Практическая работа №5.Основы МКТ. Идеальный газ.

Практическая работа №5

Решение задач по теме: «Основы молекулярно – кинетической теории. Идеальный   газ»

Краткая теория

Физический смысл основного уравнения МКТ заключается в том, что давление идеального газа - это совокупность всех ударов молекул о стенки сосуда. Это уравнение можно выразить через концентрацию частиц, их среднюю скорость и массу одной частицы:  ;            P = nkT;               P = ;           P = 

p – давление молекул газа на границы емкости,

m₀ – масса одной молекулы,

n - концентрация молекул, число частиц N в единице объема V;

v² - средне квадратичная скорость молекул.

k – это постоянная Больцмана, устанавливающая связь между температурой и энергией. k=1,38•10^-23 Дж/К.

Основное уравнение МКТ лежит в основе термодинамики.

Ответить на вопросы (письменно в тетради):

1. Каков предмет изучения молекулярно-кинетической теории?

2. Перечислить опытные факты, послужившие основой для разработки МКТ.

3. Сформулировать основные положения МКТ.

4. Какая физическая модель используется в МКТ? Дать краткую характеристику этой модели.

5. Объяснить почему газы:

А) легко сжимаются;

Б) оказывают давление на стенки сосудов любой формы и размера;

В) занимают весь предоставленный объём.

6. Указать отличие теплового движения от механического.

Ситуации (ответы переписать в тетрадь):

1.                   Почему пыль, представляющая частицы твёрдого вещества, довольно долго удерживается в воздухе во взвешенном состоянии?

Ответ: Пылинки испытывают непрерывные удары со стороны хаотически движущихся молекул воздуха.

2.                   Почему угарный газ быстрее проникает в организм, чем кислород? Во сколько раз скорость его проникновения больше, чем скорость проникновения кислорода?

Ответ: Скорость молекул угарного газа больше, чем скорость молекул кислорода, так как при одинаковой температуре их средние кинетические энергии равны, а масса молекул кислорода больше, чем масса молекул угарного газа.

3.                   Серёжа дежурил в столовой. Вот уже минут пять он терпеливо возился с чистыми стаканами: стаканы после мытья были вставлены один в другой и не хотели разделяться. «Что делать?» - спросил сам себя Серёжа. Как бы вы посоветовали ему разделить стаканы?

Ответ: При нагревании тела расширяются, а при охлаждении сжимаются, поэтому наружный стакан надо опустить в горячую воду, а во внутренний налить холодную воду.

4.                   Будет ли гореть спичка, зажжённая внутри искусственного спутника Земли, выведенного на орбиту?

Ответ: Нет, так как в невесомости нет конвекции воздуха, а значит, и притока кислорода к зажжённой спичке.

Задания для самостоятельной работы

1. Найти температуру газа при давлении 100 кПа и концентрации молекул 10 ²⁵ м‾³.

2. Каково давление газа, если в каждом см³ его содержится 10 ⁶ молекул, а температура 87°С?

3. В сосуде находится газ. Какое давление он производит на стенки сосуда, если масса газа 5 г, его объем 1 л, средняя квадратичная скорость молекул 500 м/с?

4. Определите давление водорода, если средняя квадратичная скорость его молекул 800 м/с, а его плотность 2.4 кг/м³.

5. Какова скорость теплового движения молекул, если при давлении 250 кПа газ массой 8 кг занимает объем 15 м³.

6. Определить число молекул водорода в 1 м³, если давление равно 200 мм РТ. Столба, а средняя квадратичная скорость его молекул равна 24000 м/с.

7. Определите среднюю квадратичную скорость молекул газа, плотность которого при давлении р = 50 кПа составляет ρ = 4.1·10‾² кг/м³.

8. Чему равны средняя квадратичная скорость и средняя энергия поступательного движения молекул азота, если 2.5 кг его, занимая объем 3.2 м³, производит давление 2.5·10 ⁵ Па?