика полимеров, физика плазмы, кристаллофизика, физико-химия дисперсных систем и поверхностных явлений, теория массопереноса и теплопереноса, физико-химическая механика. При всём различии объектов и методов исследования здесь сохраняется, однако, главная идея: молекулярная физика — описание макроскопических свойств вещества на основе микроскопической (молекулярной) картины его строения.

История

Первым сформировавшимся разделом молекулярной физики была кинетическая теория газов. В процессе её развития работами Джеймса Клерка Максвелла, Людвига Больцмана , Дж. У. Гиббса была создана классическая статистическая физика.

Количественные представления о взаимодействии молекул (молекулярных силах) начали развиваться в теории капиллярных явлений. Классические работы в этой области Алекси Клод Клеро (1743), Пьера-Симона Лапласа (1806), Томаса Юнга (1805), С. Д. Пуассона , Карла Фридриха Гаусса (1830—1831) и других положили начало теории поверхностных явлений. Межмолекулярные взаимодействия были учтены Й. Д. Ван-дер-Ваальсом (1873) при объяснении физических свойств реальных газов и жидкостей.

В начале XX века молекулярная физика вступила в новый этап развития. В работах Жана Батиста Перрена и Теодора Сведберга (1906), Мариан Смолуховского и Альберта Эйнштейна (1904—06), посвященных броуновскому движению микрочастиц, были получены доказательства реальности существования молекул.

Методами рентгеновского структурного анализа (а впоследствии методами электронографии и нейтронографии) были изучены структура твёрдых тел и жидкостей и её изменения при фазовых переходах и изменении температуры, давления и других характеристик. Учение о межатомных взаимодействиях на основе представлений квантовой механики получило развитие в работах Макса Борна, Фрица Лондона и Вальера Гайтлера, а также Петера Дебая. Теория переходов из одного агрегатного состояния в другое, намеченная Ван-дер-Ваальсом и Уильямом Томсоном и развитая в работах Гиббса (конец XIX века), Льва Давидовича Ландау и Макса Фольмера (1930-е) и их последователей, превратилась в современную теорию образования фазы — важный самостоятельный раздел физики. Объединение статистических методов с современными представлениями о структуре вещества в работах Якова Ильича Френкеля, Генри Эйринга (1935—1936), Джона Десмонда Бернала и других привело к молекулярной физике жидких и твёрдых тел.

Ссылка на основную публикацию