Молекулярная физика (8 часов)

Основные принципы молекулярной физики. Закон Клапейрона-Менделеева. Закон Дальтона (2 часа).

План занятия

Основная цель – «механическая основа» тепловых явлений.

Макроскопические и микроскопические параметры. Усреднение.

«Мостики» между микро- и макро- величинами. Моль и температура.

Определение моля. Определение температуры. Несколько слов о средних: модуле, квадратичной, кубической скоростях. (, , для двух скоростей и ).

Закон Клапейрона-Менделеева. Закон Дальтона.

Задачи

2.1.1. Где содержится больше молекул, в стакане воды или стакане ртути? Плотность воды г/см³, плотность ртути г/см³. Во сколько раз. г/моль, г/моль, г/моль.

2.1.2. В закрытом сосуде находятся г молекулярного водорода и г - молекулярного кислорода. Происходит химическая реакция образования воды

причем известно, что воды образовалось максимально возможное количество. Сколько молекул будет находится в сосуде?

2.1.3. Во сколько раз увеличится средняя скорость молекул газа при повышении его температуры от С до С?

2.1.4. Два баллона соединены трубкой с краном. В первом баллоне объемом находится газ при давлении . Во втором, объемом - тот же газ при давлении . Температура газов одинакова. Какое установится давление, если кран открыть. Считать, что в рассматриваемом процессе температура газов не изменяется.

2.1.5. В закрытой, частично откаченной трубке находится столбик ртути длиной . Если трубка горизонтальна, то столбик находится посередине. Если трубку поставить вертикально, верхний объем вдвое больше нижнего. Да какого давления откачали трубку? Температуру считать неизменной.

2.1.6. Две открытые с обоих концов трубы с площадями сечений и () состыкованы между собой. В них вставлены соединенные стержнем поршни, которые при температуре находятся на одинаковых расстояниях от стыка труб. Между поршнями находится идеальный газ. При какой температуре газа между поршнями левый поршень сместится вправо до стыка труб?

2.1.7. Что тяжелее, один кубический метр сухого или влажного воздуха, находящиеся при одинаковых давлении и температуре?

2.1.8. Смесь двух одноатомных газов и находится в некотором объеме. Давление смеси , абсолютная температура . При повышении температуры смеси в ней происходит химическая реакция с образованием газообразного соединения . При температуре все молекулы газов и прореагировали. Давление получившегося газа при этой температуре равно . Определить химическую формулу соединения . Все газы считать идеальными.

2.1.9*. В горизонтальном цилиндрическом сосуде длиной находятся подвижных теплонепроницаемых поршней, делящих сосуд на отсек. Первоначально температура газа во всех отсеках была равна , объемы всех отсеков одинаковы. Затем газ в самом левом отсеке нагревают до температуры , а температуру газа в других отсеках поддерживают равной . На сколько сместится при этом самый правый поршень?

Домашнее задание

1. Где содержится больше молекул, в 4,5 г воды или в 23 г железа? Во сколько раз? Молярная масса железа равна 56 г/моль.

3. Плотность некоторого газа кг/м³. При этом концентрация молекул газа (число молекул в единице объема) равна 1/м³. Какой это газ?

4. Сколько атомов водорода содержится в одном моле этилового спирта ? Сколько молей молекулярного водорода можно было бы из них получить?

5. В закрытом сосуде находится озон . С течением времени озон превращается в молекулярный кислород. Изменилось ли количество вещества в сосуде, и если да, то во сколько раз.

6. Цилиндр разделен на два равных отсека перегородкой с отверстием, закрытым пробкой. В обоих отсеках содержится одинаковый газ под давлением . Пробка вылетает, когда перепад давлений в отсеках равен . С одного конца цилиндр запаян, с другого закрыт поршнем. Поршень вытягивают, пока пробка не вылетит, а затем вытягивание прекращают. Найти установившееся давление. Температура постоянна.

7. Вертикальную цилиндрическую трубку длиной , запаянную с одного конца, погружают открытым концом в жидкость с плотностью , при этом открытый конец трубки оказывается на глубине (). Найти длину столбика жидкости в трубке. Атмосферное давление .

8. В вертикальном цилиндрическом сосуде под массивным поршнем находится идеальный газ. Чтобы уменьшить объем газа в раз, на поршень надо положить груз массой . Какой еще груз надо положить на поршень, чтобы уменьшить объем газа еще в раз? Температура поддерживается постоянной.

9. В сосуде находится смесь азота и водорода. При температуре , когда азот полностью диссоциировал на атомы, а диссоциацией водорода можно пренебречь, давление в сосуде равно . При температуре (), когда оба газа диссоциировали, давление в сосуде равно . Найти отношение числа атомов азота и водорода в смеси.