дкр "ЗИМА"-2020

Молекулярна  (статистична) фізика

ДКР "ЗИМА" - 2020

 Завдання  №1 

5.4.3; 5.4.5; 5.4.11; 5.4.12; 5.4.13; 5.5.15; 5.5.20; 

5.5.21 а), б); 5.5.26; 5.5.27; 5.5.31; 5.5.32.

 Завдання  №2 

На листках формату А4 написати (акуратно, від руки!!!) 

реферат-повідомлення на тему:

Властивості газів при низьких тисках 

 Вакуумна техніка

1. Форвакуумні насоси

1.1 Ротаційний вакуумний насос
1.2 Поршньовий повітряний насос
1.3 Адсорбційний вакуумний насос
1.4 Водоструминний вакуумний насос.

2. Насоси високого вакууму

2.1 Насос Ленгмюра
2.2 Гетерні комбіновані насоси.

3. Вимірювання високого вакууму

3.1 Манометр Мак-Леода
3.2 Іонізаційний манометр

Роботу здати 15.01.2020 р. до першого уроку.

(По бажанню можна додати застосування вакуумних насосів.)

І семестр

Фізика

І семестр

оцінки буде відкориговано (понижено) у випадку нездачі ДКР, ДЗ...

Залік (результати)

Молекулярна фізика

ЗАЛІК

Перша частина

ЕКЗАМЕН (результати)

Молекулярна фізика

ЕКЗАМЕН

Молекулярна фізика

Явища переносу. Теплоповідність

Теплоповідність

Теплопровідність – це прцес вирівнювання температур, зумовлений міграцією молекул газу.

Тепловий потік, утворений у газі, описує закон Фур’є:

Q = -χ(ΔT/Δz).

Кількість теплоти Q, яка переходить за одиницю часу через одиницю площі поверхні, перпендикулярної до напряму перенесення, прямо пропорційна градієнту температури.

Знак мінус відображає той факт, що теплота йде у напрямку зниження температури.

Коефіцієнт пропорційності χ називають коефіцієнтом теплопровідності. З газів найбільшу теплопровідність має водень, вона у декілька разів перевищує теплопровідність інших газів.

Явища переносу. Внутрішнє тертя

Внутрішнє тертя (в’язкість)

Внутрішнє тертя – це явище виникнення сил тертя між шарами одного газу або рідини, котрі рухаються один відносно другого паралельно з різними швидкостями.

Дане явище описує закон Ньютона

F = -η(Δu/Δz)

де F - сила внутрішнього тертя, яка діє на одиницю площі поверхні прошарку, Δu/Δz – градієнт швидкості напрямленого руху молекул газу.

Коефіцієнт внутрішнього тертя (в’язкості) η чисельно дорівнює силі внутрішнього тертя, що діє на одиницю площі, якщо градієнт швидкості шарів дорівнює одиниці. Його вимірюють у кг/м•с або у Па•с.

Внутрішнім тертям у газах пояснюють вщухання бурі або сильного вітру з часом, а також те, що для прокачки газу по трубі потрібно виконувати роботу, яка витрачається на подолання сили внутрішнього тертя.

З’ясуємо явище виникнення внутрішнього тертя (в’язкості) з погляду молекулярно-кінетичної теорії.

Явища переносу. Дифузія

 Дифузія газів

  
Якщо в посудину, заповнену одним газом, помістити порцію іншого газу, то внаслідок теплового руху молекули одного сорту будуть проникати у простір, зайнятий молекулами іншого сорту. У результаті матимемо процес вирівнювання концентрацій молекул обох газів, який пошириться на весь простір, зайнятий газом. Отже:

Дифузія – це процес вирівнювання концентрацій у суміші декількох речовин, зумовлений тепловим рухом молекул 

N = -D(Δn/Δz) 

 Остання формула є законом Фіка:

Кількість молекул N, які проходять за одиницю часу через одиницю площі поверхні, перпендикулярної до напряму перенесення, прямо пропорційна градієнтові концентрації молекул Δn/Δz.

Величину D називають коефіцієнтом дифузії. Знак мінус зумовлений тим, що дифузія спрямована в бік зменшення концентрації частинок.

Якщо обидві сторони закону Фіка помножити на масу m молекули газу одного сорту, то отримаємо рівняння для маси цього газу:

                                           M = -D(Δρ/Δz)

З’ясуємо явище дифузії з погляду молекулярно-кінетичної теорії.

ДЗ №9

Молекулярна  (статистична) фізика

Домашнє завдання №9

Останнє завдання цього року виконати на подвійних листочках на п'ятницю 27.12.2019 р.

ДЗ №8 (відповіді+...)

Молекулярна фізика

Домашнє завдання №8

   відповіді   

ДКР №7

Домашня Контрольна Робота №7
на суботу 21.12.2019 р.

 ДКР №7  здати до першого уроку 

5.1.1; 5.1.2; 5.1.3; 5.2.4; 5.2.9; 5.2.16; 

5.4.1; 5.4.2; 5.5.28; 5.5.29; 5.5.30; 5.5.35.

Бажаю успіху!

***

ЧЕМПІОНИ

Круто, але ще б так з фізики...

Розподіл Больцмана

Розподіл частинок у  силовому полі

Повний безлад, яким характеризується тепловий рух  молекул, все ж таки має свої закони. Не дивлячись на те, що кожна молекула постійно змінює свою швидкість, макроскопічний стан газу в системі не змінюється (саме такі роздуми призвели до встановлення Максвелом у 1859 році  розподілу молекул газу по швидкостях).

Рівноважний стан газу характеризується не тільки розподілом молекул по швидкостях, але і по координатах. При відсутності зовнішніх силових полів цей розподіл буде однорідним: газ рівномірно розподіляється по всьому об’єму посудини.  

Яким буде розподіл молекул газу при наявності поля (наприклад поля тяжіння), яке діє на молекули?

Добре відомо, що атмосферний тиск зменшується з висотою. Наприклад, на висоті 5 600 м тиск дорівнює ½ тиску на рівні моря. Однак звідси не слід робити висновок, що на висоті вдвічі більшій зовсім немає молекул – літаки літають і на висотах 30 000м.

Знайдемо розподіл молекул газу в однорідному полі тяжіння з висотою.

Основне рівняння МКТ

Основне рівняння МКТ 
(виведення)

Траекторія руху однієї частинки

     

Розглянемо ідеальний газ. (Пригадаємо, що ідеальний газ – це модель реального газу в якому: 

1) відсутня взаємодія між молекулами; 

2) молекули – матеріальні точки певної маси (займають безмежно малий об’єм в порівнянні з об’ємом посудини);   

3) при зіткненні  між собою та зі стінками посудини ведуть себе  як пружні кульки;  

4) молекули рівномірно розподілені по об’єму).

Дана речовина займає об’єм V та складається із великої кількості частинок N. 

Газ перебуває у стані теплової рівноваги у якій N₁ частинок володіють швидкостями v₁;  N₂ – v₂; N₃ – v_3; …

  

Обрахуємо тиск газу на елемент поверхні  ΔS на основі молекулярно - кінетичної теорії (МКТ) та механіки Ньютона. При цьому враховуватимемо, що удари молекул (атомів, іонів) пружні, молекули масивні (m) та  молекули тотожні між собою.

***

Контрольна робота по ДКР

Кожен заслуговує на свою оцінку

ДЗ №8

Молекулярна фізика 

Домашнє завдання №8

Завдання виконати в тоненькому зошиті на

 суботу 14.12.2019 р.

Розподіл Максвелла

 Розподіл Максвелла по швидкостях

Д.З. Вивчити параграфи 4.6 та 4.7 (стор.118-131) з підручника Мякішева-10

Внаслідок багаторазових зіткнень молекул газу між собою та зі стінками посудини, в якій міститься велика кількість молекул, встановлюється деякий статистичний розподіл молекул за швидкостями. Дж. Максвелл у 1859 році вивів закон розподілу молекул за швидкостями, використавши основні положення молекулярно-кінетичної теорії:

Як видно з наведеної формули, функція розподілу Максвелла залежить від температури газу, маси частинок і їхньої швидкості.

Розподіл Максвелла по швидкостях

З міністром...

На нагородженні

Свят і міністр Ганна Новосад

25 листопада 2019 року у Києві відбулась урочиста церемонія вручення сертифікатів лауреатам стипендій Президента України з числа переможців ІV етапу Всеукраїнських учнівських олімпіад  з навчальних предметів та ІІІ етапу Всеукраїнського конкурсу-захисту робіт Малої академії наук.

Міністр освіти і науки Ганна Новосад привітала учня-стипендіата Святослава Лушнея (учня нашого класу), з цьогорічним досягненням та вручила йому диплом лауреата.

Так тримати!

ДКР №6

Домашня Контрольна Робота №6
на суботу 7.12.2019 р.

 ДКР "Газові закони" здати до першого уроку. 

5.5.1; 5.5.2; 5.5.3; 5.5.5; 5.5.6; 5.5.7; 

5.5.8; 5.5.9; 5.5.18; 5.5.19; 5.5.23*; 5.5.24*.

Бажаю успіху!

Ізопроцеси

Газові закони

Ізопроцесами називають термодинамічні процеси, що протікають в системі з незмінною масою при постійному значенні одного із параметрів стану системи.

1˚ Ізотермічний процес: Т = const, ΔT = 0 

Закон Бойля-Маріотта

Р.Бойль (англ.), Е. Маріотт (фр.), ХVII ст.

Закон Бойля-Маріотта:

Добуток pV=const для даної кількості газу при постійній температурі.

Пояснення закону Бойля-Маріотта з точки зору МКТ.

Тиск – це узагальнена, усереднена дія молекул (атомів, частинок) на стінки. При зменшенні об’єму в декілька раз у стільки ж раз збільшується число молекул в одиниці об’єму (концентрація), а отже і число ударів молекул в стінки за одиницю часу. Останнє веде до зростання тиску.

Ідеальний газ

Модель ідеального газу

Ідеальний газ – це модель реального газу в якому:

• відсутня взаємодія між молекулами;

• молекули – матеріальні точки певної маси (займають безмежно малий об’єм в порівнянні з об’ємом посудини);  

• при зіткненні  між собою та зі стінками посудини ведуть себе  як пружні кульки; 

• молекули рівномірно розподілені по об’єму.

Ідеальний газ при будь-яких умовах завжди перебуває у стані газу.

***

Підручник з фізики для учнів 1о-го Б класу

Підручник  Г.Я. Мякишева для поглибленого вивчення фізики:

1. Термодинамика (скачати)

ДЗ №7

Домашнє завдання №7

Молекулярна фізика

Завдання виконати в тоненькому зошиті на суботу 30.11.2019 р.

Бажаю успіху!