Kiinteät aineet ovat aineita, jotka pystyvät muodostamaan kappaleita ja joilla on tilavuutta. Ne eroavat muodoltaan nesteistä ja kaasuista. Kiinteät aineet säilyttävät kehon muotonsa, koska niiden hiukkaset eivät voi liikkua vapaasti. Ne eroavat tiheydestä, plastisuudesta, sähkönjohtavuudesta ja väristä. Niillä on myös muita ominaisuuksia. Esimerkiksi useimmat näistä aineista sulavat kuumennettaessa ja muodostavat nestemäisen aggregaatiotilan. Jotkut niistä muuttuvat kuumennettaessa välittömästi kaasuksi (sublimaatti). Mutta on myös sellaisia, jotka hajoavat muiksi aineiksi.

Kiinteiden aineiden tyypit

Kaikki kiinteät aineet on jaettu kahteen ryhmään.

1. Amorfinen, jossa yksittäiset hiukkaset on järjestetty satunnaisesti. Toisin sanoen: niillä ei ole selkeää (määriteltyä) rakennetta. Nämä kiinteät aineet pystyvät sulamaan tietyllä lämpötila-alueella. Yleisimpiä niistä ovat lasi ja hartsi.
2. Kiteiset, jotka puolestaan ​​​​jaetaan 4 tyyppiin: atomi, molekyyli, ioni, metalli. Niissä hiukkaset sijaitsevat vain tietyn mallin mukaan, nimittäin kidehilan solmuissa. Sen geometria eri aineissa voi vaihdella suuresti.

Kiinteät kiteiset aineet hallitsevat määrältään amorfisia aineita.

Kiteisten kiintoaineiden tyypit

Kiinteässä tilassa lähes kaikilla aineilla on kiderakenne. Ne erottuvat niiden solmujen hilasta, joka sisältää erilaisia ​​hiukkasia ja kemiallisia alkuaineita. Heidän nimensä on heidän mukaansa. Jokaisella tyypillä on tyypillisiä ominaisuuksia:

• Atomikidehilassa kiinteän aineen hiukkaset on kytketty kovalenttisilla sidoksilla. Se erottuu vahvuudestaan. Tästä johtuen tällaisilla aineilla on korkea kiehumispiste. Tämä tyyppi sisältää kvartsin ja timantin.
• Molekyylikidehilassa hiukkasten välisille sidoksille on tunnusomaista niiden heikkous. Tämän tyyppisille aineille on ominaista helppo kiehuminen ja sulaminen. Niille on ominaista haihtuvuus, minkä vuoksi niillä on tietty haju. Tällaisia ​​kiinteitä aineita ovat jää ja sokeri. Molekyylien liikkeet tämän tyyppisissä kiinteissä aineissa eroavat aktiivisuudestaan.
• Vastaavat positiivisesti ja negatiivisesti varautuneet hiukkaset vuorottelevat solmuissa. Niitä pitää yhdessä sähköstaattinen vetovoima. Tämän tyyppinen hila esiintyy alkaleissa, suoloissa. Monet tämän tyyppiset aineet liukenevat helposti veteen. Ionien välisen melko vahvan sidoksen vuoksi ne ovat tulenkestäviä. Lähes kaikki ne ovat hajuttomia, koska niille on ominaista haihtumattomuus. Aineet, joissa on ionihila, eivät pysty johtamaan sähkövirtaa, koska ne eivät sisällä vapaita elektroneja. Tyypillinen esimerkki ionisesta kiinteästä aineesta on ruokasuola. Tämä kidehila antaa sille haurautta. Tämä johtuu siitä, että mikä tahansa sen muutos voi johtaa ionien hylkimisvoimien syntymiseen.
• Metallikidehilassa solmukohdissa on vain positiivisesti varautuneita kemiallisia ioneja. Niiden välissä on vapaita elektroneja, joiden läpi lämpö- ja sähköenergia kulkee täydellisesti. Siksi kaikki metallit erottuvat sellaisella ominaisuudella kuin johtavuus.

Yleisiä käsitteitä kiinteistä aineista

Kiintoaineet ja aineet ovat käytännössä sama asia. Nämä termit viittaavat yhteen neljästä aggregaatiotilasta. Kiinteillä aineilla on vakaa muoto ja atomien lämpöliike. Lisäksi jälkimmäiset suorittavat pieniä värähtelyjä lähellä tasapainoasentoja. Koostumusta ja sisäistä rakennetta tutkivaa tieteenalaa kutsutaan solid-state-fysiikaksi. On olemassa muita tärkeitä tietoalueita, jotka koskevat tällaisia ​​aineita. Muodon muutosta ulkoisten vaikutusten ja liikkeen vaikutuksesta kutsutaan muotoaan muuttavan kappaleen mekaniikaksi.

Kiinteiden aineiden erilaisten ominaisuuksien vuoksi niille on löydetty käyttöä erilaisissa ihmisen luomissa teknisissä laitteissa. Useimmiten niiden käyttö perustui sellaisiin ominaisuuksiin kuin kovuus, tilavuus, massa, elastisuus, plastisuus ja hauraus. Nykyaikainen tiede mahdollistaa muiden kiinteiden aineiden ominaisuuksien käytön, jotka voidaan havaita vain laboratorio-olosuhteissa.

Mitä ovat kristallit

Kiteet ovat kiinteitä aineita, joiden hiukkaset on järjestetty tiettyyn järjestykseen. Jokaisella on oma rakenne. Sen atomit muodostavat kolmiulotteisen jaksollisen järjestelyn, jota kutsutaan kidehilaksi. Kiinteillä aineilla on erilainen rakennesymmetria. Kiinteän aineen kiteistä tilaa pidetään vakaana, koska sillä on minimimäärä potentiaalienergiaa.

Suurin osa kiinteistä aineista koostuu valtavasta määrästä satunnaisesti suuntautuneita yksittäisiä rakeita (kiteitä). Tällaisia ​​aineita kutsutaan monikiteisiksi. Näitä ovat tekniset seokset ja metallit sekä monet kivet. Yksittäisiä luonnollisia tai synteettisiä kiteitä kutsutaan yksikiteisiksi.

Useimmiten tällaiset kiinteät aineet muodostuvat nestefaasin tilasta, jota edustaa sula tai liuos. Joskus ne saadaan kaasumaisesta tilasta. Tätä prosessia kutsutaan kiteytykseksi. Tieteellisen ja teknologisen kehityksen ansiosta eri aineiden viljely (syntetisointi) on saavuttanut teollisen mittakaavan. Useimmilla kiteillä on luonnollinen muoto, kuten niiden koot vaihtelevat suuresti. Siten luonnollinen kvartsi (vuorikristalli) voi painaa jopa satoja kilogrammoja ja timantit - jopa useita grammoja.

Amorfisissa kiinteissä aineissa atomit ovat jatkuvassa värähtelyssä satunnaisten pisteiden ympärillä. Ne säilyttävät tietyn lyhyen kantaman järjestyksen, mutta niistä puuttuu pitkän kantaman järjestys. Tämä johtuu siitä, että niiden molekyylit sijaitsevat etäisyydellä, jota voidaan verrata niiden kokoon. Yleisin esimerkki tällaisesta kiinteästä aineesta elämässämme on lasimainen tila. pidetään usein nesteenä, jolla on äärettömän korkea viskositeetti. Niiden kiteytymisaika on joskus niin pitkä, ettei sitä näy ollenkaan.

Näiden aineiden edellä mainitut ominaisuudet tekevät niistä ainutlaatuisia. Amorfisia kiinteitä aineita pidetään epästabiileina, koska ne voivat muuttua kiteisiksi ajan myötä.

Kiinteän aineen muodostavat molekyylit ja atomit pakataan suureen tiheyteen. Ne käytännössä säilyttävät suhteellisen asemansa suhteessa muihin hiukkasiin ja pysyvät yhdessä molekyylien välisen vuorovaikutuksen vuoksi. Kiinteän aineen molekyylien välistä etäisyyttä eri suuntiin kutsutaan kidehilaparametriksi. Aineen rakenne ja sen symmetria määräävät monia ominaisuuksia, kuten elektronisen nauhan, halkeaman ja optiikan. Kun kiinteä aine altistuu riittävän suurelle voimalle, nämä ominaisuudet voivat heikentyä jossain määrin. Tässä tapauksessa kiinteä kappale on alttiina jäännösmuodonmuutokselle.

Kiinteiden aineiden atomit käyvät läpi värähtelyliikkeitä, jotka määräävät niiden lämpöenergian hallussapidon. Koska ne ovat merkityksettömiä, niitä voidaan havaita vain laboratorio-olosuhteissa. kiinteän aineen ominaisuudet vaikuttavat suuresti sen ominaisuuksiin.

Kiinteiden aineiden tutkimus

Näiden aineiden ominaisuuksia, ominaisuuksia, ominaisuuksia ja hiukkasten liikettä tutkitaan kiinteän olomuodon fysiikan eri osa-alueilla.

Tutkimuksessa käytetään seuraavia menetelmiä: radiospektroskopia, rakenneanalyysi röntgensäteitä käyttäen ja muut menetelmät. Näin tutkitaan kiinteiden aineiden mekaanisia, fysikaalisia ja termisiä ominaisuuksia. Materiaalitiede tutkii kovuutta, kuormituskestävyyttä, vetolujuutta, faasimuutoksia. Sillä on paljon yhteistä puolijohdefysiikan kanssa. On olemassa muutakin tärkeää modernia tiedettä. Olemassa olevien aineiden tutkimus ja uusien synteesi suoritetaan kiinteän olomuodon kemian avulla.

Kiinteiden aineiden ominaisuudet

Kiinteän aineen atomien ulkoelektronien liikkeen luonne määrää monet sen ominaisuudet, esimerkiksi sähköiset. Tällaisia ​​elimiä on 5 luokkaa. Ne asetetaan atomien välisen sidoksen tyypin mukaan:

• Ioninen, jonka pääominaisuus on sähköstaattinen vetovoima. Sen ominaisuudet: valon heijastus ja absorptio infrapuna-alueella. Alhaisissa lämpötiloissa ionisidoksilla on alhainen sähkönjohtavuus. Esimerkki tällaisesta aineesta on kloorivetyhapon natriumsuola (NaCl).
• Kovalenttinen, suorittaa elektronipari, joka kuuluu molempiin atomeihin. Tällainen sidos on jaettu: yksi (yksinkertainen), kaksois- ja kolminkertainen. Nämä nimet osoittavat elektroniparien läsnäolon (1, 2, 3). Kaksois- ja kolmoissidoksia kutsutaan kerrannaisiksi. Tässä ryhmässä on toinen jako. Siten, riippuen elektronitiheyden jakaumasta, erotetaan polaariset ja ei-polaariset sidokset. Ensimmäinen muodostuu eri atomeista ja toinen identtisistä atomeista. Tämä kiinteä aine, joista esimerkkejä ovat timantti (C) ja pii (Si), erottuu tiheydestä. Kovimmat kiteet kuuluvat nimenomaan kovalenttiseen sidokseen.
• Metallinen, muodostuu yhdistämällä atomien valenssielektroneja. Tämän seurauksena ilmestyy yleinen elektronipilvi, joka siirtyy sähköjännitteen vaikutuksesta. Metallisidos muodostuu, kun sitoutuvat atomit ovat suuria. He ovat niitä, jotka voivat luovuttaa elektroneja. Monissa metalleissa ja monimutkaisissa yhdisteissä tämä sidos muodostaa kiinteän aineen tilan. Esimerkkejä: natrium, barium, alumiini, kupari, kulta. Seuraavat ei-metalliset yhdisteet voidaan havaita: AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8. Aineilla, joissa on metallisidoksia (metallit), on erilaisia ​​fysikaalisia ominaisuuksia. Ne voivat olla nestemäisiä (Hg), pehmeitä (Na, K), erittäin kovia (W, Nb).
• Molekyylinen, esiintyy kiteissä, jotka muodostuvat aineen yksittäisistä molekyyleistä. Sille on ominaista aukot molekyylien välillä, joiden elektronitiheys on nolla. Voimat, jotka sitovat atomeja yhteen tällaisissa kiteissä, ovat merkittäviä. Tässä tapauksessa molekyylejä vetää puoleensa vain heikko molekyylien välinen vetovoima. Siksi niiden väliset sidokset tuhoutuvat helposti kuumennettaessa. Atomien välisiä yhteyksiä on paljon vaikeampi katkaista. Molekyylisidokset jaetaan orientaatioon, dispersiivisiin ja induktiivisiin. Esimerkki tällaisesta aineesta on kiinteä metaani.
• Vety, joka esiintyy molekyylin tai sen osan positiivisesti polarisoituneiden atomien ja toisen molekyylin tai osan negatiivisesti polarisoituneen pienimmän hiukkasen välissä. Tällaisia ​​yhteyksiä ovat esimerkiksi jää.

Kiinteiden aineiden ominaisuudet

Mitä tiedämme tänään? Tiedemiehet ovat pitkään tutkineet kiinteän aineen ominaisuuksia. Kun se altistuu lämpötiloille, se myös muuttuu. Tällaisen kappaleen siirtymistä nesteeksi kutsutaan sulamiseksi. Kiinteän aineen muuttumista kaasumaiseen tilaan kutsutaan sublimaatioksi. Kun lämpötila laskee, kiinteä aine kiteytyy. Jotkut kylmän vaikutuksen alaiset aineet siirtyvät amorfiseen faasiin. Tutkijat kutsuvat tätä prosessia lasisiirtymäksi.

Kun kiinteiden aineiden sisäinen rakenne muuttuu. Se saa suurimman järjestyksen lämpötilan laskeessa. Ilmanpaineessa ja lämpötilassa T > 0 K kaikki luonnossa esiintyvät aineet jähmettyvät. Ainoastaan ​​helium, joka vaatii 24 atm:n painetta kiteytyäkseen, on poikkeus tästä säännöstä.

Aineen kiinteä tila antaa sille erilaisia ​​fysikaalisia ominaisuuksia. Ne kuvaavat kehon erityistä käyttäytymistä tiettyjen kenttien ja voimien vaikutuksen alaisena. Nämä ominaisuudet on jaettu ryhmiin. On olemassa 3 vaikuttamismenetelmää, jotka vastaavat 3 energiatyyppiä (mekaaninen, lämpö, ​​sähkömagneettinen). Näin ollen kiinteiden aineiden fysikaalisia ominaisuuksia on kolme ryhmää:

• Runkojen jännitykseen ja muodonmuutokseen liittyvät mekaaniset ominaisuudet. Näiden kriteerien mukaan kiinteät aineet jaetaan elastisiin, reologisiin, lujuuteen ja teknologisiin. Lepotilassa tällainen ruumis säilyttää muotonsa, mutta se voi muuttua ulkoisen voiman vaikutuksesta. Tässä tapauksessa sen muodonmuutos voi olla plastinen (alkuperäinen muoto ei palaa), elastinen (palaa alkuperäiseen muotoonsa) tai tuhoava (hajoaminen/murtuminen tapahtuu, kun tietty kynnys saavutetaan). Reaktiota kohdistettuun voimaan kuvataan elastisuusmoduuleilla. Kiinteä runko ei kestä vain puristusta ja jännitystä, vaan myös leikkausta, vääntöä ja taivutusta. Kiinteän aineen vahvuus on sen kyky vastustaa tuhoa.
• Lämpö, ​​joka ilmenee altistuessaan lämpökentille. Yksi tärkeimmistä ominaisuuksista on sulamispiste, jossa keho muuttuu nestemäiseksi. Se havaitaan kiteisissä kiinteissä aineissa. Amorfisilla kappaleilla on piilevä sulamislämpö, ​​koska niiden siirtyminen nestemäiseen tilaan tapahtuu vähitellen lämpötilan noustessa. Saavutettuaan tietyn lämmön amorfinen kappale menettää kimmoisuutensa ja saa plastisuuden. Tämä tila tarkoittaa, että se on saavuttanut lasittumislämpötilan. Kuumennettaessa kiinteä runko deformoituu. Lisäksi se useimmiten laajenee. Määrällisesti tälle tilalle on ominaista tietty kerroin. Kehon lämpötila vaikuttaa mekaanisiin ominaisuuksiin, kuten juoksevuuteen, sitkeyteen, kovuuteen ja lujuuteen.
• Sähkömagneettinen, liittyy mikrohiukkasten virtausten ja erittäin jäykkien sähkömagneettisten aaltojen vaikutukseen kiinteään aineeseen. Näihin kuuluvat myös säteilyominaisuudet.

Alueen rakenne

Kiinteät aineet luokitellaan myös niiden ns. vyöhykerakenteen mukaan. Joten niiden joukossa on:

• Johtimet, joille on tunnusomaista, että niiden johtavuus- ja valenssikaistat menevät päällekkäin. Tässä tapauksessa elektronit voivat liikkua niiden välillä vastaanottaen pienimmänkin energian. Kaikki metallit katsotaan johtimiksi. Kun potentiaaliero kohdistetaan sellaiseen kappaleeseen, muodostuu sähkövirta (johtuen elektronien vapaasta liikkumisesta pisteiden välillä, joilla on pienin ja suurin potentiaali).
• Eristeet, joiden vyöhykkeet eivät mene päällekkäin. Niiden välinen aika ylittää 4 eV. Elektronien johtamiseen valenssikaistalta johtavuuskaistalle tarvitaan suuria määriä energiaa. Näistä ominaisuuksista johtuen dielektrit eivät käytännössä johda virtaa.
• Puolijohteet, joille on ominaista johtavuus- ja valenssikaistojen puuttuminen. Niiden välinen aika on alle 4 eV. Elektronien siirtämiseen valenssikaistalta johtavuuskaistalle tarvitaan vähemmän energiaa kuin dielektrikot. Puhtaat (seostamattomat ja sisäiset) puolijohteet eivät läpäise virtaa hyvin.

Molekyylien liikkeet kiinteissä aineissa määräävät niiden sähkömagneettiset ominaisuudet.

Muut ominaisuudet

Kiinteät aineet luokitellaan myös niiden magneettisten ominaisuuksien mukaan. Ryhmää on kolme:

• Diamagneetit, joiden ominaisuudet riippuvat vähän lämpötilasta tai aggregaatiotilasta.
• Paramagneetit, jotka ovat seurausta johtavuuselektronien orientaatiosta ja atomien magneettisista momenteista. Curien lain mukaan niiden herkkyys pienenee suhteessa lämpötilaan. Joten 300 K:ssa se on 10 -5.
• Kappaleet, joilla on järjestetty magneettinen rakenne ja joilla on pitkän kantaman atomijärjestys. Hiukkaset, joilla on magneettimomentti, sijaitsevat ajoittain hilansa solmuissa. Tällaisia ​​kiinteitä aineita ja aineita käytetään usein ihmisen toiminnan eri aloilla.

Luonnon kovimmat aineet

Mitä ne ovat? Kiinteiden aineiden tiheys määrää suurelta osin niiden kovuuden. Viime vuosina tiedemiehet ovat löytäneet useita materiaaleja, jotka väittävät olevansa "vahvin keho". Kovin aine on fulleriitti (fullereenimolekyylien kide), joka on noin 1,5 kertaa kovempaa kuin timantti. Valitettavasti sitä on tällä hetkellä saatavilla vain erittäin pieninä määrinä.

Nykyään kovin aine, jota voidaan tulevaisuudessa käyttää teollisuudessa, on lonsdaleiitti (heksagonaalinen timantti). Se on 58 % kovempaa kuin timantti. Lonsdaleiitti on hiilen allotrooppinen muunnos. Sen kidehila on hyvin samanlainen kuin timantin. Yksi lonsdaleiittisolu sisältää 4 atomia ja timantti - 8. Nykyään laajalti käytetyistä kiteistä timantti on edelleen kovin.

Molekyylien väliset etäisyydet ovat verrattavissa molekyylien kokoon (normaaliolosuhteissa)

1. nesteitä, amorfisia ja kiteisiä kappaleita

   kaasut ja nesteet

   kaasut, nesteet ja kiteiset kiinteät aineet

Kaasuissa normaaleissa olosuhteissa molekyylien välinen keskimääräinen etäisyys on

1. suunnilleen yhtä suuri kuin molekyylin halkaisija

   pienempi kuin molekyylin halkaisija

   noin 10 kertaa molekyylin halkaisija

   riippuu kaasun lämpötilasta

Pienin järjestys hiukkasten järjestelyssä on ominaista

1. nesteitä

   kidekappaleita

   amorfisia kappaleita

Vierekkäisten ainehiukkasten välinen etäisyys on keskimäärin monta kertaa suurempi kuin itse hiukkasten koko. Tämä lausunto vastaa mallia

1. vain kaasurakennemallit

   vain amorfisten kappaleiden rakenteen malleja

   kaasujen ja nesteiden rakenteen malleja

   kaasujen, nesteiden ja kiinteiden aineiden rakenteen malleja

Veden siirtymisen aikana nesteestä kiteiseen tilaan

1. molekyylien välinen etäisyys kasvaa

   molekyylit alkavat vetää puoleensa toisiaan

   molekyylien järjestys kasvaa

   molekyylien välinen etäisyys pienenee

Vakiopaineessa kaasumolekyylien pitoisuus kasvoi 5 kertaa, mutta sen massa ei muuttunut. Kaasumolekyylien translaatioliikkeen keskimääräinen kineettinen energia

1. ei ole muuttunut

   kasvoi 5 kertaa

   laski 5 kertaa

   kasvanut viiden juurella

Taulukko näyttää joidenkin aineiden sulamis- ja kiehumispisteet:

Valitse oikea väite.

Elohopean sulamispiste on korkeampi kuin eetterin kiehumispiste

Alkoholin kiehumispiste on alempi kuin elohopean sulamispiste

Alkoholin kiehumispiste on korkeampi kuin naftaleenin sulamispiste

Eetterin kiehumispiste on alhaisempi kuin naftaleenin sulamispiste

Kiinteän aineen lämpötila laski 17 ºС. Absoluuttisella lämpötila-asteikolla tämä muutos oli

1) 290 K 2) 256 K 3) 17 K 4) 0 K

9. Tilavuudeltaan vakioastia sisältää ihanteellista kaasua 2 mol. Miten kaasua sisältävän astian absoluuttista lämpötilaa tulisi muuttaa, kun astiasta vapautuu 1 mooli kaasua niin, että kaasun paine astian seinämissä kasvaa 2-kertaiseksi?

1) lisää 2 kertaa 3) lisää 4 kertaa

2) pienennä 2 kertaa 4) pienennä 4 kertaa

10. Lämpötilassa T ja paineessa p yksi mooli ideaalista kaasua vie tilavuuden V. Mikä on saman kaasun tilavuus 2 moolilla paineessa 2p ja lämpötilassa 2T?

1) 4 V 2) 2 V 3) V 4) 8 V

11. Vedyn lämpötila, joka on otettu 3 mol:n määränä astiassa, on yhtä suuri kuin T. Mikä on hapen lämpötila, joka on otettu 3 mol:n määränä saman tilavuuden ja paineen omaavassa astiassa?

1) T 2) 8T 3) 24 T 4) T/8

12. Männällä suljetussa astiassa on ihanteellinen kaasu. Kaavio kaasun paineen riippuvuudesta lämpötilasta sen tilan muutoksilla on esitetty kuvassa. Mikä kaasun tila vastaa pienintä tilavuutta?

1) A 2) B 3) C 4) D

13. Tilavuudeltaan vakioastia sisältää ihanteellisen kaasun, jonka massa vaihtelee. Kaavio esittää kaasun tilan muutosprosessia. Missä kaavion kohdassa kaasun massa on suurin?

1) A 2) B 3) C 4) D

14. Samassa lämpötilassa suljetussa astiassa oleva kylläinen höyry eroaa samassa astiassa olevasta tyydyttymättömästä höyrystä

1) paine

2) molekyylien liikkumisnopeus

3) molekyylien kaoottisen liikkeen keskimääräinen energia

4) vieraiden kaasujen puuttuminen

15. Mikä kaavion piste vastaa suurinta kaasunpainetta?

on mahdotonta antaa tarkkaa vastausta

17. Tilavuudeltaan 2500 kuutiometrin ilmapallon, jonka kuorimassa on 400 kg, pohjassa on reikä, jonka läpi ilmapallossa oleva ilma lämmitetään polttimella. Mihin minimilämpötilaan ilmapallossa oleva ilma on lämmitettävä, jotta ilmapallo pääsee lentoon 200 kg painavan kuorman (kori ja lentokone) kanssa? Ympäristön lämpötila on 7 ºС, sen tiheys on 1,2 kg kuutiometriä kohden. Pallon kuorta pidetään venymättömänä.

MCT ja termodynamiikka

MCT ja termodynamiikka

Tässä osiossa jokainen vaihtoehto sisälsi viisi tehtävää valinnaineen

vastaus, joista 4 on perustasoa ja 1 on edistynyt. Tenttitulosten perusteella

Seuraavat sisältöelementit opittiin:

Mendeleev–Clapeyron-yhtälön soveltaminen;

Kaasun paineen riippuvuus molekyylien pitoisuudesta ja lämpötilasta;

Lämmön määrä lämmityksen ja jäähdytyksen aikana (laskenta);

Lämmönsiirron ominaisuudet;

Ilman suhteellinen kosteus (laskenta);

Työskentely termodynamiikassa (kaavio);

Kaasun tilayhtälön soveltaminen.

Perustason tehtävissä hankaluuksia aiheuttivat seuraavat kysymykset:

1) Muutos sisäisessä energiassa eri isoprosesseissa (esim

isokorinen paineen nousu) – 50 % valmius.

2) Isoprosessikaaviot – 56 %.

Esimerkki 5.

Ideaalikaasun vakiomassa on mukana esitetyssä prosessissa

kuvan päällä. Prosessin korkein kaasunpaine saavutetaan

1) kohdassa 1

2) koko segmentin 1–2

3) kohdassa 3

4) koko segmentin 2–3

Vastaus: 1

3) Ilman kosteuden määritys – 50 %. Nämä tehtävät sisälsivät valokuvan

psykrometri, jonka mukaan oli tarpeen ottaa lukemat kuivasta ja märästä

lämpömittarit ja määritä sitten ilmankosteus käyttämällä osaa

tehtävässä annettu psykrometrinen taulukko.

4) Termodynamiikan ensimmäisen pääsäännön soveltaminen. Nämä tehtävät osoittautuivat eniten

vaikeita tämän osion perustason tehtävistä – 45 %. Tässä

oli tarpeen käyttää graafia ja määrittää isoprosessin tyyppi

(käytettiin joko isotermejä tai isokoreja) ja tämän mukaisesti

määrittää yksi parametreista annetun toisen perusteella.

Ylemmän tason tehtävistä esiteltiin laskentatehtävät

kaasun tilayhtälön soveltaminen, joka valmistui keskimäärin 54 %

oppilaat sekä aiemmin käytetyt tehtävät muutosten määrittämiseen

ihanteellisen kaasun parametrit mielivaltaisessa prosessissa. Käsittelee niitä onnistuneesti

vain joukko vahvoja valmistuneita, ja keskimääräinen valmistumisaste oli 45 %.

Yksi näistä tehtävistä on esitetty alla.

Esimerkki 6

Ihanteellinen kaasu on männällä suljetussa astiassa. Käsitellä asiaa

kaasun tilan muutokset on esitetty kaaviossa (katso kuva). Miten

muuttuiko kaasun tilavuus sen siirtyessä tilasta A tilaan B?

1) lisääntynyt koko ajan

2) vähentynyt koko ajan

3) ensin kasvoi, sitten laski

4) ensin laski, sitten kasvoi

Vastaus: 1

Toiminnan tyypit Määrä

tehtävät %

kuvat2 10-12 25,0-30,0

4. FYSIIKKA

4.1. Fysiikan ohjausmittamateriaalien ominaisuudet

2007

Vuoden 2007 yhtenäisen valtiokokeen tenttityö oli

sama rakenne kuin kahden edellisen vuoden aikana. Se koostui 40 tehtävästä,

eroavat esitysmuodon ja monimutkaisuustason osalta. Teoksen ensimmäisessä osassa

Mukana oli 30 monivalintatehtävää, joissa jokaiseen tehtävään liittyi

neljä vastausvaihtoehtoa, joista vain yksi oli oikea. Toinen osa sisälsi 4

lyhyitä vastaustehtäviä. Ne olivat laskentaongelmia ratkaisun jälkeen

joka vaati vastauksen antamista numeron muodossa. Kokeen kolmas osa

työ - nämä ovat 6 laskentatehtävää, joihin oli tarpeen tuoda täydellinen

yksityiskohtainen ratkaisu. Aikaa työn tekemiseen oli yhteensä 210 minuuttia.

Koulutuksen sisältöelementtien ja määrittelyn koodaaja

koepaperit laadittiin pakollisen minimin perusteella

1999 nro 56) ja otti huomioon osavaltiostandardin liittovaltion osan

fysiikan keskiasteen (täydellinen) koulutus, erikoistumisaste (ministeriön määräys 5

maaliskuu 2004 nro 1089). Sisältöelementin koodaaja ei ole muuttunut

verrattuna vuoteen 2006 ja sisälsi vain ne elementit, jotka olivat samanaikaisesti

ovat molemmat osavaltiostandardin liittovaltion osassa

(profiilitaso, 2004) ja Pakollinen vähimmäissisältö

koulutus 1999

Verrattuna vuoden 2006 kontrollimittausmateriaaleihin muunnelmissa

Vuoden 2007 yhtenäisessä valtionkokeessa tehtiin kaksi muutosta. Ensimmäinen niistä oli uudelleenjako

työn ensimmäisessä osassa tehtävät temaattisesti. Vaikeudesta riippumatta

(perus- tai edistynyt taso), kaikki mekaniikkatehtävät seurasivat ensin ja sitten

MCT:ssä ja termodynamiikassa, sähködynamiikassa ja lopuksi kvanttifysiikassa. Toinen

Muutos koski tehtävätestauksen kohdennettua käyttöönottoa

metodologisten taitojen muodostuminen. Vuonna 2007 A30-tehtävät testasivat taitoja

analysoida kokeellisten tutkimusten tulokset muodossa ilmaistuna

taulukoita tai grafiikkaa sekä rakentaa kaavioita kokeen tulosten perusteella. Valinta

A30-linjan toimeksiannot tehtiin tämän tarkastustarpeen perusteella

sarja vaihtoehtoja yhdelle toiminnalle ja vastaavasti riippumatta

tietyn tehtävän temaattinen liittyminen.

Tenttipaperiin sisältyi perus-, syventävien tehtäviä

ja korkea vaikeustaso. Perustason tehtävät testasivat eniten taitoa

tärkeitä fyysisiä käsitteitä ja lakeja. Korkeamman tason tehtäviä valvottiin

kyky käyttää näitä käsitteitä ja lakeja monimutkaisempien prosessien analysointiin tai

kyky ratkaista ongelmia, joihin liittyy yhden tai kahden lain (kaavan) soveltaminen minkä tahansa lain mukaan

koulun fysiikan kurssin aiheita. Monimutkaiset tehtävät lasketaan

tehtävät, jotka kuvastavat korkeakoulujen pääsykokeiden vaatimuksia ja

vaativat tiedon soveltamista kahdesta tai kolmesta fysiikan osasta kerralla modifioidussa tai

uusi tilanne.

Vuoden 2007 KIM sisälsi tehtäviä kaikkeen perussisältöön

fysiikan kurssin osat:

1) "Mekaniikka" (kinematiikka, dynamiikka, statiikka, mekaniikan säilymislait,

mekaaniset värähtelyt ja aallot);

2) "Molekyylifysiikka. Termodynamiikka";

3) "Elektrodynamiikka" (sähköstaattinen ominaisuus, tasavirta, magneettikenttä,

sähkömagneettinen induktio, sähkömagneettiset värähtelyt ja aallot, optiikka);

4) "Kvanttifysiikka" (STR:n elementit, aalto-hiukkas-kaksoisisuus, fysiikka

atomi, atomiytimen fysiikka).

Taulukko 4.1 näyttää tehtävien jakautumisen kussakin sisältölohkoissa

koepaperin osista.

Taulukko 4.1

riippuen tehtävien tyypistä

Kaikki toimii

(valinnalla

(lyhyesti

tehtävät % Määrä

tehtävät % Määrä

tehtävät %

1 Mekaniikka 11-131 27,5-32,5 9-10 22,5-25,0 1 2,5 1-2 2,5-5,0

2 MCT ja termodynamiikka 8-10 20,0-25,0 6-7 15,0-17,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0

3 Elektrodynamiikka 12-14 30,0-35,5 9-10 22,5-15,0 2 5,0 2-3 5,0-7,5

4 Kvanttifysiikka ja

STO 6-8 15,0-20,0 5-6 12,5-15,0 – – 1-2 2,5-5,0

Taulukko 4.2 näyttää tehtävien jakautumisen sisältölohkojen kesken

vaikeusasteesta riippuen.

Pöytä4.2

Tehtävien jakautuminen fysiikan kurssin osuuksittain

vaikeustasosta riippuen

Kaikki toimii

Perustaso

(valinnalla

Kohonnut

(Vastausvalinnalla

ja lyhyt

Korkeatasoinen

(laajennetulla

Vastausosio)

tehtävät % Määrä

tehtävät % Määrä

tehtävät % Määrä

tehtävät %

1 Mekaniikka 11-13 27,5-32,5 7-8 17,5-20,0 3 7,5 1-2 2,5-5,0

2 MCT ja termodynamiikka 8-10 20,0-25,0 5-6 12,5-15,0 2 5,0 1-2 2,5-5,0

3 Elektrodynamiikka 12-14 30,0-35,5 7-8 17,5-20,0 4 10,0 2-3 5,0-7,5

4 Kvanttifysiikka ja

STO 6-8 15,0-20,0 4-5 10,0-12,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0

Koepaperin sisältöä kehitettäessä otimme huomioon

tarve testata erilaisten toimintojen hallintaa. Jossa

Tehtävät kullekin vaihtoehtosarjalle valittiin ottaen huomioon tyyppijakauma

taulukossa 4.3 esitetyt toimet.

1 Muutos kunkin aiheen tehtävien lukumäärässä johtuu monimutkaisten tehtävien eri aiheista C6 ja

tehtävät A30, metodologisten taitojen testaus fysiikan eri alojen aineistolla, sisään

erilaisia ​​vaihtoehtoja.

Pöytä4.3

Tehtävien jakautuminen toimintatyypeittäin

Toiminnan tyypit Määrä

tehtävät %

1 Ymmärtää mallien, käsitteiden, suureiden fyysisen merkityksen 4-5 10,0-12,5

2 Selitä fyysisiä ilmiöitä, erottele erilaisten vaikutus

ilmiöiden kulkuun liittyvät tekijät, ilmiöiden ilmenemismuodot luonnossa tai

niiden käyttöä teknisissä laitteissa ja jokapäiväisessä elämässä

3 Sovella fysiikan lakeja (kaavoja) prosessien analysointiin

laatutaso 6-8 15,0-20,0

4 Sovella fysiikan lakeja (kaavoja) prosessien analysointiin

laskettu taso 10-12 25,0-30,0

5 Analysoi kokeellisten tutkimusten tulokset 1-2 2,5-5,0

6 Analysoi kaavioista, taulukoista, kaavioista saatuja tietoja,

kuvat2 10-12 25,0-30,0

7 Ratkaise monimutkaisia ​​tehtäviä 13-14 32,5-35,0

Kaikki koetyön ensimmäisen ja toisen osan tehtävät arvostettiin 1

ensisijainen pistemäärä. Kolmannen osan (C1-C6) ongelmien ratkaisut tarkastivat kaksi asiantuntijaa vuonna

yleisten arviointiperusteiden mukaisesti ottaen huomioon oikeellisuus ja

vastauksen täydellisyys. Kaikkien yksityiskohtaisen vastauksen sisältävien tehtävien maksimipistemäärä oli 3

pisteitä. Tehtävä katsottiin ratkaistuksi, jos opiskelija sai siitä vähintään 2 pistettä.

Perustuu kaikkien koetehtävien suorittamisesta saatuihin pisteisiin

työ, käännettiin "koepisteiksi" 100 pisteen asteikolla ja arvosanaksi

viiden pisteen asteikolla. Taulukko 4.4 näyttää suhteet ensisijaisten,

testitulokset viiden pisteen järjestelmällä viimeisen kolmen vuoden aikana.

Pöytä4.4

Ensisijainen tulossuhde, testitulokset ja kouluarvosanat

Vuodet, pisteet 2 3 4 5

2007 ensisijainen 0-11 12-22 23-35 36-52

testi 0-32 33-51 52-68 69-100

2006 ensisijainen 0-9 10-19 20-33 34-52

testi 0-34 35-51 52-69 70-100

2005 ensisijainen 0-10 11-20 21-35 36-52

koe 0-33 34-50 51-67 68-100

Ensisijaisten pisteiden rajojen vertailu osoittaa, että tänä vuonna olosuhteet

asianmukaisten pisteiden saaminen oli tiukempaa kuin vuonna 2006, mutta

Vastasi suunnilleen vuoden 2005 olosuhteita. Tämä johtui siitä, että aiemmin

vuonna fysiikan yhtenäisen kokeen läpäisivät muut kuin ne, jotka suunnittelivat pääsyä yliopistoihin

kyseisessä profiilissa, mutta myös lähes 20 % opiskelijoista (kokeen suorittaneiden kokonaismäärästä),

jotka opiskelivat fysiikkaa perustasolla (heille tämä tentti päätettiin

alue pakollinen).

Vuoden 2007 kokeeseen valmisteltiin yhteensä 40 vaihtoehtoa,

jotka olivat viisi 8 vaihtoehdon sarjaa, jotka luotiin eri suunnitelmien mukaan.

Vaihtoehtosarjat erosivat ohjattujen sisältöelementtien ja -tyyppien osalta

toimintoja samalle tehtäväalueelle, mutta yleensä niillä kaikilla oli noin

2 Tässä tapauksessa tarkoitamme tehtävän tekstissä esitettyä tiedon muotoa tai häiritseviä tekijöitä,

siksi sama tehtävä voi testata kahdentyyppisiä aktiviteetteja.

sama keskimääräinen vaikeustaso ja vastasi koesuunnitelmaa

liitteen 4.1 mukainen työ.

4.2. Fysiikan yhtenäisen valtiontutkinnon ominaisuudet2007 vuoden

Fysiikan yhtenäisen valtiontutkinnon osallistujamäärä oli tänä vuonna 70 052 henkilöä, mikä

merkittävästi pienempi kuin edellisenä vuonna ja suunnilleen tunnuslukujen mukainen

2005 (katso taulukko 4.5). Niiden alueiden lukumäärä, joilla valmistuneet suorittivat yhtenäisen valtionkokeen

fysiikka nousi 65:een. Fysiikan formaatissa valinneiden valmistuneiden määrä

Yhtenäinen valtionkoe vaihtelee merkittävästi eri alueilla: 5316 ihmisestä. tasavallassa

Tatarstan jopa 51 henkilöä Nenetsien autonomisessa piirikunnassa. Prosentteina

valmistuneiden kokonaismäärään fysiikan yhtenäisen valtiontutkinnon osallistujamäärä vaihtelee

0,34 % Moskovassa 19,1 % Samaran alueella.

Pöytä4.5

Kokeeseen osallistuneiden määrä

Vuosinumero Tytöt Pojat

alueilla

osallistujia lukumäärä % lukumäärä %

2005 54 68 916 18 006 26,1 50 910 73,9

2006 61 90 3893 29 266 32,4 61 123 67,6

2007 65 70 052 17 076 24,4 52 976 75,6

Fysiikan kokeen valitsevat pääosin nuoret miehet ja vain neljännes

osallistujien kokonaismäärästä ovat tyttöjä, jotka ovat päättäneet jatkaa

koulutusyliopistot, joilla on fyysinen ja tekninen profiili.

Tenttiin osallistuneiden jakauma kategorioittain pysyy lähes ennallaan vuodesta toiseen.

selvitystyypit (katso taulukko 4.6). Lähes puolet valmistuneista, jotka ottivat

Fysiikan yhtenäinen valtiontutkinto, asuu suurissa kaupungeissa ja vain 20% on suoritettuja opiskelijoita

maaseutukoulut.

Pöytä4.6

Tenttiin osallistuneiden jakautuminen asutustyypin mukaan, jossa

heidän oppilaitoksensa sijaitsevat

Tutkittavien määrä prosenttiosuus

Tutkittavien paikkakunnan tyyppi

Maaseutuyhteisö (kylä,

kylä, maatila jne.) 13 767 18 107 14 281 20,0 20,0 20,4

Kaupunkiasutus

(työkylä, kaupunkikylä

tyyppi jne.)

4 780 8 325 4 805 6,9 9,2 6,9

Kaupunki, jossa asuu alle 50 tuhatta ihmistä 7 427 10 810 7 965 10,8 12,0 11,4

50-100 tuhannen asukkaan kaupunki 6 063 8 757 7 088 8,8 9,7 10,1

100-450 tuhannen asukkaan kaupunki 16 195 17 673 14 630 23,5 19,5 20,9

450-680 tuhannen asukkaan kaupunki 7 679 11 799 7 210 11,1 13,1 10,3

Kaupunki, jonka väkiluku on yli 680 tuhatta.

henkilöä 13 005 14 283 13 807 18,9 15,8 19,7

Pietari – 72 7 – 0,1 0,01

Moskova – 224 259 – 0,2 0,3

Ei tietoja – 339 – – 0,4 –

Yhteensä 68 916 90 389 70 052 100 % 100 % 100 %

3 Vuonna 2006 fysiikan yliopistojen pääsykokeet pidettiin yhdellä maakunnasta vasta v.

Yhtenäinen valtiokokeen muoto. Tämä johti merkittävään lisäykseen Unified State Exam osallistujien määrässä.

Kokeeseen osallistuneiden kokoonpano koulutustyypeittäin pysyy käytännössä ennallaan.

(ks. taulukko 4.7). Kuten viime vuonna, suurin osa

testatuista valmistui yleissivistävästä oppilaitoksesta ja vain noin 2 %

valmistuneet tulivat tenttiin perus- tai oppilaitoksista

keskiasteen ammatillinen koulutus.

Pöytä4.7

Tenttiin osallistuneiden jakautuminen oppilaitoksen tyypin mukaan

Määrä

kokeensaajat

Prosentti

Tutkittavien oppilaitoksen tyyppi

2006 G. 2007 G. 2006 G. 2007 G.

Yleiset oppilaitokset 86 331 66 849 95,5 95,4

Ilta (vuoro) yleissivistävä koulutus

laitokset 487 369 0,5 0,5

Yleissivistävä sisäoppilaitos,

kadettikoulu, sisäoppilaitos

lentokoulutus

1 144 1 369 1,3 2,0

Perusasteen oppilaitokset ja

toisen asteen ammatillinen koulutus 1 469 1 333 1,7 1,9

Ei tietoja 958 132 1,0 0,2

Yhteensä: 90 389 70 052 100 % 100 %

4.3. Fysiikan koepaperin päätulokset

Yleisesti ottaen tarkastustyön tulokset vuonna 2007 olivat

hieman korkeampi kuin viime vuonna, mutta suunnilleen samalla tasolla

indikaattoreita viime vuodesta. Taulukossa 4.8 on esitetty yhtenäisen fysiikan valtiontutkinnon tulokset vuonna 2007.

viiden pisteen asteikolla ja taulukossa 4.9 ja kuvassa. 4,1 - perustuu testituloksiin 100-

pisteasteikko. Vertailun selkeyden vuoksi tulokset on esitetty verrattuna

kaksi edellistä vuotta.

Pöytä4.8

Tenttiin osallistujien jakautuminen tasoittain

valmistautuminen(prosenttiosuus kokonaismäärästä)

Vuodet "2" Arvosana "p3o" 5 pistettä "b4n" asteikolla "5"

2005 10,5% 40,7% 38,1% 10,7%

2006 16,0% 41,4% 31,1% 11,5%

2007 12,3% 43,2% 32,5% 12,0%

Pöytä4.9

Tenttiin osallistujien jakautuminen

vuonna saatujen testitulosten perusteella2005-2007 vv.

Vuosi Testipisteiden skaalausväli

vaihto 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100

2005 0,09% 0,57% 6,69% 19,62% 24,27% 24,44% 16,45% 6,34% 1,03% 0,50% 68 916

2006 0,10% 0,19% 6,91% 23,65% 23,28% 19,98% 15,74% 7,21% 2,26% 0,68% 90 389

2007 0,07% 1,09% 7,80% 19,13% 27,44% 20,60% 14,82% 6,76% 1,74% 0,55% 70 052

0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100

Testin tulos

Prosenttiosuus opiskelijoista, jotka saivat

vastaava testitulos

Riisi. 4.1 Tenttiin osallistuneiden jakautuminen saatujen testipisteiden mukaan

Taulukko 4.10 näyttää asteikon vertailun testipisteissä 100:sta

mittakaavassa esiopetuksen tenttiversion tehtävien suorittamisen tuloksista

Pöytä4.10

Perus- ja testitulosten välien vertailu2007 vuosi

Skaalausväli

testipisteet 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100

Skaalausväli

peruspisteet 0-3 4-6 7-10 11-15 16-22 23-29 30-37 38-44 45-48 49-52

Testin suorittaja saa 35 pistettä (pistemäärä 3, ensisijainen pistemäärä - 13).

Se riitti vastata oikein ensimmäisen osan 13 yksinkertaisimpaan kysymykseen

tehdä työtä. Saadakseen 65 pistettä (pisteet 4, lähtöpisteet - 34), valmistuneen on oltava

oli esimerkiksi vastata oikein 25 monivalintakysymykseen, ratkaista kolme neljästä

ongelmia lyhyellä vastauksella ja selviytyä myös kahdesta korkean tason ongelmasta

vaikeuksia. Ne, jotka saivat 85 pistettä (pisteet 5, peruspisteet - 46)

suoritti työn ensimmäisen ja toisen osan täydellisesti ja ratkaisi ainakin neljä tehtävää

kolmas osa.

Parhaiden parhaat (vaihteluväli 91-100 pistettä) eivät tarvitse vain

navigoida vapaasti kaikissa koulun fysiikan kurssin aiheissa, mutta myös käytännössä

Vältä jopa teknisiä virheitä. Joten saadaksesi 94 pistettä (ensisijainen pistemäärä

– 49) oli mahdollista "ei saada" vain 3 ensisijaista pistettä, mikä mahdollisti mm.

aritmeettiset virheet ratkaistaessa yhtä monimutkaisia ​​ongelmia

ja tehdä virhe vastaamalla mihin tahansa kahteen monivalintakysymykseen.

Valitettavasti tänä vuonna valmistuneiden määrä ei kasvanut

Fysiikan yhtenäisen valtionkokeen tulosten mukaan korkein mahdollinen pistemäärä. Taulukossa 4.11

Sadan pisteen määrä viimeisen neljän vuoden ajalta on annettu.

Pöytä4.11

Testaajien määrä, joka teki pisteitä kokeen tulosten mukaan100 pisteitä

Vuosi 2004 2005 2006 2007

Opiskelijamäärä 6 23 33 28

Tämän vuoden johtajat ovat 27 poikaa ja vain yksi tyttö (Romanova A.I. alkaen

Novovoronežin lukio nro 1). Kuten viime vuonna, lyseon nro 153 valmistuneiden joukossa

Ufa - kaksi opiskelijaa kerralla, jotka tekivät 100 pistettä. Samat tulokset (kaksi 100-

Kuntosali nro 4 nimetty KUTEN. Pushkin Joškar-Olassa.

Tämä etäisyys voidaan arvioida tuntemalla aineen tiheys ja moolimassa. Keskittyminen - hiukkasten lukumäärä tilavuusyksikköä kohti on suhteutettu tiheyteen, moolimassaan ja Avogadron numeroon suhteella:

missä on aineen tiheys.

Konsentraation käänteisluku on tilavuus per yksi hiukkanen, ja hiukkasten välinen etäisyys, siis hiukkasten välinen etäisyys:

Nesteillä ja kiinteillä aineilla tiheys riippuu heikosti lämpötilasta ja paineesta, joten se on lähes vakioarvo ja suunnilleen sama, ts. Molekyylien välinen etäisyys on suuruusluokkaa itse molekyylien koon mukaan.

Kaasun tiheys riippuu suuresti paineesta ja lämpötilasta. Normaaliolosuhteissa (paine, lämpötila 273 K) ilman tiheys on noin 1 kg/m 3, ilman moolimassa 0,029 kg/mol, jolloin arvio kaavalla (5.6) antaa arvon. Siten kaasuissa molekyylien välinen etäisyys on paljon suurempi kuin itse molekyylien koko.

Työ loppu -

Tämä aihe kuuluu osioon:

Fysiikka

Liittovaltion budjetin koulutuslaitos.. Korkeampi ammatillinen koulutus.. Orenburgin osavaltion hallintoinstituutti..

Jos tarvitset lisämateriaalia tästä aiheesta tai et löytänyt etsimääsi, suosittelemme käyttämään hakua teostietokannassamme:

Mitä teemme saadulla materiaalilla:

Jos tämä materiaali oli sinulle hyödyllistä, voit tallentaa sen sivullesi sosiaalisissa verkostoissa:

Kaikki tämän osion aiheet:

Ei-relativistisen mekaniikan fyysiset perusteet
Mekaniikka tutkii mekaanista liikettä. Mekaaninen liike on kehon tai ruumiinosien asennon muutos suhteessa muihin kappaleisiin tai kehon osiin.

Materiaalipisteen kinematiikka. Jäykkä rungon kinematiikka
Menetelmiä materiaalipisteen liikkeen määrittämiseksi kinematiikassa. Kinemaattiset perusparametrit: liikerata, reitti, siirtymä, nopeus, normaali, tangentiaalinen ja täyskiihtyvyys

Aineellisen pisteen dynamiikka ja jäykän kappaleen translaatioliike
Kehojen inertia. Paino. Pulssi. Kehojen vuorovaikutus. Pakottaa. Newtonin lait. Voimatyypit mekaniikassa. Gravitaatiovoimat. Maareaktio ja paino. Elastinen voima. Kitkavoima. Elastisten kiinteiden aineiden muodonmuutos. NOIN

Pyörimisliikkeen dynamiikka
Ehdottoman jäykän kappaleen pyörimisliikkeen dynamiikan perusyhtälö. Voiman hetki. Liikevoima suhteessa pisteeseen ja akseliin. Jäykän kappaleen hitausmomentti suhteessa pääkappaleeseen

Liikemäärän ja liikemäärän säilymisen ja muutoksen lait mekaniikassa
Puhelinjärjestelmät Mitä tahansa kappaleiden joukkoa kutsutaan kappalejärjestelmäksi. Jos järjestelmään kuulumattomat elimet eivät vaikuta järjestelmään kuuluviin elimiin

Työtä ja voimaa mekaniikassa
Voiman työ ja voima ja voimien momentti. ; ; ; ; ; Mekaaninen työ ja potentiaalinen energia

Energia LGO
Liike missä tahansa potentiaalikaivossa on värähtelevää liikettä (kuva 2.1.1). Kuva 2.1.1. Värähtelevä liike potentiaalikaivossa

Jousi heiluri
Jousiheilurin värähtelyenergian säilymis- ja muunnoslaki (kuva 2.1.2): EPmax = EP + EK =

Fyysinen heiluri
Fysikaalisen heilurin värähtelyenergian säilymis- ja muunnoslaki (kuva 2.1.3): Kuva. 2.1.3. Fyysinen heiluri: O - piste

Fyysinen heiluri
Ehdottoman jäykän kappaleen pyörimisliikkeen dynamiikan peruslain yhtälö: .(2.1.33) Koska fysikaaliselle heilurille (kuva 2.1.6), niin.

Jousi ja fyysiset (matemaattiset) heilurit
Mielivaltaisissa värähtelyjärjestelmissä luonnonvärähtelyjen differentiaaliyhtälö on muotoa: .(2.1.43) Siirtymän riippuvuus ajasta (kuva 2.1.7)

Värähtelyn lisäys
Samansuuntaisten värähtelyjen yhteenlasku Tarkastellaan kahden saman taajuuden harmonisen värähtelyn yhteenlaskua. Värähtelevän kappaleen siirtymä x on siirtymien xl summa

Decay Modes
β < ω0 – квазипериодический колебательный режим (рис. 2.2.2). Рис. 2.2.2. График затухающих колебаний

Vaimennettujen värähtelyjen parametrit
vaimennuskerroin b Jos jonkin ajan kuluessa te värähtelyjen amplitudi pienenee e kertaa, niin. sitten, ah, seuraavaksi

Jousi heiluri
Newtonin toisen lain mukaisesti: , (2.2.17) missä (2.2.18) on jousiheiluriin vaikuttava ulkoinen jaksollinen voima.

Pakotetun jatkuvan värähtelyn muodostusprosessi
Pakotettujen vaimentamattomien värähtelyjen muodostusprosessi voidaan esittää kahden värähtelyn yhteenlaskemisena: 1. vaimennetut värähtelyt (kuva 2.2.8); ; &Huom

Erikoissuhteellisuusteorian perusteet
Suhteellisuusteorian perusteet. Koordinaattien ja ajan muunnokset (1) Kun t = t’ = 0, molempien järjestelmien koordinaattien origot ovat samat: x0

Sähkölataukset. Maksujen saamistavat. Sähkövarauksen säilymislaki
Luonnossa on kahdenlaisia ​​sähkövarauksia, joita kutsutaan perinteisesti positiivisiksi ja negatiivisiksi. Historiallisesti positiivista kutsutaan aamunkoitoksi

Sähkövarausten vuorovaikutus. Coulombin laki. Coulombin lain soveltaminen laajennettujen varautuneiden kappaleiden vuorovaikutusvoimien laskemiseen
Sähkövarausten vuorovaikutuslain perusti vuonna 1785 Charles Coulomb (Coulomb Sh., 1736-1806). Riipus mittasi kahden pienen ladatun pallon välisen vuorovaikutusvoiman nopeudesta riippuen

Sähkökenttä. Sähkökentän voimakkuus. Sähkökenttien superpositioperiaate
Sähkövarausten vuorovaikutus tapahtuu varautuneiden hiukkasten tuottaman erityisen aineen - sähkökentän - kautta. Sähkövaraukset muuttavat ominaisuuksia

Sähköstaattisen tyhjiön perusyhtälöt. Sähkökentän voimakkuusvektorivuo. Gaussin lause
Määritelmän mukaan vektorikentän virtaus alueen läpi on suure (kuva 2.1) Kuva 2.1. Kohti vektorivuon määritelmää.

Gaussin lauseen soveltaminen sähkökenttien laskemiseen
Useissa tapauksissa Gaussin lause mahdollistaa laajennettujen varautuneiden kappaleiden sähkökentän voimakkuuden selvittämisen turvautumatta monimutkaisten integraalien laskemiseen. Tämä koskee yleensä kappaleita, joiden geometria

Kenttävoimien työ siirtää varausta. Sähkökentän potentiaali ja potentiaaliero
Kuten Coulombin laista seuraa, muiden varausten synnyttämässä sähkökentässä pistevaraukseen q vaikuttava voima on keskeinen. Muistakaamme, että keskeinen

Sähkökentän voimakkuuden ja potentiaalin välinen suhde. Potentiaalinen gradientti. Sähkökentän kiertolause
Jännitys ja potentiaali ovat saman kohteen - sähkökentän - kaksi ominaisuutta, joten niiden välillä on oltava toimiva yhteys. Todellakin, kanssa

Yksinkertaisimpien sähkökenttien potentiaalit
Suhteesta, joka määrittää sähkökentän intensiteetin ja potentiaalin välisen suhteen, seuraa kenttäpotentiaalin laskentakaava: missä integrointi suoritetaan

Eristeiden polarisaatio. Ilmaiset ja sidotut maksut. Eristeiden pääasialliset polarisaatiotyypit
Ilmiötä, jossa sähkövaraukset ilmaantuvat eristeiden pinnalle sähkökentässä, kutsutaan polarisaatioksi. Tuloksena olevat varaukset polarisoituvat

Polarisaatiovektori ja sähköinen induktiovektori
Eristeiden polarisaation kvantitatiiviseksi karakterisoimiseksi polarisaatiovektorin käsite otetaan käyttöön kaikkien molekyylien kokonaisdipolimomenttina dielektrin tilavuusyksikköä kohti.

Sähkökentän voimakkuus dielektrissä
Superpositioperiaatteen mukaisesti eristeessä oleva sähkökenttä koostuu vektoriaalisesti ulkoisesta kentästä ja polarisaatiovarausten kentästä (kuva 3.11). tai itseisarvolla

Sähkökentän rajaehdot
Ylitettäessä rajapinta kahden eristeen välillä, joilla on eri dielektrisyysvakiot ε1 ja ε2 (kuva 3.12), on otettava huomioon rajavoimat

Johtimien sähkökapasiteetti. Kondensaattorit
Eristettyyn johtimeen kohdistuva varaus q luo sen ympärille sähkökentän, jonka intensiteetti on verrannollinen varauksen suuruuteen. Kenttäpotentiaali φ puolestaan ​​on suhteessa

Yksinkertaisten kondensaattorien kapasitanssin laskeminen
Määritelmän mukaan kondensaattorin kapasitanssi on: , jossa (integraali on otettu kondensaattorin levyjen välistä kenttäviivaa pitkin). Siksi yleinen kaava e

Kiinteiden pistevarausten järjestelmän energia
Kuten jo tiedämme, voimat, joiden kanssa varautuneet kappaleet ovat vuorovaikutuksessa, ovat potentiaalisia. Näin ollen varautuneiden kappaleiden järjestelmällä on potentiaalienergiaa. Kun maksut poistetaan

Nykyiset ominaisuudet. Virran voimakkuus ja tiheys. Mahdollinen pudotus virtaa johtavaa johtimia pitkin
Mitä tahansa määrättyä varausten liikettä kutsutaan sähkövirraksi. Johtavien väliaineiden varauksenkantajat voivat olla elektroneja, ioneja, "reikiä" ja jopa makroskooppisesti

Ohmin laki ketjun homogeeniselle osalle. Johtimen vastus
Potentiaalihäviön - jännitteen U ja johtimessa I olevan virran välillä on toiminnallinen suhde, jota kutsutaan tietyn p:n virta-jännite-ominaiskäyräksi.

Jotta sähkövirta voisi virrata johtimessa, sen päissä on säilytettävä potentiaaliero. On selvää, että ladattua kondensaattoria ei voida käyttää tähän tarkoitukseen. Toiminta

Haaroittuneet ketjut. Kirchhoffin säännöt
Solmuja sisältävää sähköpiiriä kutsutaan haarautuneeksi piiriksi. Solmu on paikka piirissä, jossa kolme tai useampia johtimia kohtaa (kuva 5.14).

Vastusliitäntä
Vastusten kytkentä voi olla sarja-, rinnakkais- ja sekoitettu. 1) Sarjaliitäntä. Sarjakytkennässä virta kulkee kaikkien läpi

Siirtämällä sähkövarauksia suljettua piiriä pitkin, virtalähde toimii. Tehdään ero virtalähteen hyödyllisen ja täydellisen toiminnan välillä.

Johtimien vuorovaikutus virran kanssa. Amperen laki
On tunnettua, että kestomagneetti vaikuttaa virtaa kuljettavaan johtimeen (esimerkiksi virtaa kuljettavaan runkoon); päinvastainen ilmiö tunnetaan myös - virtaa kuljettava johdin vaikuttaa kestomagneettiin (esim

Biot-Savart-Laplacen laki. Magneettikenttien superpositioperiaate
Liikkuvat sähkövaraukset (virrat) muuttavat niitä ympäröivän tilan ominaisuuksia - ne luovat siihen magneettikentän. Tämä kenttä ilmenee siinä, että siihen sijoitetut johdot

Piiri, jossa virta on magneettikentässä. Virran magneettinen momentti
Monissa tapauksissa joudumme käsittelemään suljettuja virtoja, joiden mitat ovat pieniä verrattuna etäisyyteen niistä havaintopisteeseen. Kutsumme sellaisia ​​virtoja alkeellisiksi

Magneettikenttä pyöreän käämin akselilla virralla
Biot-Savart-Laplacen lain mukaan virtaelementin dl etäisyydellä r siitä luoman magneettikentän induktio on, missä α on virtaelementin ja säteen välinen kulma.

Virtapiiriin vaikuttavien voimien momentti magneettikentässä
Asetetaan tasainen suorakaiteen muotoinen virtapiiri (kehys) tasaiseen magneettikenttään induktion kanssa (kuva 9.2).

Magneettikentässä olevan virtapiirin energia
Magneettikenttään sijoitetulla virtapiirillä on energiavarasto. Todellakin, jotta virtaa kuljettavaa piiriä voidaan kiertää tietyn kulman läpi vastakkaiseen suuntaan kuin sen pyörimissuunta magneettikentässä

Piiri, jossa virta on epätasaisessa magneettikentässä
Jos virtapiiri on epätasaisessa magneettikentässä (kuva 9.4), siihen vaikuttaa vääntömomentin lisäksi myös magneettikenttägradientin olemassaolosta johtuva voima. Projektio tästä

Työ, joka tehdään siirrettäessä virtapiiriä magneettikentässä
Tarkastellaan johtimen osaa, joka kuljettaa virtaa, joka voi liikkua vapaasti kahta ohjainta pitkin ulkoisessa magneettikentässä (kuva 9.5). Pidämme magneettikenttää yhtenäisenä ja kulmaan suunnatuna

Magneettisen induktion vektorivuo. Gaussin lause magnetostatiikassa. Magneettikentän pyörteinen luonne
Vektorin virtausta minkä tahansa pinnan S läpi kutsutaan integraaliksi: , jossa on vektorin projektio pinnan S normaaliin tietyssä pisteessä (kuva 10.1). Kuva 10.1. TO

Magneettikentän kiertolause. Magneettinen jännite
Magneettikentän kiertokulkua suljettua ääriviivaa l pitkin kutsutaan integraaliksi: , jossa on vektorin projektio ääriviivan tangentin suuntaan tietyssä pisteessä. Asiaankuuluva

Solenoidin ja toroidin magneettikenttä
Sovelletaan saatuja tuloksia magneettikentän voimakkuuden selvittämiseen suoran pitkän solenoidin ja toroidin akselilta. 1) Magneettikenttä suoran pitkän solenoidin akselilla.

Magneettikenttä aineessa. Amperen hypoteesi molekyylivirroista. Magnetisaatiovektori
Erilaiset aineet kykenevät eriasteisesti magnetisoitumaan: eli magneettikentän vaikutuksesta, johon ne asetetaan, ne saavat magneettisen momentin. Jotkut aineet

Magneettien magneettikentän kuvaus. Magneettikentän voimakkuus ja induktio. Aineen magneettinen herkkyys ja magneettinen permeabiliteetti
Magnetoitu aine muodostaa magneettikentän, joka asettuu ulkoisen kentän päälle (kenttä tyhjiössä). Molemmat kentät yhdessä antavat tuloksena olevan magneettikentän induktion kanssa ja sen mukaan

Magneettikentän rajaehdot
Kun ylitetään kahden magneetin rajapinta, joiden magneettinen permeabiliteetti on μ1 ja μ2, magneettikenttäviivat kokevat

Atomien ja molekyylien magneettiset momentit
Kaikkien aineiden atomit koostuvat positiivisesti varautuneesta ytimestä ja sen ympärillä liikkuvista negatiivisesti varautuneista elektroneista. Jokainen kiertoradalla liikkuva elektroni muodostaa pyöreän voimavirran - h

Diamagnetismin luonne. Larmoren lause
Jos atomi asetetaan ulkoiseen magneettikenttään induktion kanssa (kuva 12.1), niin kiertoradalla liikkuvaan elektroniin vaikuttaa voimien pyörimismomentti, joka pyrkii muodostamaan elektronin magneettisen momentin

Paramagnetismi. Curien laki. Langevinin teoria
Jos atomien magneettinen momentti on eri kuin nolla, aine osoittautuu paramagneettiseksi. Ulkoinen magneettikenttä pyrkii muodostamaan atomien magneettiset momentit pitkin

Ferromagnetismin teorian elementit. Vaihtovoimien käsite ja ferromagneettien aluerakenne. Curie-Weissin laki
Kuten aiemmin todettiin, ferromagneeteille on ominaista korkea magnetointiaste ja epälineaarinen riippuvuus. Ferromagneetin perusmagnetointikäyrä

Voimat, jotka vaikuttavat varautuneeseen hiukkaseen sähkömagneettisessa kentässä. Lorentzin voima
Tiedämme jo, että ampeerivoima vaikuttaa magneettikenttään sijoitettuun virtaa kuljettavaan johtimeen. Mutta virta johtimessa on varausten suunnattua liikettä. Tämä viittaa siihen johtopäätökseen, että voima de

Varautuneen hiukkasen liike tasaisessa vakiosähkökentässä
Tässä tapauksessa Lorentzin voimalla on vain sähköinen komponentti. Hiukkasten liikkeen yhtälö tässä tapauksessa on: . Tarkastellaan kahta tilannetta: a)

Varautuneen hiukkasen liike tasaisessa vakiomagneettikentässä
Tässä tapauksessa Lorentzin voimalla on vain magneettinen komponentti. Hiukkasten liikkeen yhtälö, joka on kirjoitettu karteesiseen koordinaattijärjestelmään, on tässä tapauksessa: .

Lorentzin voiman käytännön sovellukset. Hall-ilmiö
Yksi Lorentzin voiman tunnetuista ilmenemismuodoista on Hallin (Hall E., 1855-1938) vuonna 1880 löytämä vaikutus. _ _ _ _ _ _

Sähkömagneettisen induktion ilmiö. Faradayn laki ja Lenzin sääntö. Induktio-EMF. Elektroninen mekanismi induktiovirran esiintymiseen metalleissa
Sähkömagneettisen induktion ilmiö löydettiin vuonna 1831. Michael Faraday (Faraday M., 1791-1867), joka totesi, että missä tahansa suljetussa johtavassa piirissä, kun hiki muuttuu

Itseinduktion ilmiö. Johtimen induktanssi
Aina kun virta johtimessa muuttuu, myös sen oma magneettikenttä muuttuu. Sen mukana muuttuu myös johtimen ääriviivan peittämän pinnan läpäisevä magneettisen induktion vuo.

Transienttiprosessit induktanssia sisältävissä sähköpiireissä. Ylimääräiset sulkemis- ja katkaisuvirrat
Jos virran voimakkuutta muutetaan missä tahansa piirissä, siihen syntyy itseinduktiivinen emf, joka aiheuttaa lisävirtojen ilmaantumisen tähän piiriin, joita kutsutaan ylimääräisiksi virroiksi.

Magneettikentän energia. Energiatiheys
Kokeessa, jonka kaavio on esitetty kuvassa 14.7, kytkimen avaamisen jälkeen galvanometrin läpi kulkee jonkin aikaa laskeva virta. Tämän virran työ on yhtä suuri kuin ulkoisten voimien työ, jonka roolia hoitaa ED

Sähköstaattisen ja magnetostatiikan peruslauseiden vertailu
Tähän mennessä olemme tutkineet staattisia sähkö- ja magneettikenttiä eli kiinteiden varausten ja tasavirtojen synnyttämiä kenttiä.

Vortex-sähkökenttä. Maxwellin ensimmäinen yhtälö
Induktiovirran ilmaantuminen paikallaan olevaan johtimeen magneettivuon muuttuessa osoittaa ulkoisten voimien ilmaantumista piiriin, joka saa varaukset liikkeelle. Kuten jo meilläkin

Maxwellin hypoteesi siirtymävirrasta. Sähkö- ja magneettikenttien muuntuvuus. Maxwellin kolmas yhtälö
Maxwellin pääideana on ajatus sähkö- ja magneettikenttien keskinäisestä muuntamisesta. Maxwell ehdotti, että lähteet eivät ole vain vuorottelevat magneettikentät

Maxwellin yhtälöiden differentiaalimuoto
1. Stokesin lausetta sovellettaessa muunnetaan Maxwellin ensimmäisen yhtälön vasen puoli muotoon: . Sitten itse yhtälö voidaan kirjoittaa uudelleen nimellä, mistä

Suljettu Maxwellin yhtälöjärjestelmä. Materiaaliyhtälöt
Maxwellin yhtälöjärjestelmän sulkemiseksi on myös tarpeen osoittaa vektorien välinen yhteys, eli määritellä sen materiaalin ominaisuudet, jossa elektronia tarkastellaan.

Seuraukset Maxwellin yhtälöistä. Elektromagneettiset aallot. Valon nopeus
Tarkastellaan joitain pääasiallisia seurauksia, jotka johtuvat taulukossa 2 annetuista Maxwellin yhtälöistä. Ensinnäkin todetaan, että nämä yhtälöt ovat lineaarisia. Seuraa, että

Sähköinen värähtelypiiri. Thomsonin kaava
Sähkömagneettisia värähtelyjä voi esiintyä piirissä, joka sisältää induktanssin L ja kapasitanssin C (kuva 16.1). Tällaista piiriä kutsutaan värähteleväksi piiriksi. Kiinnostaa

Vapaat vaimennetut värähtelyt. Värähtelypiirin laatutekijä
Jokaisella todellisella värähtelypiirillä on vastus (kuva 16.3). Sähkövärähtelyn energia tällaisessa piirissä kuluu vähitellen vastuksen lämmittämiseen, muuttuen joulen lämmöksi

Pakotetut sähkövärähtelyt. Vektorikaaviomenetelmä
Jos muuttuvan EMF:n lähde sisältyy kapasitanssin, induktanssin ja resistanssin sisältävän sähköpiirin piiriin (kuva 16.5), niin siinä omien vaimennettujen värähtelyjen ohella

Resonanssiilmiöt värähtelypiirissä. Jänniteresonanssi ja virtaresonanssi
Kuten yllä olevista kaavoista seuraa, EMF-muuttujan ω taajuudella värähtelypiirissä olevan virran amplitudiarvo

Aaltoyhtälö. Aaltojen tyypit ja ominaisuudet
Värähtelyn etenemisprosessia avaruudessa kutsutaan aaltoprosessiksi tai yksinkertaisesti aalloksi. Erityyppiset aallot (ääni, elastinen,

Elektromagneettiset aallot
Maxwellin yhtälöistä seuraa, että jos vaihtuva sähkö- tai magneettikenttä viritetään varausten avulla, syntyy ympäröivään avaruuteen sarja keskinäisiä muunnoksia.

Sähkömagneettisen aallon energia ja liikemäärä. Poynting-vektori
Sähkömagneettisen aallon etenemiseen liittyy sähkömagneettisen kentän energian ja liikemäärän siirtyminen. Tämän tarkistamiseksi kerrotaan skalaarisesti ensimmäinen Maxwell-yhtälö differentiaaliksi

Elastiset aallot kiinteissä aineissa. Analogia sähkömagneettisten aaltojen kanssa
Elastisten aaltojen etenemislait kiinteissä aineissa seuraavat homogeenisen elastisesti muotoaan muuttavan väliaineen yleisistä liikeyhtälöistä: , jossa ρ

Seisovat aallot
Kun kaksi vastaetenevää aaltoa, joilla on sama amplitudi, asetetaan päällekkäin, syntyy seisovia aaltoja. Seisovien aaltojen esiintyminen tapahtuu esimerkiksi silloin, kun aallot heijastuvat esteestä. P

Doppler-ilmiö
Kun ääniaaltojen lähde ja/tai vastaanotin liikkuu suhteessa väliaineeseen, jossa ääni etenee, vastaanottimen havaitsema taajuus ν voi osoittautua n.

Molekyylifysiikka ja termodynamiikka
Johdanto. Molekyylifysiikan oppiaine ja tehtävät. Molekyylifysiikka tutkii makroskooppisten esineiden tilaa ja käyttäytymistä ulkoisten vaikutusten alaisena (n

Aineen määrä
Makroskooppisen järjestelmän on sisällettävä Avogadron määrään verrattavissa oleva määrä hiukkasia, jotta sitä voidaan tarkastella tilastollisen fysiikan puitteissa. Avogadro soittaa numeroon

Kaasun kineettiset parametrit
Keskimääräinen vapaa reitti on kaasumolekyylin keskimääräinen matka kahden peräkkäisen törmäyksen välillä, joka määräytyy kaavalla: . (4.1.7) Tässä muodossa

Ihanteellinen kaasunpaine
Kaasun paine säiliön seinämään on seurausta kaasumolekyylien törmäyksistä sen kanssa. Jokainen molekyyli siirtää törmäyksessä tietyn impulssin seinään, joten se vaikuttaa seinään n:llä

Diskreetti satunnaismuuttuja. Todennäköisyyden käsite
Tarkastellaan todennäköisyyden käsitettä yksinkertaisella esimerkillä. Olkoon laatikossa sekoitettuna valkoisia ja mustia palloja, jotka eivät eroa toisistaan ​​paitsi väriltään. Yksinkertaisuuden vuoksi teemme

Molekyylien jakautuminen nopeuden mukaan
Kokemus osoittaa, että tasapainotilassa olevien kaasumolekyylien nopeudet voivat olla hyvin erilaisia ​​- sekä erittäin suuria että lähellä nollaa. Molekyylien nopeus voi

Molekyylikineettisen teorian perusyhtälö
Molekyylien translaatioliikkeen keskimääräinen kineettinen energia on yhtä suuri kuin: . (4.2.15) Absoluuttinen lämpötila on siis verrannollinen keskimääräiseen kineettiseen energiaan

Molekyylin vapausasteiden lukumäärä
Kaava (31) määrittää vain molekyylin translaatioliikkeen energian. Monatomisen kaasun molekyyleillä on tämä keskimääräinen kineettinen energia. Moniatomisten molekyylien osalta on tarpeen ottaa huomioon osuus

Ihanteellisen kaasun sisäinen energia
Ihanteellisen kaasun sisäenergia on yhtä suuri kuin molekyylien liikkeen kokonaiskineettinen energia: Ideaalikaasun yhden moolin sisäenergia on yhtä suuri kuin: (4.2.20) Sisäinen

Barometrinen kaava. Boltzmannin jakelu
Ilmanpaine korkeudella h määräytyy päällä olevien kaasukerrosten painon mukaan. Jos ilman lämpötila T ja painovoiman kiihtyvyys g eivät muutu korkeudessa, niin ilmanpaine P korkeudessa

Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö. Termodynaaminen järjestelmä. Ulkoiset ja sisäiset parametrit. Termodynaaminen prosessi
Sana "termodynamiikka" tulee kreikan sanoista termos - lämpö ja dynamiikka - voima. Termodynamiikka syntyi tieteenä lämpöprosessien aikana syntyvistä liikkeellepanevista voimista, laki

Tasapainotila. Tasapainoprosessit
Jos kaikilla järjestelmän parametreilla on tietyt arvot, jotka pysyvät muuttumattomina jatkuvissa ulkoisissa olosuhteissa rajattoman pitkään, niin tällaista järjestelmän tilaa kutsutaan tasapainotilaksi, tai

Mendelejev - Clapeyron yhtälö
Termodynaamisen tasapainon tilassa makroskooppisen järjestelmän kaikki parametrit pysyvät muuttumattomina niin kauan kuin halutaan vakioissa ulkoisissa olosuhteissa. Kokeilu osoittaa sen kaikille

Termodynaamisen järjestelmän sisäinen energia
Termodynaamisten parametrien P, V ja T lisäksi termodynaamiselle järjestelmälle on ominaista tietty tilafunktio U, jota kutsutaan sisäiseksi energiaksi. Jos nimitys

Lämpökapasiteetin käsite
Termodynamiikan ensimmäisen pääsäännön mukaan järjestelmään siirretty lämmön määrä dQ muuttaa sen sisäistä energiaa dU ja työtä dA, jonka järjestelmä tekee ulkoiseen.

Luennon teksti
Kokoanut: GumarovaSonia Faritovna Kirja on julkaistu kirjoittajan painoksessa Sub. tulostaa 00.00.00. muoto 60x84 1/16. Puomi. O

Kaasulait ja ICT:n perusteet.

Jos kaasu on riittävän harventunut (ja tämä on yleistä; useimmiten joudumme käsittelemään harvinaisia ​​kaasuja), niin melkein mikä tahansa laskelma tehdään kaavalla, joka yhdistää paineen P, tilavuuden V, kaasun määrän ν ja lämpötilan T - tämä on kuuluisa "ideaalikaasun yhtälötila" P·V= ν·R·T. Kuinka löytää yksi näistä määristä, jos kaikki muut on annettu, on melko yksinkertaista ja ymmärrettävää. Mutta ongelma voidaan muotoilla niin, että kysymys tulee jostain muusta suuresta - esimerkiksi kaasun tiheydestä. Joten tehtävä: löydä typen tiheys lämpötilassa 300 K ja paineessa 0,2 atm. Ratkaistaan ​​se. Tilanteesta päätellen kaasu on melko harvinaista (80 % typestä koostuvaa ja huomattavasti korkeammalla paineella olevaa ilmaa voidaan pitää harvinaisena, hengitämme sitä vapaasti ja kuljemme sen läpi helposti), ja jos näin ei olisi, meillä ei ole muita kaavoja ei - käytämme tätä suosikkikaavaa. Ehto ei määritä minkään kaasuosan määrää, asetetaan se itse. Otetaan 1 kuutiometri typpeä ja lasketaan kaasun määrä tästä tilavuudesta. Kun tiedämme typen moolimassan M = 0,028 kg/mol, löydämme tämän osan massan - ja ongelma on ratkaistu. Kaasun määrä ν= P·V/R·T, massa m = ν·М = М·P·V/R·T, joten tiheys ρ= m/V = М·P/R·T = 0,028·20000/ ( 8,3·300) ≈ 0,2 kg/m3. Valittuamme tilavuutta ei sisällytetty vastaukseen, valitsimme sen tarkkuuden vuoksi - näin on helpompi perustella, koska et välttämättä heti tajua, että tilavuus voi olla mikä tahansa, mutta tiheys on sama. Voidaan kuitenkin selvittää: "Ottamalla tilavuuden, vaikkapa viisi kertaa suuremman, lisäämme kaasun määrää täsmälleen viisi kertaa, joten riippumatta siitä, minkä tilavuuden otamme, tiheys on sama." Voisit yksinkertaisesti kirjoittaa suosikkikaavasi uudelleen korvaamalla siihen lausekkeen kaasun määrästä kaasuosan massan ja sen moolimassan kautta: ν = m/M, sitten suhde m/V = M P/R T ilmaistaan ​​välittömästi. , ja tämä on tiheys. Oli mahdollista ottaa mooli kaasua ja löytää sen viemä tilavuus, jonka jälkeen tiheys löydetään välittömästi, koska moolin massa tiedetään. Yleisesti ottaen mitä yksinkertaisempi ongelma, sitä vastaavampia ja kauniimpia tapoja ratkaista se...
Tässä on toinen ongelma, jossa kysymys saattaa tuntua odottamattomalta: etsi ilmanpaineen ero 20 m korkeudella ja 50 m korkeudella maanpinnasta. Lämpötila 00C, paine 1 atm. Ratkaisu: jos löydämme ilman tiheyden ρ näissä olosuhteissa, niin paine-ero ∆P = ρ·g·∆H. Löydämme tiheyden samalla tavalla kuin edellisessä tehtävässä, ainoa vaikeus on, että ilma on kaasujen seos. Olettaen, että se koostuu 80 % typestä ja 20 % hapesta, saadaan seoksen moolimassaksi: m = 0,8 0,028 + 0,2 0,032 ≈ 0,029 kg. Tämän moolin käyttämä tilavuus on V= R·T/P ja tiheys saadaan näiden kahden suureen suhteena. Sitten kaikki on selvää, vastaus on noin 35 Pa.
Kaasun tiheys on laskettava myös, kun selvitetään esimerkiksi tietyn tilavuuden ilmapallon nostovoima, laskettaessa ilmamäärää sukellusylinterissä, joka tarvitaan hengittämään veden alla tietyn ajan, laskettaessa ilmapallojen lukumäärää. aasit, joita tarvitaan kuljettamaan tietty määrä elohopeahöyryä aavikon läpi ja monissa muissa tapauksissa.
Mutta tehtävä on monimutkaisempi: vedenkeitin kiehuu äänekkäästi pöydällä, virrankulutus on 1000 W, hyötysuhde. lämmitin 75% (loppu "menee" ympäröivään tilaan). Suuttimesta lentää höyrysuihku - "suuttimen" pinta-ala on 1 cm2. Arvioi kaasun nopeus tässä suihkussa. Ota kaikki tarvittavat tiedot taulukoista.
Ratkaisu. Oletetaan, että kattilassa veden yläpuolelle muodostuu kylläistä höyryä, jonka jälkeen nokasta lentää kylläisen vesihöyryn virta +1000C lämpötilassa. Tällaisen höyryn paine on 1 atm, sen tiheys on helppo löytää. Kun tiedämme höyrystymiseen käytetyn tehon Р= 0,75·Р0 = 750 W ja höyrystymislämpö (höyrystys) r = 2300 kJ/kg, saadaan ajan τ aikana muodostuneen höyryn massa: m= 0,75Р0·τ/r . Tiedämme tiheyden, niin tämän höyrymäärän tilavuus on helppo löytää. Loppu on jo selvää - kuvittele tämä tilavuus pylvään muodossa, jonka poikkileikkausala on 1 cm2, tämän sarakkeen pituus jaettuna τ:lla antaa meille lähtönopeuden (tämä pituus nousee sekunnissa ). Joten kattilan nokasta lähtevän suihkun nopeus on V = m/(ρ S τ) = 0,75 P0 τ/(r ρ S τ) = 0,75 P0 R T/(r P M ·S) = 750 · 8,3 · 373/(2,3·106·1·105·0,018·1·10-4) ≈ 5 m/s.
c) Zilberman A.R.

Kaasuissa molekyylien ja atomien välinen etäisyys on yleensä paljon suurempi kuin molekyylien koko, ja vetovoimat ovat hyvin pieniä. Siksi kaasuilla ei ole omaa muotoaan ja vakiotilavuuttaan. Kaasut puristuvat helposti kokoon, koska myös hylkivät voimat suurilla etäisyyksillä ovat pieniä. Kaasuilla on ominaisuus laajentua loputtomasti täyttäen koko niille tarjotun tilavuuden. Kaasumolekyylit liikkuvat erittäin suurilla nopeuksilla, törmäävät toisiinsa ja pomppaavat toisistaan ​​eri suuntiin. Suonen seinämiin muodostuu lukuisia molekyylien vaikutuksia kaasun paine.

Molekyylien liike nesteissä

Nesteissä molekyylit eivät vain värähtele tasapainoasennon ympärillä, vaan myös tekevät hyppyjä tasapainoasennosta toiseen. Näitä hyppyjä tapahtuu ajoittain. Tällaisten hyppyjen välistä aikaväliä kutsutaan keskimääräinen vakiintuneen elämän aika(tai keskimääräinen rentoutumisaika) ja se on merkitty kirjaimella ?. Toisin sanoen rentoutumisaika on yhden tietyn tasapainoasennon ympärillä tapahtuvien värähtelyjen aika. Huoneenlämmössä tämä aika on keskimäärin 10 -11 s. Yhden värähtelyn aika on 10 -12 ... 10 -13 s.

Istuvan elämän aika lyhenee lämpötilan noustessa. Nesteen molekyylien välinen etäisyys on pienempi kuin molekyylien koko, hiukkaset sijaitsevat lähellä toisiaan ja molekyylien välinen vetovoima on voimakas. Nestemolekyylien järjestystä ei kuitenkaan ole tiukasti määrätty koko tilavuudessa.

Nesteet, kuten kiinteät aineet, säilyttävät tilavuutensa, mutta niillä ei ole omaa muotoaan. Siksi ne ottavat sen aluksen muodon, jossa ne sijaitsevat. Nesteellä on seuraavat ominaisuudet: juoksevuus. Tämän ominaisuuden ansiosta neste ei vastusta muodonmuutosta, puristuu hieman ja sen fysikaaliset ominaisuudet ovat samat kaikkiin suuntiin nesteen sisällä (nesteiden isotropia). Neuvostoliiton fyysikko Jakov Ilyich Frenkel (1894 - 1952) määritti molekyyliliikkeen luonteen nesteissä.

Molekyylien liikkuminen kiinteissä aineissa

Kiinteän aineen molekyylit ja atomit ovat järjestetty tiettyyn järjestykseen ja muotoon kristallihila. Tällaisia ​​kiinteitä aineita kutsutaan kiteisiksi. Atomit suorittavat värähtelyliikkeitä tasapainoasennon ympärillä, ja niiden välinen vetovoima on erittäin voimakas. Siksi kiinteät aineet säilyttävät normaaleissa olosuhteissa tilavuutensa ja niillä on oma muotonsa.