учебник ч2 МОЛ.ФИЗ ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ Flashcards
Что изучает молекулярная физика?
Молекулярная физика изучает внутренние свойства тел, объясняет существование различных агрегатных состояний и их переходы, а также законы, описывающие тепловое движение частиц.
Что такое макроскопические тела?
Макроскопические тела — это объекты, состоящие из огромного числа молекул, например, газ в баллоне, вода в стакане, песчинка, камень или земной шар.
Почему механика не объясняет тепловые явления?
Механика изучает движение тел и силы, но не исследует природу сил, причины упругости, трения, а также явления нагревания, охлаждения и изменения агрегатных состояний.
Что называют тепловыми явлениями?
Тепловые явления — это процессы, связанные с нагреванием или охлаждением тел и изменением их температуры.
Какое движение частиц связано с тепловыми явлениями?
Тепловые явления определяются тепловым движением — беспорядочным движением атомов и молекул внутри тела.
Почему движение молекул считается беспорядочным?
Движение молекул беспорядочно из-за их огромного числа и постоянных столкновений, что делает их траектории хаотичными.
Какое значение имеют тепловые явления для природы Земли?
Тепловые явления определяют климат, существование воды в жидком виде, смену времён года, состояние растительности и функционирование организмов.
Как температура влияет на агрегатные состояния воды?
- При температуре >100 ºC вода превращается в пар.
- При сильном охлаждении вода замерзает, превращаясь в лёд.
Почему поддержание температуры важно для живых организмов?
Температура организма строго регулируется, и её отклонения на несколько градусов могут привести к заболеванию или гибели.
Как изменение температуры влияет на свойства твёрдых тел?
При изменении температуры изменяются размеры и механические свойства твёрдых тел. Например:
- Резина становится хрупкой при охлаждении ниже –100 ºC.
- При нагревании резина возвращает упругие свойства.
Как температура влияет на магнитные свойства тел?
При сильном нагревании постоянный магнит теряет свои магнитные свойства и перестаёт притягивать железо.
Какие другие свойства изменяются с температурой?
С температурой изменяются сопротивление проводников, цвет тела (например, угли от голубого до жёлтого), магнитные свойства и другие характеристики.
Как законы тепловых явлений применяются в технике?
Законы тепловых явлений используются при создании тепловых двигателей, установок для сжижения газов, холодильных аппаратов и других устройств.
Молекулярно-кинетическая теория объясняет свойства макроскопических тел на основе чего?
На основе представлений, что все тела состоят из отдельных частиц, которые беспорядочно движутся.
Кто внес значительный вклад в развитие молекулярно-кинетической теории, рассматривая теплоту как вращательное движение частиц?
М. В. Ломоносов
Какие три основные утверждения лежат в основе молекулярно-кинетической теории?
- Вещество состоит из частиц.
- Частицы беспорядочно движутся.
- Частицы взаимодействуют друг с другом.
Каким образом можно оценить размеры молекул, например, оливкового масла?
Наблюдая за расплыванием капли масла на воде, можно предположить, что она образует мономолекулярный слой, и вычислить толщину слоя:
d = V / S ≈ 1,7 · 10⁻⁷ см.
Каков порядок размеров молекул и атомов?
- Размер молекулы оливкового масла ≈ 1,7 · 10⁻⁷ см.
- Диаметр атома ≈ 10⁻⁸ см.
Как можно представить масштаб атома?
Если кулак увеличить до размеров Земли, атом при том же увеличении будет размером с кулак.
Почему удобно использовать относительную молекулярную массу вместо абсолютной массы молекул?
- Абсолютные массы молекул очень малы, а относительные массы удобнее для расчетов.
Что такое относительная молекулярная масса?
Это отношение массы молекулы вещества m₀ к 1/12 массы атома углерода m₀C:
M_r = m₀ / (1/12 m₀C)
Когда и почему была принята углеродная шкала атомных масс?
В 1961 году, поскольку углерод входит в множество химических соединений, а множитель 1/12 введен для удобства расчетов, чтобы относительные массы были близки к целым числам.
Какова относительная молекулярная масса углекислого газа (CO₂)?
M_r ≈ 44, так как 12 + 2 · 16 = 44.
Какое количество вещества содержится в одном моле?
В одном моле любого вещества содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов в углероде массой 0,012 кг.
Что такое постоянная Авогадро и каково её значение?
Постоянная Авогадро (N_A) — это число атомов или молекул в одном моле вещества. Её значение: N_A ≈ 6,02 · 10²³ моль⁻¹.
Как определить количество вещества (ν)?
Количество вещества равно отношению числа молекул (N) к постоянной Авогадро (N_A):
ν = N / N_A
Почему постоянная Авогадро имеет огромное числовое значение?
Это показывает, насколько микроскопические масштабы молекул малы по сравнению с макроскопическими размерами.
Что такое молярная масса вещества?
Молярная масса (M) — это масса вещества в количестве 1 моль. Она равна произведению массы молекулы (m₀) на постоянную Авогадро:
M = m₀ · N_A
Как найти массу вещества по молярной массе и количеству вещества?
Масса вещества равна произведению его количества на молярную массу:
m = 𝜈 · M
Как вычисляется количество вещества через массу и молярную массу?
Количество вещества равно отношению массы вещества (m) к его молярной массе (M):
𝜈 = m / M
Как определить число молекул (N) в теле, зная массу вещества и его молярную массу?
Число молекул равно произведению постоянной Авогадро на отношение массы вещества к молярной массе:
N = N_A · m / M
Что такое броуновское движение?
Броуновское движение — это тепловое движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе, вызванное ударами молекул среды.
Кто и когда впервые наблюдал броуновское движение?
Броуновское движение впервые наблюдал английский ботаник Роберт Броун в 1827 году, изучая споры плауна в воде.
Почему броуновское движение никогда не прекращается?
Это тепловое движение, обусловленное молекулярно-кинетической энергией, интенсивность которого увеличивается с ростом температуры.
Каково объяснение броуновского движения с точки зрения молекулярно-кинетической теории?
Причина броуновского движения в неравномерности ударов молекул жидкости по частице, что приводит к некомпенсированной силе давления и изменению движения частицы.
Кто разработал теорию броуновского движения и когда?
Теорию броуновского движения разработал Альберт Эйнштейн в 1905 году, а её экспериментальное подтверждение провёл французский физик Жан Перрен.
Как Жан Перрен подтвердил теорию броуновского движения?
Перрен с помощью микроскопа наблюдал концентрацию броуновских частиц на разных высотах в тонких слоях жидкости и показал, что она убывает с высотой по тому же закону, что и концентрация молекул газа, подтверждая теорию.
Как связаны броуновские частицы и идеальный газ?
Броуновские частицы в жидкости или газе можно рассматривать как аналог молекул идеального газа из-за их малых взаимодействий.
Что показывают эксперименты Перрена о броуновских частицах?
Они участвуют в тепловом движении, и их концентрация убывает с высотой в поле тяжести Земли, подобно молекулам газа, но быстрее из-за большей массы.
Что свидетельствует о взаимодействии молекул друг с другом?
Существование твёрдых и жидких тел подтверждает силы притяжения между молекулами, а невозможность сжатия вещества до размеров молекулы — силы отталкивания.
Почему молекулы не проникают друг в друга?
На малых расстояниях между молекулами действуют значительные силы отталкивания, которые предотвращают проникновение.
Какова природа взаимодействия между молекулами?
Молекулы состоят из заряженных частиц (электронов и ядер атомов) и, несмотря на электрическую нейтральность в целом, взаимодействуют на малых расстояниях через электрические силы.
Что происходит с силами взаимодействия молекул при увеличении расстояния между ними?
На расстояниях, превышающих размеры молекул в несколько раз, силы взаимодействия практически отсутствуют. На расстояниях 2–3 диаметра молекул начинают действовать силы притяжения.
Что происходит при расстоянии между молекулами равном r₀?
При r = r₀ сила притяжения равна силе отталкивания, потенциальная энергия минимальна, и это расстояние принимается за диаметр молекулы.
Почему вещества могут существовать в разных агрегатных состояниях?
Агрегатное состояние вещества определяется балансом между силами притяжения молекул и их тепловым движением.
Почему газы легко сжимаются?
В газах расстояния между молекулами во много раз превышают размеры самих молекул. Сжимаемость связана с уменьшением среднего расстояния между молекулами.
Какие свойства молекул газа объясняют их движение?
Молекулы газа движутся с огромными скоростями, сталкиваются подобно бильярдным шарам. Средняя кинетическая энергия молекул газа превышает их среднюю потенциальную энергию.
Почему жидкости текучи?
Молекулы жидкости совершают перескоки между положениями равновесия. Под действием внешней силы перескоки преобладают в её направлении, что приводит к текучести.
Почему жидкости малосжимаемы?
Молекулы жидкости расположены вплотную друг к другу, а уменьшение объёма приводит к резкому увеличению сил отталкивания.
Как взаимодействие молекул в жидкостях связано с их энергиями?
В жидкостях средняя кинетическая энергия теплового движения молекул сравнима со средней потенциальной энергией их взаимодействия.
Что доказал Я. И. Френкель о молекулярном движении в жидкостях?
Молекулы жидкости ведут «кочевой образ жизни», колеблясь около положения равновесия с периодическими перескоками. Время колебаний меньше времени оседлой жизни молекулы.
Почему твёрдые тела сохраняют форму?
Атомы и молекулы твёрдых тел колеблются вокруг устойчивых положений равновесия, что обеспечивает сохранение формы и объёма.
Какова структура большинства твёрдых тел?
Большинство твёрдых тел имеют кристаллическую структуру, образованную правильной пространственной решёткой.
Какие энергии преобладают в твёрдых телах?
В твёрдых телах средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул значительно превышает их среднюю кинетическую энергию теплового движения.
Что такое идеальный газ?
Идеальный газ — это теоретическая модель газа, где размеры молекул не учитываются (они считаются материальными точками), а взаимодействия между молекулами отсутствуют, кроме столкновений.
Почему для модели идеального газа пренебрегают размерами молекул?
Считается, что объём молекул гораздо меньше объёма сосуда, в котором они находятся.
Как объясняется давление газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории?
Давление газа возникает из-за ударов молекул о стенки сосуда. Среднее давление определяется суммой сил от многочисленных ударов молекул, учитываемых за большой промежуток времени.
Что фиксирует манометр в сосуде с газом?
Манометр фиксирует среднюю по времени силу, действующую на единицу площади поверхности его мембраны.
Почему невозможно проследить движение всех молекул газа?
Число молекул очень велико, а их движение хаотично, поэтому изучается только суммарный результат движения всех молекул.
Что такое средняя квадратичная скорость молекул?
Это среднее значение квадрата скорости молекул, определяемое по формуле:
v̅² = (v₁² + v₂² + v₃² + … + v_N²) / N,
где v₁, v₂, v₃ — скорости молекул, N — их количество.
Как связано среднее значение квадрата скорости с её проекциями?
Среднее значение квадрата скорости v̅² равно сумме средних квадратов её проекций на оси координат:
v̅² = v̅ₓ² + v̅ᵧ² + v̅𝓏²
Как вычисляется средний квадрат проекции скорости молекул?
Средний квадрат проекции скорости на одну ось равен одной трети среднего квадрата самой скорости:
v̅ₓ² = v̅ᵧ² = v̅𝓏² = (1/3) v̅²
Почему используется множитель 1/3 при расчёте проекций скорости молекул?
Множитель 1/3 связан с трёхмерностью пространства, где у каждого вектора есть три равноправные проекции на оси координат.
Какое значение имеет средняя кинетическая энергия молекул в молекулярно-кинетической теории?
Средняя кинетическая энергия молекул примерно равна средней квадратичной скоростью молекул и играет ключевую роль в молекулярно-кинетической теории.
На чём основано основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов?
- Основное уравнение МКТ газов основано на предположениях, что газ идеальный, а взаимодействие молекул со стенкой абсолютно упругое.
