Практическое занятие №5. Основы молекулярно-кинетической теории. Температура.

Практическое занятие №5. Основы молекулярно-кинетической теории. Температура.

Цель: научиться использовать основные законы МКТ при решении расчетных задач.

Теоретические сведения.

Давление газа: 

p = nkT

где k – постоянная Больцмана: 

k = 1,38·10^–23 Дж/К

Концентрация:

Сравнивая соотношения p = nkT с основным уравнением молекулярно-кинетической теории газов, можно получить: 

Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул газа прямо пропорциональна абсолютной температуре.

Таким образом, температура есть мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

Давление смеси газов на стенки сосуда будет складываться из парциальных давлений каждого газа: 

p = p₁ + p₂ + p₃ + … = (n₁ + n₂ + n₃ + …)kT.

Контрольные вопросы:

[1], ответить на вопросы к §66 – 69.

Задание 1. Измерение средней скорости теплового движения молекул газа.

Цель: измерить средние квадратичные скорости теплового движения молекул азота и углекислого газа.

Оборудование: термометр, таблица «Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева».

Ход работы:

1.             Измерьте температуру воздуха в кабинете .

2.             Пользуясь таблицей «Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева», определите молекулярные массы азота и углекислого газа .

3.             Рассчитайте средние квадратичные скорости теплового движения молекул азота и углекислого газа по формуле .

4.             Результаты занесите в  таблицу:

Задание 2. Измерение концентрации молекул газа.

Цель: измерить концентрацию молекул газа на основе основного уравнения МКТ идеального газа.

Оборудование: термометр, барометр.

Ход работы:

1.                  измерьте температуру воздуха в помещении термометром.

2.                  Измерьте давление воздуха в помещении барометром.

3.                  Вычислите число молекул воздуха в единице объема по формуле: .

4.                  Результаты занесите в таблицу:

Задание 3. Решить задачи.

1. Какое давление на стенки сосуда производят молекулы гелия, если их концентрация равна 2,4×10²² м'³, а средняя квадратическая скорость движения 1564м/с?

Изменится ли давление на стенки сосуда, если молекулы гелия заменить молекулами аргона? Ответ обоснуйте. Средние квадратические скорости движения молекул газов счи­тать одинаковыми.

2. Молекула азота при нормальных условиях движется со скоростью 454 м/с. Определите импульс и среднее значение кинетической энергии поступательного движения молекул азота.

Сравните импульс и кинетическую энергию молекул азота и кислорода при условии, что молекулы этих веществ дви­жутся с одинаковыми скоростями.

3. В сосуде находится газ при температуре 273°С. Определите среднюю кинетическую энергию хаотического движения молекул газа.

На сколько уменьшится кинетическая энергия молекул при уменьшении температуры на 50 К?

4. Определите температуру газа, если средняя кинетическая энергия хаотического движения его молекул равна 5,6×10'²¹ Дж.

При какой температуре будет находится газ, если средняя кинетическая энергия молекул уменьшится на 20%?

5. Найдите средние квадратичные скорости молекул водорода и азота при температуре 300 К.

До какой температуры необходимо нагреть азот, чтобы средняя квадратичная скорость его молекул была равна средней квадратичной скорости молекул водорода при 300 К?

6. Определите среднюю кинетическую энергию и концентрацию молекул одноатомного газа при температуре 300 К и давлении 101 кПа.

Как изменятся кинетическая энергия и концентрация молекул газа, если температура газа уменьшится в 2 раза?

7. В баллоне радиолампы объемом 10^{-14 м3} находится 4,5×10¹⁴ молекул воздуха. Определите концентрацию молекул, находящихся в лампе.

С какой средней квадратичной скоростью движутся молекулы воздуха, если давление в лампе равно 13,3 мПа? Молярная масса воздуха равна 0,029 кг/моль.

8. После того, как в комнате включили электрокамин, темпера­тура воздуха повысилась от 15 до 23° С. На сколько увеличи­лась средняя кинетическая энергия движения молекул?

Вычислите, на сколько процентов уменьшилось число моле­кул воздуха в комнате, если давление осталось прежним.

Скачано с www.znanio.ru