Jaka jest odległość między cząsteczkami w cieczach. Temat

1. Struktura ciał gazowych, ciekłych i stałych

Teoria molekularno-kinetyczna pozwala zrozumieć, dlaczego substancja może znajdować się w stanie gazowym, ciekłym i stałym.
Gazy. W gazach odległość między atomami lub cząsteczkami jest średnio wielokrotna więcej rozmiarów same cząsteczki ( rys.8.5). Na przykład pod ciśnieniem atmosferycznym objętość naczynia jest dziesiątki tysięcy razy większa niż objętość zawartych w nim cząsteczek.

Gazy łatwo ulegają kompresji, podczas gdy średnia odległość między cząsteczkami maleje, ale kształt cząsteczki się nie zmienia ( rys.8.6).

Cząsteczki z ogromnymi prędkościami - setki metrów na sekundę - poruszają się w przestrzeni. Zderzając się, odbijają się od siebie w różnych kierunkach jak kule bilardowe. Słabe siły przyciągania cząsteczek gazu nie są w stanie utrzymać ich blisko siebie. Dlatego gazy mogą rozszerzać się w nieskończoność. Nie zachowują kształtu ani objętości.
Liczne uderzenia molekuł o ścianki naczynia wytwarzają ciśnienie gazu.

Płyny. Cząsteczki cieczy znajdują się prawie blisko siebie ( rys.8.7), więc cząsteczka cieczy zachowuje się inaczej niż cząsteczka gazu. W cieczach mamy do czynienia z tzw. porządkiem krótkiego zasięgu, tzn. uporządkowany układ cząsteczek jest zachowany w odległościach równych kilku średnicom cząsteczek. Cząsteczka oscyluje wokół swojej pozycji równowagi, zderzając się z sąsiednimi cząsteczkami. Tylko od czasu do czasu robi kolejny „skok”, wpadając w nową pozycję równowagi. W tej pozycji równowagi siła odpychania jest równa sile przyciągania, tj. całkowita siła oddziaływania cząsteczki wynosi zero. Czas ustalone życie cząsteczki wody, czyli czas jej oscylacji wokół jednego określonego położenia równowagi w temperaturze pokojowej, wynosi średnio 10 -11 s. Czas jednej oscylacji jest znacznie krótszy (10 -12 -10 -13 s). Wraz ze wzrostem temperatury skraca się czas życia cząsteczek.

Charakter ruchu molekularnego w cieczach, ustalony po raz pierwszy przez sowieckiego fizyka Ya.I. Frenkla, umożliwia zrozumienie podstawowych właściwości cieczy.
Cząsteczki cieczy znajdują się bezpośrednio obok siebie. Wraz ze spadkiem objętości siły odpychające stają się bardzo duże. To wyjaśnia niska ściśliwość płynów.
Jak wiadomo, płyny są płynne, tzn. nie zachowują kształtu. Można to wyjaśnić w ten sposób. Siła zewnętrzna nie zmienia zauważalnie liczby skoków molekularnych na sekundę. Ale przeskoki cząsteczek z jednej ustalonej pozycji do drugiej występują głównie w kierunku siły zewnętrznej ( rys.8.8). Dlatego płyn płynie i przybiera postać naczynia.

Ciała stałe. Atomy lub cząsteczki ciał stałych, w przeciwieństwie do atomów i cząsteczek cieczy, wibrują wokół pewnych pozycji równowagi. Z tego powodu ciała stałe zachowują nie tylko objętość, ale i kształt. Energia potencjalna oddziaływania cząsteczek ciało stałe znacznie większa niż ich energia kinetyczna.
Jest jeszcze jedna ważna różnica między cieczami a ciałami stałymi. Płyn można porównać do tłumu ludzi, w którym poszczególne osobniki przepychają się niespokojnie w miejscu, a ciało stałe jest jak smukła kohorta tych samych osobników, które choć nie stoją na baczność, średnio utrzymują między sobą pewne odległości . Jeśli połączymy centra równowagowych pozycji atomów lub jonów ciała stałego, to otrzymamy poprawną sieć przestrzenną, zwaną krystaliczny.
Ryciny 8.9 i 8.10 pokazują sieci krystaliczne soli kuchennej i diamentu. Wewnętrzny porządek w układzie atomów kryształu prowadzi do regularnych zewnętrznych kształtów geometrycznych.

Rysunek 8.11 przedstawia jakuckie diamenty.

Dla gazu odległość l między cząsteczkami jest znacznie większa niż wymiary cząsteczek r 0:" l>>r 0 .
Ciecze i ciała stałe mają l≈r 0 . Cząsteczki cieczy układają się w nieładzie i od czasu do czasu przeskakują z jednej ustalonej pozycji na drugą.
W krystalicznych ciałach stałych cząsteczki (lub atomy) są ułożone w ściśle uporządkowany sposób.

2. Gaz doskonały w teorii kinetyki molekularnej

Badanie dowolnej dziedziny fizyki zawsze zaczyna się od wprowadzenia pewnego modelu, w ramach którego badanie będzie prowadzone w przyszłości. Na przykład, kiedy studiowaliśmy kinematykę, model ciała był punktem materialnym itp. Jak można się domyślić, model nigdy nie będzie odpowiadał rzeczywistym zachodzącym procesom, ale często jest bardzo bliski tej korespondencji.

Fizyka molekularna, a w szczególności MKT, nie jest wyjątkiem. Wielu naukowców pracowało nad problemem opisu modelu od XVIII wieku: M. Łomonosow, D. Joule, R. Clausius (ryc. 1). Ten ostatni w rzeczywistości wprowadził model gazu doskonałego w 1857 roku. Jakościowe wyjaśnienie podstawowych właściwości materii na podstawie teorii kinetyki molekularnej nie jest szczególnie trudne. Jednak teoria, która ustala ilościowe zależności między wielkościami zmierzonymi eksperymentalnie (ciśnienie, temperatura itp.) a właściwościami samych cząsteczek, ich liczbą i prędkością ruchu, jest bardzo złożona. W gazie pod zwykłym ciśnieniem odległość między cząsteczkami jest wielokrotnie większa niż ich rozmiar. W tym przypadku siły oddziaływania cząsteczek są pomijalne i energia kinetyczna o wiele więcej cząsteczek energia potencjalna interakcje. Cząsteczki gazu można uznać za punkty materialne lub bardzo małe twarde kulki. Zamiast prawdziwy gaz, między którymi działają molekuły złożone siły interakcja, rozważymy to model jest gazem idealnym.

Gaz doskonały– model gazu, w którym cząsteczki gazu i atomy są reprezentowane jako bardzo małe (zanikające rozmiary) elastyczne kulki, które nie oddziałują ze sobą (bez bezpośredniego kontaktu), a jedynie zderzają się (patrz rys. 2).

Należy zauważyć, że rozrzedzony wodór (pod bardzo niskim ciśnieniem) prawie całkowicie spełnia wymagania modelu gazu doskonałego.

Ryż. 2.

Gaz doskonały jest gazem, którego interakcja między cząsteczkami jest znikoma. Naturalnie, kiedy zderzają się cząsteczki gazu doskonałego, działa na nie siła odpychająca. Ponieważ zgodnie z modelem cząsteczki gazu możemy traktować jako punkty materialne, pomijamy rozmiary cząsteczek, zakładając, że objętość, którą zajmują, jest znacznie mniejsza niż objętość naczynia.
Przypomnijmy, że w modelu fizycznym brane są pod uwagę tylko te właściwości układu rzeczywistego, których uwzględnienie jest absolutnie niezbędne do wyjaśnienia badanych wzorców zachowania tego układu. Żaden model nie może przekazać wszystkich właściwości systemu. Teraz musimy rozwiązać dość wąski problem: obliczyć za pomocą teorii molekularno-kinetycznej ciśnienie gazu doskonałego na ściankach naczynia. W przypadku tego problemu idealny model gazu okazuje się całkiem zadowalający. Prowadzi to do rezultatów potwierdzonych doświadczeniem.

3. Ciśnienie gazu w teorii kinetyki molekularnej Niech gaz będzie w zamkniętym naczyniu. Manometr pokazuje ciśnienie gazu p0. Jak powstaje ta presja?
Każda cząsteczka gazu, uderzając w ścianę, działa na nią z określoną siłą przez krótki czas. W wyniku przypadkowych uderzeń w ścianę ciśnienie zmienia się szybko w czasie, w przybliżeniu jak pokazano na rysunku 8.12. Jednak efekty wywołane uderzeniami poszczególnych cząsteczek są tak słabe, że nie są one rejestrowane przez manometr. Manometr rejestruje średnią czasową siłę działającą na każdą jednostkę powierzchni jego powierzchni. element wyczuwający- membrany. Pomimo niewielkich zmian ciśnienia ciśnienie średnie p0 w praktyce okazuje się, że jest to dość określona wartość, ponieważ w ścianę dochodzi do wielu uderzeń, a masy cząsteczek są bardzo małe.

Gaz doskonały to model gazu rzeczywistego. Zgodnie z tym modelem cząsteczki gazu można uznać za punkty materialne, których oddziaływanie zachodzi tylko wtedy, gdy się zderzają. Zderzając się ze ścianą, cząsteczki gazu wywierają na nią nacisk.

4. Mikro- i makro-parametry gazu

Teraz możemy zacząć opisywać parametry gazu doskonałego. Są podzielone na dwie grupy:

Idealne parametry gazu

Oznacza to, że mikroparametry opisują stan pojedynczej cząstki (mikrociała), a makroparametry opisują stan całej części gazowej (makrociało). Napiszmy teraz relację łączącą jedne parametry z innymi, czyli podstawowe równanie MKT:

Tutaj: - średnia prędkość cząstek;

Definicja. - stężenie cząstki gazu - liczba cząstek na jednostkę objętości; ; jednostka - .

5. Średnia wartość kwadratu prędkości cząsteczek

Aby obliczyć średnie ciśnienie, musisz znać średnią prędkość cząsteczek (a dokładniej średnią wartość kwadratu prędkości). To nie jest łatwe pytanie. Przyzwyczaiłeś się do tego, że każda cząsteczka ma prędkość. Średnia prędkość cząsteczek zależy od ruchu wszystkich cząstek.
Wartości średnie. Od samego początku należy zrezygnować z podążania za ruchem wszystkich molekuł, z których składa się gaz. Jest ich za dużo i poruszają się bardzo ciężko. Nie musimy wiedzieć, jak porusza się każda cząsteczka. Musimy dowiedzieć się, do czego prowadzi ruch wszystkich cząsteczek gazu.
Charakter ruchu całego zestawu cząsteczek gazu jest znany z doświadczenia. Cząsteczki uczestniczą w losowym (termicznym) ruchu. Oznacza to, że prędkość dowolnej cząsteczki może być bardzo duża lub bardzo mała. Kierunek ruchu cząsteczek stale się zmienia, gdy zderzają się ze sobą.
Jednak prędkości poszczególnych cząsteczek mogą być dowolne Średnia wartość modułu tych prędkości jest dość określona. Podobnie wzrost uczniów w klasie nie jest taki sam, ale jego średnia wartość to pewna liczba. Aby znaleźć tę liczbę, musisz dodać wzrost poszczególnych uczniów i podzielić tę kwotę przez liczbę uczniów.
Średnia wartość kwadratu prędkości. W przyszłości będziemy potrzebować średniej wartości nie samej prędkości, ale kwadratu prędkości. Od tej wartości zależy średnia energia kinetyczna cząsteczek. A średnia energia kinetyczna cząsteczek, jak wkrótce zobaczymy, ma ogromne znaczenie w całej teorii kinetyki molekularnej.
Oznaczmy moduły prędkości poszczególnych cząsteczek gazu jako . Średnia wartość kwadratu prędkości jest określona wzorem:

gdzie n to liczba cząsteczek w gazie.
Ale kwadrat modułu dowolnego wektora jest równy sumie kwadratów jego rzutów na osie współrzędnych OH, OY, OZ. Dlatego

Średnie wartości wielkości można określić za pomocą wzorów podobnych do wzoru (8.9). Między wartością średnią a wartościami średnimi kwadratów projekcji zachodzi taka sama zależność jak stosunek (8,10):

Rzeczywiście, równość (8.10) obowiązuje dla każdej cząsteczki. Dodanie takich równości dla poszczególnych cząsteczek i podzielenie obu stron otrzymanego równania przez liczbę cząsteczek n, dochodzimy do wzoru (8.11).
Uwaga! Ponieważ kierunki trzech osi O, OY I oz ze względu na losowy ruch cząsteczek są one równe, średnie wartości kwadratów rzutów prędkości są sobie równe:

Widzisz, z chaosu wyłania się pewna prawidłowość. Czy możesz sam to rozgryźć?
Uwzględniając zależność (8.12), zamiast i podstawiamy do wzoru (8.11). Wtedy dla średniego kwadratu rzutu prędkości otrzymujemy:

tj. średni kwadrat rzutu prędkości jest równy 1/3 średniego kwadratu samej prędkości. Współczynnik 1/3 pojawia się ze względu na trójwymiarowość przestrzeni, a zatem istnienie trzech rzutów dla dowolnego wektora.
Prędkości cząsteczek zmieniają się losowo, ale średni kwadrat prędkości jest wartością dobrze określoną.

6. Podstawowe równanie teorii kinetyki molekularnej
Przechodzimy do wyprowadzenia podstawowego równania molekularno-kinetycznej teorii gazów. Równanie to ustala zależność ciśnienia gazu od średniej energii kinetycznej jego cząsteczek. Po wyprowadzeniu tego równania w XIX wieku. i rozpoczął się eksperymentalny dowód jego ważności szybki rozwój teoria ilościowa, kontynuowana do dziś.
Dowód prawie każdego twierdzenia w fizyce, wyprowadzenie dowolnego równania może być wykonane z różnym stopniem rygoru i przekonywania: bardzo uproszczone, mniej lub bardziej rygorystyczne lub z pełnym dostępnym rygorem nowoczesna nauka.
Rygorystyczne wyprowadzenie równania molekularno-kinetycznej teorii gazów jest dość skomplikowane. Dlatego ograniczamy się do bardzo uproszczonego, schematycznego wyprowadzenia równania. Mimo wszelkich uproszczeń wynik będzie poprawny.
Wyprowadzenie głównego równania. Oblicz ciśnienie gazu na ścianie Płyta CD naczynie ABCD powierzchnia S, prostopadle do osi współrzędnych WÓŁ (rys.8.13).

Kiedy cząsteczka uderza w ścianę, zmienia się jej pęd: . Ponieważ moduł prędkości cząsteczek nie zmienia się po uderzeniu, to . Zgodnie z drugim prawem Newtona zmiana pędu cząsteczki jest równa pędowi siły działającej na nią od strony ścianki naczynia, a zgodnie z trzecim prawem Newtona pędowi siły, z jaką działała cząsteczka na ścianie ma taką samą wartość bezwzględną. W konsekwencji, w wyniku uderzenia molekuły, na ścianę działała siła, której pęd jest równy .

Jaka jest średnia odległość między cząsteczkami nasyconej pary wodnej w temperaturze 100°C?

Zadanie nr 4.1.65 z „Zebrania zadań przygotowujących do egzaminów wstępnych z fizyki w USPTU”

Dany:

\(t=100^\circ\) C, \(l-?\)

Rozwiązanie problemu:

Rozważ parę wodną w pewnej dowolnej ilości równej \(\nu\) mol. Aby określić objętość \ (V \) zajmowaną przez daną ilość pary wodnej, musisz użyć równania Clapeyrona-Mendeleeva:

W tym wzorze \(R\) jest uniwersalną stałą gazową, równą 8,31 J/(mol·K). Ciśnienie nasyconej pary wodnej \(p\) w temperaturze 100 ° C wynosi 100 kPa, to znany fakt i każdy uczeń powinien wiedzieć.

Aby określić liczbę cząsteczek pary wodnej \(N\), posługujemy się następującym wzorem:

Tutaj \(N_A\) to liczba Avogadro, równa 6,023 10 23 1/mol.

Następnie dla każdej cząsteczki jest sześcian o objętości \(V_0\), oczywiście określony wzorem:

\[(V_0) = \frac(V)(N)\]

\[(V_0) = \frac((\nu RT))((p\nu (N_A))) = \frac((RT))((p(N_A)))\]

Teraz spójrz na diagram problemu. Każda cząsteczka jest konwencjonalnie umieszczona we własnym sześcianie, odległość między dwiema cząsteczkami może wynosić od 0 do \(2d\), gdzie \(d\) jest długością krawędzi sześcianu. Średnia odległość \(l\) będzie równa długości krawędzi sześcianu \(d\):

Długość krawędzi \(d\) można znaleźć tak:

W rezultacie otrzymujemy następującą formułę:

Przeliczmy temperaturę na skalę Kelvina i obliczmy odpowiedź:

Odpowiedź: 3,72 nm.

Jeśli nie rozumiesz rozwiązania i masz jakieś pytanie lub znalazłeś błąd, możesz zostawić komentarz poniżej.

Cząsteczki są bardzo małe, zwykłych cząsteczek nie widać nawet najsilniejszym mikroskopem optycznym - ale niektóre parametry cząsteczek można obliczyć dość dokładnie (masa), a niektóre można oszacować tylko z grubsza (rozmiar, prędkość) i byłoby miło zrozumieć, czym jest „rozmiar” cząsteczek” i o jakiej „prędkości molekularnej” mówimy. Tak więc masa cząsteczki jest określana jako „masa jednego mola” / „liczba cząsteczek w molu”. Na przykład dla cząsteczki wody m = 0,018/6 1023 = 3 10-26 kg (można to obliczyć dokładniej - liczba Avogadro jest znana z dobrą dokładnością, a masa molowa dowolnej cząsteczki jest łatwa do znalezienia).
Oszacowanie wielkości cząsteczki zaczyna się od pytania, jaki jest jej rozmiar. Gdyby tylko była idealnie wypolerowaną kostką! Nie jest jednak ani sześcianem, ani kulą iw ogóle nie ma jasno określonych granic. Jak być w takich przypadkach? Zacznijmy od daleka. Oszacujmy rozmiar znacznie bardziej znanego obiektu - uczniaka. Wszyscy widzieliśmy dzieci w wieku szkolnym, przyjmiemy masę przeciętnego ucznia równą 60 kg (a potem zobaczymy, czy ten wybór ma duży wpływ na wynik), gęstość ucznia jest mniej więcej taka sama jak wody (pamiętaj że warto wziąć głęboki wdech, a potem można „zawiesić się” w wodzie, prawie całkowicie zanurzonej, a jeśli wydychasz, od razu zaczynasz tonąć). Teraz możesz znaleźć objętość ucznia: V \u003d 60/1000 \u003d 0,06 metra sześciennego. metrów. Jeśli teraz przyjmiemy, że uczeń ma kształt sześcianu, to jego rozmiar zostanie określony jako pierwiastek sześcienny objętości, tj. około 0,4 m. Tak okazał się rozmiar - mniejszy niż wzrost (rozmiar "na wysokości"), większa grubość (rozmiar "w głębi"). Jeśli nie wiemy nic o kształcie ciała ucznia, to nie znajdziemy nic lepszego niż ta odpowiedź (zamiast sześcianu można by wziąć piłkę, ale odpowiedź byłaby mniej więcej taka sama, a to więcej trudna do obliczenia średnica kuli niż krawędź sześcianu). Ale jeśli mamy dodatkowe informacje (na przykład z analizy zdjęć), to odpowiedź może być znacznie bardziej rozsądna. Niech stanie się wiadome, że „szerokość” ucznia jest średnio cztery razy mniejsza od jego wzrostu, a „głębokość” trzykrotnie mniejsza. Następnie H * H / 4 * H / 12 \u003d V, stąd H \u003d 1,5 m (nie ma sensu dokonywać dokładniejszych obliczeń tak słabo określonej wartości, po prostu niepiśmienne jest skupienie się na możliwościach kalkulatora w takiej „kalkulacji”!). Otrzymaliśmy całkiem rozsądne oszacowanie wzrostu ucznia, jeśli wzięliśmy masę około 100 kg (a są takie dzieci!), to otrzymamy około 1,7 - 1,8 m - też całkiem rozsądnie.
Oszacujmy teraz wielkość cząsteczki wody. Znajdźmy objętość, która spada na jedną cząsteczkę w „ciekłej wodzie” - w niej cząsteczki są najgęściej upakowane (są mocniej do siebie dociśnięte niż w stanie stałym, „lodowym”). Mol wody ma masę 18 gi objętość 18 cu. cm. Wtedy jedna cząsteczka odpowiada objętości V= 18 10-6/6 1023 = 3 10-29 m3. Jeśli nie mamy informacji o kształcie cząsteczki wody (lub - jeśli nie chcemy brać pod uwagę złożonego kształtu cząsteczek), najprościej jest uznać ją za sześcian i znaleźć rozmiar dokładnie tak, jak właśnie znalazłem rozmiar sześciennego uczniaka: d = (V) 1/3 = 3 10-10 m. To wszystko! Możesz ocenić wpływ kształtu dość złożonych cząsteczek na wynik obliczeń, na przykład w następujący sposób: oblicz wielkość cząsteczek benzyny, uznając cząsteczki za kostki - a następnie przeprowadź eksperyment, patrząc na obszar plama po kropli benzyny na powierzchni wody. Traktując film jako „powierzchnię cieczy o grubości jednej cząsteczki” i znając masę kropli, możemy porównać wymiary uzyskane tymi dwoma metodami. Bardzo pouczający wynik!
Zastosowany pomysł nadaje się również do zupełnie innych obliczeń. Oszacujmy średnią odległość między sąsiednimi cząsteczkami rozrzedzonego gazu dla konkretnego przypadku - azotu pod ciśnieniem 1 atm i temperaturze 300K. Aby to zrobić, znajdujemy objętość, która w tym gazie spada na jedną cząsteczkę, a potem wszystko się po prostu ułoży. Weźmy więc mol azotu w tych warunkach i znajdźmy objętość porcji wskazanej w warunku, a następnie podzielmy tę objętość przez liczbę cząsteczek: V = R T / P NA = 8,3 300/105 6 1023 = 4 10 -26 m3. Przyjmiemy, że objętość jest podzielona na gęsto upakowane komórki sześcienne, a każda cząsteczka „średnio” znajduje się w centrum swojej komórki. Wtedy średnia odległość między sąsiednimi (najbliższymi) cząsteczkami jest równa krawędzi komórki sześciennej: d = (V)1/3 = 3 10-9 m. zajmują dość małą - około 1/1000 części - objętości statek. W tym przypadku również przeprowadziliśmy obliczenia bardzo w przybliżeniu - nie ma sensu dokładniej obliczać takich niezbyt określonych wartości, jak „średnia odległość między sąsiednimi cząsteczkami”.

Prawa gazowe i podstawy MKT.

Jeśli gaz jest dostatecznie rozrzedzony (a jest to powszechna rzecz, najczęściej mamy do czynienia z gazami rozrzedzonymi), to prawie każde obliczenie wykonuje się za pomocą wzoru, który wiąże ciśnienie P, objętość V, ilość gazu ν i temperaturę T - jest to słynny „stan równania gazu doskonałego” P·V= ν·R·T. Jak znaleźć jedną z tych wielkości, jeśli podane są wszystkie inne, jest dość proste i zrozumiałe. Możliwe jest jednak sformułowanie problemu w taki sposób, że pytanie będzie dotyczyło innej wielkości - na przykład gęstości gazu. Zadanie polega więc na wyznaczeniu gęstości azotu w temperaturze 300K i ciśnieniu 0,2 atm. Rozwiążmy to. Sądząc po stanie, gaz jest raczej rozrzedzony (powietrze, składające się w 80% z azotu i przy znacznie wyższym ciśnieniu, można uznać za rozrzedzone, oddychamy nim swobodnie i łatwo przez nie przechodzimy), a gdyby tak nie było, mielibyśmy jeszcze inne formuły, nie - używaj tego, kochani. Warunek nie określa objętości żadnej porcji gazu, ustalimy go sami. Weźmy 1 metr sześcienny azotu i znajdźmy ilość gazu w tej objętości. Znając masę molową azotu M = 0,028 kg / mol, znajdujemy masę tej porcji - i problem został rozwiązany. Ilość gazu ν= P V/RT, masa m = ν M = M P V/RT, stąd gęstość ρ= m/V = M P/R T = 0,028 20000/(8,3 300) ≈ 0,2 kg/m3. Wybrana przez nas objętość nigdy nie była uwzględniona w odpowiedzi, wybraliśmy ją ze względu na konkretność – tak łatwiej to rozumować, bo nie trzeba od razu zdawać sobie sprawy, że objętość może być dowolna, ale gęstość okaże się taka sama . Możesz jednak to rozgryźć - „biorąc objętość, powiedzmy, pięć razy większą, zwiększymy dokładnie pięciokrotnie ilość gazu, dlatego bez względu na objętość, jaką przyjmiemy, gęstość będzie taka sama”. Możesz po prostu przepisać swoją ulubioną formułę, zastępując w niej wyrażenie określające ilość gazu przez masę porcji gazu i jego masę molową: ν \u003d m / M, a następnie stosunek m / V \u003d MP / RT wynosi natychmiast wyrażone, a to jest gęstość . Można było wziąć mol gazu i znaleźć zajmowaną przez niego objętość, po czym od razu znajduje się gęstość, ponieważ masa mola jest znana. Ogólnie rzecz biorąc, im prostsze zadanie, tym bardziej równe i piękne sposoby jego rozwiązania ...
Oto kolejny problem, w którym pytanie może wydawać się nieoczekiwane: znajdź różnicę ciśnienia powietrza na wysokości 20 mi na wysokości 50 m nad poziomem gruntu. Temperatura 00С, ciśnienie 1 atm. Rozwiązanie: jeśli znajdziemy gęstość powietrza ρ w tych warunkach, to różnica ciśnień ∆P = ρ·g·∆H. Gęstość znajdujemy w taki sam sposób, jak w poprzednim zadaniu, jedyną trudnością jest to, że powietrze jest mieszaniną gazów. Zakładając, że składa się z 80% azotu i 20% tlenu, otrzymujemy masę mola mieszaniny: m = 0,8 0,028 + 0,2 0,032 0,029 kg. Objętość zajmowana przez ten mol wynosi V= R·T/P, a gęstość określa się jako stosunek tych dwóch wielkości. Wtedy wszystko jest jasne, odpowiedź będzie wynosić około 35 Pa.
Gęstość gazu trzeba będzie również obliczyć przy ustalaniu np. siły podnoszenia balonu o danej objętości, przy obliczaniu ilości powietrza w butlach niezbędnych do oddychania pod wodą przez znany czas, przy obliczaniu tej liczby osłów potrzebnych do transportu określonej ilości oparów rtęci przez pustynię, a także w wielu innych przypadkach.
Ale zadanie jest bardziej skomplikowane: czajnik elektryczny głośno wrze na stole, pobór mocy 1000 W, wydajność. grzejnik 75% (reszta "odchodzi" do otaczającej przestrzeni). Z dyszy - powierzchnia „nosa” wynosi 1 cm2 - wylatuje strumień pary, oszacuj prędkość gazu w tym strumieniu. Wszystkie niezbędne dane są pobierane z tabel.
Rozwiązanie. Przyjmiemy, że para nasycona tworzy się w czajniku nad wodą, następnie strumień nasyconej pary wodnej wylatuje z dziobka o temperaturze +1000C. Ciśnienie takiej pary wynosi 1 atm, łatwo określić jej gęstość. Znając moc użytą do parowania P = 0,75 P0 = 750 W oraz ciepło właściwe parowania (parowania) r = 2300 kJ/kg, znajdujemy masę pary wytworzonej w czasie τ: m = 0,75 P0 τ/r. Znamy gęstość, wtedy łatwo obliczyć objętość tej ilości pary. Reszta jest już jasna - wyobraźmy sobie tę objętość jako kolumnę o polu przekroju 1 cm2, długość tej kolumny podzielona przez τ da nam prędkość odlotu (taka długość wylatuje w sekunda). Zatem prędkość odlotu strumienia z dziobka czajnika V = m/(ρ S τ) = 0,75P0 τ/(r ρ S τ) = 0,75P0 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.

Odległości między cząsteczkami są porównywalne z rozmiarami cząsteczek (w normalnych warunkach) dla

ciecze, ciała amorficzne i krystaliczne
gazy i ciecze
gazy, ciecze i ciała krystaliczne

W gazach w normalnych warunkach średnia odległość między cząsteczkami

w przybliżeniu równa średnicy cząsteczki
mniejsza niż średnica cząsteczki
około 10 razy średnica cząsteczki
zależy od temperatury gazu

Najmniejszy porządek w ułożeniu cząstek jest typowy dla

płyny
ciała krystaliczne
ciała amorficzne

Odległość między sąsiednimi cząstkami substancji jest średnio wielokrotnie większa niż rozmiar samych cząstek. To stwierdzenie jest zgodne z modelem

tylko modele konstrukcji gazowych
tylko modele budowy ciał amorficznych
modele struktury gazów i cieczy
modele struktury gazów, cieczy i ciał stałych

Podczas przejścia wody ze stanu ciekłego do stanu krystalicznego

zwiększa się odległość między cząsteczkami
cząsteczki zaczynają się przyciągać
rosnący porządek w ułożeniu cząsteczek
zmniejsza się odległość między cząsteczkami

Przy stałym ciśnieniu stężenie cząsteczek gazu wzrosło 5-krotnie, a jego masa nie uległa zmianie. Średnia energia kinetyczna ruch do przodu cząsteczki gazu

nie zmienił się
zwiększona 5 razy
zmniejszone o 5 razy
zwiększona o korzeń pięć razy

Tabela pokazuje temperatury topnienia i wrzenia niektórych substancji:

substancja	Temperatura wrzenia	substancja	Temperatura topnienia

		naftalen

Wybierz prawidłowe stwierdzenie.

Temperatura topnienia rtęci jest wyższa niż temperatura wrzenia eteru

Temperatura wrzenia alkoholu jest niższa niż temperatura topnienia rtęci

Temperatura wrzenia alkoholu jest wyższa niż temperatura topnienia naftalenu

Temperatura wrzenia eteru jest niższa niż temperatura topnienia naftalenu

Temperatura ciała stałego spadła o 17 ºС. W skali temperatury bezwzględnej zmiana ta była

1) 290 tys. 2) 256 tys. 3) 17 tys. 4) 0 tys

9. W naczyniu o stałej objętości znajduje się gaz doskonały w ilości 2 mol. Jak zmienić temperaturę bezwzględną naczynia z gazem, gdy 1 mol gazu zostanie uwolniony z naczynia tak, aby ciśnienie gazu na ściankach naczynia wzrosło 2 razy?

1) zwiększ 2 razy 3) zwiększ 4 razy

2) zmniejsz 2 razy 4) zmniejsz 4 razy

10. W temperaturze T i ciśnieniu p jeden mol gazu doskonałego zajmuje objętość V. Jaka jest objętość tego samego gazu, pobranego w ilości 2 moli, przy ciśnieniu 2p i temperaturze 2T?

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

11. Temperatura wodoru mierzonego w ilości 3 mole w naczyniu jest równa T. Jaka jest temperatura tlenu mierzonego w ilości 3 mole w naczyniu o tej samej objętości i przy tym samym ciśnieniu ?

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

12. W naczyniu zamkniętym tłokiem znajduje się gaz doskonały. Wykres zależności ciśnienia gazu od temperatury wraz ze zmianami jego stanu przedstawiono na rysunku. Jaki stan gazu odpowiada najmniejszej wartości objętości?

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

13. W naczyniu o stałej objętości znajduje się gaz doskonały, którego masa się zmienia. Schemat przedstawia proces zmiany stanu gazu. W którym punkcie wykresu masa gazu jest największa?

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

14. W tej samej temperaturze para nasycona w zamkniętym naczyniu różni się od pary nienasyconej w tym samym naczyniu

1) ciśnienie

2) prędkość ruchu cząsteczek

3) średnia energia chaotycznego ruchu cząsteczek

4) brak domieszki obcych gazów

15. Który punkt na wykresie odpowiada maksymalnemu ciśnieniu gazu?

nie mogę udzielić dokładnej odpowiedzi

17. Balon o pojemności 2500 metrów sześciennych i masie skorupy 400 kg, posiada na dole otwór, przez który powietrze w kuli jest ogrzewane palnikiem. Do jakiej minimalnej temperatury musi zostać podgrzane powietrze w balonie, aby balon wystartował z ładunkiem (koszykiem i aeronautą) ważącym 200 kg? Temperatura otoczenia wynosi 7ºС, jego gęstość to 1,2 kg na metr sześcienny. Zakłada się, że powłoka kuli jest nierozciągliwa.

MKT i termodynamika

MKT i termodynamika

W tej sekcji każda opcja zawierała pięć zadań z możliwością wyboru

odpowiedzi, z których 4 są podstawowe, a 1 jest zaawansowana. Na podstawie wyników egzaminu

Nauczono się następujących elementów treści:

Zastosowanie równania Mendelejewa-Clapeyrona;

Zależność ciśnienia gazu od stężenia cząsteczek i temperatury;

Ilość ciepła podczas ogrzewania i chłodzenia (obliczenia);

Cechy wymiany ciepła;

Wilgotność względna powietrza (obliczenia);

Praca z termodynamiki (wykres);

Zastosowanie równania stanu gazu.

Wśród zadań o podstawowym stopniu trudności postawiono następujące pytania:

1) Zmiana energii wewnętrznej w różnych izoprocesach (na przykład, kiedy

izochoryczny wzrost ciśnienia) - 50% ukończenia.

2) Wykresy izoprocesów - 56%.

Przykład 5

W pokazanym procesie bierze udział stała masa gazu doskonałego

na obrazie. Osiągnięto najwyższe ciśnienie gazu w procesie

1) w punkcie 1

2) na całym segmencie 1–2

3) w punkcie 3

4) na całym segmencie 2-3

Odpowiedź 1

3) Oznaczanie wilgotności powietrza - 50%. Te zadania zawierały zdjęcie

psychrometr, według którego należało dokonywać odczytów suchych i mokrych

termometry, a następnie określić wilgotność powietrza za pomocą części

tabela psychometryczna podana w zadaniu.

4) Zastosowanie I zasady termodynamiki. Te zadania były najbardziej

trudne wśród zadań poziomu podstawowego w tym dziale - 45%. Tutaj

konieczne było wykorzystanie wykresu, określenie rodzaju izoprocesu

(zastosowano albo izotermy albo izochory) i zgodnie z tym

określić jeden z parametrów podanych w drugim.

Wśród zadań na poziomie zaawansowanym przedstawiono zadania obliczeniowe dla

zastosowanie równania stanu gazu, z którym radziło sobie średnio 54%

uczniów, a także wcześniej stosowane zadania do określenia zmiany

parametry gazu doskonałego w dowolnym procesie. Radzenie sobie z nimi z powodzeniem

tylko grupa silnych absolwentów, a średni odsetek ukończenia studiów wyniósł 45%.

Jedno z tych zadań pokazano poniżej.

Przykład 6

Gaz doskonały znajduje się w naczyniu zamkniętym tłokiem. Proces

zmiana stanu gazu jest pokazana na schemacie (patrz rysunek). W jaki sposób

czy objętość gazu zmieniła się podczas jego przejścia ze stanu A do stanu B?

1) cały czas wzrasta

2) cały czas spadał

3) najpierw wzrosła, a potem spadła

4) najpierw zmniejszyła się, potem wzrosła

Odpowiedź 1

Działania Ilość

Oferty pracy %

zdjęcia2 10-12 25,0-30,0

4. FIZYKA

4.1. Charakterystyka kontrolnych materiałów pomiarowych w fizyce

2007

Papier egzaminacyjny dla ujednoliconego Egzamin państwowy w 2007 miał

taka sama struktura jak w poprzednich dwóch latach. Składał się z 40 zadań,

różniące się formą prezentacji i poziomem skomplikowania. W pierwszej części pracy

Uwzględniono 30 zadań z możliwością wyboru odpowiedzi, z których każde zostało podane

cztery możliwe odpowiedzi, z których tylko jedna była poprawna. Druga część zawierała 4

krótkie odpowiedzi na pytania. Po rozwiązaniu były to problemy obliczeniowe

co wymagało podania odpowiedzi w postaci liczby. Trzecia część egzaminu

praca - to 6 zadań obliczeniowych, do których należało wykonać komplet

rozbudowane rozwiązanie. Całkowity czas wykonania pracy wyniósł 210 minut.

Kodyfikator i specyfikacja elementów treści edukacyjnych

praca egzaminacyjna zostały opracowane na podstawie Obowiązkowego Minimum

1999 nr 56) i uwzględnił federalny składnik standardu stanowego

wykształcenie średnie (pełne) z fizyki na poziomie profilu (Rozporządzenie MON z dnia 5 .)

marzec 2004 nr 1089). Kodyfikator elementu treści nie zmienił się od

w porównaniu z 2006 r. i obejmował tylko te elementy, które są jednocześnie

są obecne jak w federalnym składniku normy stanowej

(poziom profilu, 2004) oraz w Obowiązkowej minimalnej konserwacji

Edukacja 1999

W porównaniu do materiałów kontrolnych z 2006 roku w wariantach

USE 2007 został zmieniony na dwa sposoby. Pierwszym z nich była redystrybucja

zadania w pierwszej części pracy na zasadzie tematycznej. Niezależnie od trudności

(poziom podstawowy lub zaawansowany), najpierw następowały wszystkie zadania z mechaniki, a następnie

w MKT i termodynamice, elektrodynamice i wreszcie w fizyce kwantowej. druga

zmiana dotyczyła celowego wprowadzenia zadań sprawdzających

kształtowanie umiejętności metodologicznych. W 2007 roku zadania A30 sprawdzały umiejętności

analizować wyniki badania eksperymentalne, wyrażony jako

tabele lub wykresy, a także budowanie wykresów na podstawie wyników eksperymentu. Wybór

zadania dla linii A30 zrealizowano w oparciu o potrzebę weryfikacji w tym zakresie

szereg wariantów jednego rodzaju działalności i odpowiednio niezależnie od

przynależność tematyczna do określonego zadania.

W pracy egzaminacyjnej zadania podstawowe, zaawansowane

i wysoki poziom trudności. Zadania poziomu podstawowego testowały przyswajanie najbardziej

ważne pojęcia i prawa fizyczne. Podwyższone zadania nadzorowane

umiejętność wykorzystania tych pojęć i praw do analizy bardziej złożonych procesów lub

umiejętność rozwiązywania problemów ze stosowaniem jednego lub dwóch praw (wzór) dla dowolnego z

tematy szkolnego kursu fizyki. Zadania wysoki poziom Trudności są obliczane

zadania, które odzwierciedlają poziom wymagań egzaminów wstępnych na studia i

wymagają zastosowania wiedzy z dwóch lub trzech działów fizyki na raz w zmodyfikowanej lub

nowa sytuacja.

KIM 2007 zawierał zadania do wszystkich głównych treści

sekcje kursu fizyki:

1) „Mechanika” (kinematyka, dynamika, statyka, prawa zachowania w mechanice,

wibracje mechaniczne i fale);

2) „Fizyka molekularna. Termodynamika";

3) „Elektrodynamika” (elektrostatyka, Waszyngton, pole magnetyczne,

indukcja elektromagnetyczna, drgania i fale elektromagnetyczne, optyka);

4) " Fizyka kwantowa» (elementy SRT, dualność falowo-cząsteczkowa, fizyka

atom, fizyka jądrowa).

Tabela 4.1 przedstawia rozkład zadań według bloków treści w każdym

część pracy egzaminacyjnej.

Tabela 4.1

w zależności od rodzaju zadań

Cała praca

(z wyborem

(z krótkim

Liczba miejsc pracy %

Oferty pracy %

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

2 MKT i termodynamika 8-10 20,0-25,0 6-7 15,0-17,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0

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

4 Fizyka kwantowa i

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

Tabela 4.2 przedstawia rozkład zadań według bloków treści w

w zależności od poziomu trudności.

stół4.2

Podział zadań na sekcje kursu fizyki

w zależności od poziomu trudności

Cała praca

Podstawowy poziom

(z wyborem

podniesiony

(z wyborem odpowiedzi

i krótkie

Wysoki poziom

(z rozszerzonym

sekcja odpowiedzi)

Liczba miejsc pracy %

Oferty pracy %

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

2 MKT i termodynamika 8-10 20,0-25,0 5-6 12,5-15,0 2 5,0 1-2 2,5-5,0

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

4 Fizyka kwantowa i

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

Przy opracowywaniu treści pracy egzaminacyjnej uwzględniono to

konieczność sprawdzenia opanowania różnych czynności. W której

zadania każdej z serii opcji zostały wybrane z uwzględnieniem podziału według typu

działania przedstawione w tabeli 4.3.

1 Zmiana liczby zadań dla każdego z tematów związana jest z różnymi tematami zadań złożonych C6 i

zadania A30, sprawdzanie umiejętności metodycznych na materiale różnych działów fizyki, in

różne serie opcji.

stół4.3

Podział zadań według rodzajów działalności

Działania Ilość

Oferty pracy %

1 Zrozum fizyczne znaczenie modeli, pojęć, wielkości 4-5 10,0-12,5

2 Wyjaśnij zjawiska fizyczne, aby odróżnić wpływ różnych

czynniki o przebiegu zjawisk, przejawy zjawisk w przyrodzie lub

ich zastosowanie w urządzeniach technicznych i życiu codziennym

3 Zastosuj prawa fizyki (wzory) do analizy procesów na

poziom jakości 6-8 15,0-20,0

4 Zastosuj prawa fizyki (wzory) do analizy procesów na

obliczony poziom 10-12 25,0-30,0

5 Przeanalizuj wyniki badań eksperymentalnych 1-2 2,5-5,0

6 Analizuj informacje uzyskane z wykresów, tabel, diagramów,

zdjęcia2 10-12 25,0-30,0

7 Rozwiązuj problemy o różnym stopniu złożoności 13-14 32,5-35,0

Wszystkie zadania z pierwszej i drugiej części pracy egzaminacyjnej zostały ocenione na 1

wynik podstawowy. Rozwiązania problemów trzeciej części (С1-С6) zostały sprawdzone przez dwóch ekspertów w

zgodnie z uogólnionymi kryteriami oceny, z uwzględnieniem poprawności i

kompletność odpowiedzi. Maksymalna liczba punktów za wszystkie zadania ze szczegółową odpowiedzią wyniosła 3

zwrotnica. Zadanie uznawano za rozwiązane, jeśli uczeń uzyskał za nie co najmniej 2 punkty.

Na podstawie punktów przyznanych za wykonanie wszystkich zadań egzaminu

praca została przełożona na wyniki „testowe” w skali 100-punktowej oraz na oceny

w pięciostopniowej skali. Tabela 4.4 odzwierciedla zależność między podstawowymi,

oceny testowe w systemie pięciopunktowym w ciągu ostatnich trzech lat.

stół4.4

Wskaźnik wyniku podstawowego, wyniki testów i oceny szkolne

Lata, punkty 2 3 4 5

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

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

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

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

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

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

Porównanie granic wyników prymarnych pokazuje, że w tym roku warunki

odpowiadające im oceny były bardziej rygorystyczne niż w 2006 r., ale

odpowiadał w przybliżeniu warunkom z 2005 roku. Wynikało to z faktu, że w przeszłości

rok pojedynczy egzamin nie tylko ci, którzy mieli iść na studia zdawali z fizyki

w odpowiednim profilu, ale także prawie 20% studentów (ogólnej liczby aplikujących),

kto studiował fizykę Poziom podstawowy(dla nich ten egzamin był decyzją

region jest wymagany).

Łącznie do egzaminu w 2007 roku przygotowano 40 opcji,

które były pięcioma seriami po 8 opcji, tworzonych według różnych planów.

Seria wariantów różniła się kontrolowanymi elementami treści i rodzajami.

czynności dla tej samej linii zadań, ale ogólnie wszystkie miały około

2 W tym przypadku mamy na myśli formę prezentacji informacji w tekście zadania lub dystraktorów,

więc ta sama praca może sprawdzić dwie czynności.

ten sam średni poziom trudności i odpowiadał planowi egzaminu

pracy podanej w Załączniku 4.1.

4.2. Charakterystyka uczestników USE w fizyce2007 roku

Liczba uczestników USE w fizyce w tym roku wyniosła 70 052 osoby, co

znacznie niższy niż w roku poprzednim i w przybliżeniu zgodny ze wskaźnikami

2005 (patrz tabela 4.5). Liczba regionów, w których absolwenci przyjęli USE w

fizyki, zwiększona do 65. Liczba absolwentów, którzy wybrali fizykę w formacie

USE, różni się znacznie dla różnych regionów: od 5316 osób. w Republice

Tatarstan do 51 osób w Nieńców region autonomiczny. Jako procent

całkowita liczba absolwentów, liczba uczestników USE w fizyce waha się od

0,34% w Moskwie do 19,1% w regionie Samara.

stół4.5

Liczba uczestników egzaminu

Rok Numer Dziewczęta Chłopcy

regiony

uczestnicy Liczba % Liczba %

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

Egzamin z fizyki wybierają głównie młodzi mężczyźni, a tylko jedna czwarta

z całkowitej liczby uczestników to dziewczyny, które zdecydowały się kontynuować

uczelnie o profilu fizycznym i technicznym.

Rozkład uczestników egzaminu wg

rodzaje rozliczeń (patrz tabela 4.6). Prawie połowa absolwentów, którzy wzięli

USE w fizyce, mieszka w główne miasta a tylko 20% to studenci, którzy ukończyli

szkoły wiejskie.

stół4.6

Rozkład uczestników egzaminów według rodzajów rozliczeń, w którym

znajdują się ich instytucje edukacyjne

Liczba zdających Procent

Rodzaj miejscowość egzaminowani

Osada typu wiejskiego (wieś,

wieś, gospodarstwo itp.) 13 767 18 107 14 281 20,0 20,0 20,4

Osada miejska

(osada robocza, osada miejska

typ itp.)

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

Miasto poniżej 50 tys. mieszkańców 7 427 10 810 7 965 10,8 12,0 11,4

Miasto o liczbie mieszkańców 50-100 tys. 6063 8757 7088 8,8 9,7 10,1

Miasto o liczbie mieszkańców 100-450 tys. 16195 17 673 14 630 23,5 19,5 20,9

Miasto o liczbie mieszkańców 450-680 tys. 7 679 11 799 7 210 11,1 13,1 10,3

Miasto liczące ponad 680 000 mieszkańców.

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

Petersburg - 72 7 - 0,1 0,01

Moskwa - 224 259 - 0,2 0,3

Brak danych – 339 – – 0,4 –

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

3 W 2006 roku w jednym z regionów egzaminy wstępne na uniwersytetach z fizyki odbywały się tylko w

UŻYJ formatu. Doprowadziło to do tak znacznego wzrostu liczby uczestników egzaminu.

Skład uczestników egzaminów według rodzajów placówek edukacyjnych praktycznie się nie zmienia.

instytucje (patrz tabela 4.7). Podobnie jak w zeszłym roku zdecydowana większość

osoby testujące kończyły instytucje edukacyjne, a tylko około 2%

absolwenci przyszli na egzamin z placówek oświatowych

środkowy kształcenie zawodowe.

stół4.7

Rozkład uczestników egzaminów według rodzajów placówek edukacyjnych

Numer

egzaminowani

Procent

Rodzaj instytucja edukacyjna egzaminowani

2006 g. 2007 g. 2006 g. 2007 g.

Szkoły ogólne 86 331 66 849 95,5 95,4

Kształcenie wieczorowe (zmianowe) ogólne

instytucje 487 369 0,5 0,5

szkoła z internatem ogólnokształcącym,

szkoła podchorążych, szkoła z internatem z

szkolenie wstępne w locie

1 144 1 369 1,3 2,0

Placówki oświatowe szkoły podstawowej i

średnie zawodowe 1469 1333 1,7 1,9

Brak danych 958 132 1,0 0,2

Razem: 90 389 70 052 100% 100%

4.3. Główne wyniki pracy egzaminacyjnej z fizyki

Ogólnie wyniki prac egzaminacyjnych w 2007 roku były

nieco wyższy niż przed rokiem, ale mniej więcej na tym samym poziomie co

dane liczbowe za rok poprzedni. Tabela 4.8 przedstawia wyniki USE w fizyce w 2007 roku.

w pięciostopniowej skali oraz w tabeli 4.9 i na ryc. 4,1 - na wynikach testów w 100-

skala punktowa. Dla jasności porównania wyniki przedstawiono w porównaniu z

poprzednie dwa lata.

stół4.8

Rozkład uczestników egzaminu według poziomu

szkolenie(procent całości)

Lata "2" Znaki "n3o" 5 punktów "b4n" w skali "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%

stół4.9

Rozkład uczestników egzaminu

na podstawie wyników testów2005-2007 gg.

Rok Przedział skali wyniku testu

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

Wynik testu

Procent uczniów, którzy otrzymali

odpowiedni wynik testu

Ryż. 4.1 Rozkład uczestników egzaminów według uzyskanych wyników testów

Tabela 4.10 porównuje skalę wyników testów w 100-punktowym

skala z wynikami zadań opcja badania w podstawowym

stół4.10

Porównanie przedziałów wyników pierwotnych i testowych w2007 rok

Przedział skali

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

Przedział skali

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

Aby uzyskać 35 punktów (wynik 3, wynik podstawowy - 13) zdający

wystarczyło poprawnie odpowiedzieć na 13 najprostszych pytań pierwszej części

Praca. Aby uzyskać 65 punktów (klasa 4, wynik podstawowy - 34), absolwent musi:

było np. poprawnie odpowiedzieć na 25 zadań z wyborem odpowiedzi, rozwiązać trzy z czterech

zadania z krótką odpowiedzią i jeszcze dwa zadania wysokiego poziomu

trudności. Ci, którzy otrzymali 85 punktów (wynik 5, podstawowa 46) praktycznie

perfekcyjnie wykonał pierwszą i drugą część pracy i rozwiązał co najmniej cztery zadania

trzecia część.

Najlepsi z najlepszych (zakres od 91 do 100 punktów) potrzebują nie tylko

swobodnie poruszać się we wszystkich sprawach szkolnego kursu fizyki, ale także w praktyce

uniknąć nawet błędów technicznych. Tak więc, aby uzyskać 94 punkty (wynik główny

– 49) można było „nie zdobyć” tylko 3 punktów podstawowych, pozwalając np. na

błędy arytmetyczne w rozwiązaniu jednego z problemów o wysokim stopniu złożoności

i popełnij błąd w odpowiedzi na dowolne dwa pytania z wyborem odpowiedzi.

Niestety w tym roku nie nastąpił wzrost liczby absolwentów, którzy zdobyli punkty

na WYKORZYSTAJ wyniki w fizyce, najwyższy możliwy wynik. Tabela 4.11

podano liczbę 100 punktów za ostatnie cztery lata.

stół4.11

Liczba przebadanych osób, zdobyty na wynikach egzaminu100 zwrotnica

Rok 2004 2005 2006 2007

Liczba studentów 6 23 33 28

Liderami tego roku jest 27 chłopców i tylko jedna dziewczynka (Romanova A.I. z

Liceum Novovoronezh nr 1). Podobnie jak w zeszłym roku wśród absolwentów Liceum nr 153

Ufa - dwóch uczniów jednocześnie, z których każdy zdobył po 100 punktów. Te same wyniki (dwa 100-

ballnik) i uzyskał gimnazjum nr 4 im. JAK. Puszkina w Joszkar-Oli.

Zastanówmy się, jak rzut powstałej siły oddziaływania między nimi na linię prostą łączącą środki molekuł zmienia się w zależności od odległości między molekułami. Jeśli cząsteczki znajdują się w odległościach kilkukrotnie przekraczających ich rozmiary, to siły oddziaływania między nimi praktycznie nie mają wpływu. Siły oddziaływania między cząsteczkami są bliskiego zasięgu.

Na odległościach przekraczających 2-3 średnice cząsteczek siła odpychania jest praktycznie zerowa. Zauważalna jest tylko siła przyciągania. Wraz ze zmniejszaniem się odległości siła przyciągania wzrasta, a jednocześnie zaczyna oddziaływać siła odpychająca. Siła ta rośnie bardzo szybko, gdy powłoki elektronowe cząsteczek zaczynają się nakładać.

Rysunek 2.10 przedstawia graficznie zależność projekcji F r siły oddziaływania cząsteczek na odległość między ich centrami. Na odległość r 0 , w przybliżeniu równa sumie promieni cząsteczek, F r = 0 , ponieważ siła przyciągania jest równa wartości bezwzględnej sile odpychania. Na r > r 0 między cząsteczkami istnieje siła przyciągania. Projekcja siły działającej na właściwą cząsteczkę jest ujemna. Na r < r 0 istnieje siła odpychająca o dodatniej wartości projekcji F r .

Pochodzenie sił sprężystych

Zależność sił oddziaływania cząsteczek od odległości między nimi wyjaśnia pojawienie się siły sprężystej podczas ściskania i rozciągania ciał. Jeśli spróbujesz zbliżyć cząsteczki na odległość mniejszą niż r0, wtedy zaczyna działać siła, która uniemożliwia zbliżenie. Wręcz przeciwnie, gdy cząsteczki oddalają się od siebie, działa siła przyciągania, przywracając cząsteczki do ich pierwotnych pozycji po ustaniu wpływu zewnętrznego.

Przy niewielkim przemieszczeniu cząsteczek z pozycji równowagi siły przyciągania lub odpychania rosną liniowo wraz ze wzrostem przemieszczenia. Na małym odcinku krzywą można uznać za odcinek linii prostej (pogrubiony odcinek krzywej na ryc. 2.10). Dlatego przy małych odkształceniach obowiązuje prawo Hooke'a, zgodnie z którym siła sprężystości jest proporcjonalna do odkształcenia. Przy dużych przemieszczeniach cząsteczek prawo Hooke'a już nie obowiązuje.

Ponieważ odległości między wszystkimi cząsteczkami zmieniają się podczas deformacji ciała, sąsiednie warstwy cząsteczek stanowią nieznaczną część całkowitej deformacji. Dlatego prawo Hooke'a jest spełnione przy odkształceniach, które są miliony razy większe niż rozmiar cząsteczek.

Mikroskop sił atomowych

Urządzenie mikroskopu sił atomowych (AFM) opiera się na działaniu sił odpychania między atomami i cząsteczkami na małych odległościach. Ten mikroskop, w przeciwieństwie do mikroskopu tunelowego, pozwala na uzyskanie obrazów powierzchni nieprzewodzących. Zamiast końcówki wolframowej, AFM wykorzystuje mały kawałek diamentu zaostrzony do wymiarów atomowych. Ten fragment jest zamocowany na cienkim metalowym uchwycie. Gdy końcówka zbliży się do badanej powierzchni, chmury elektronowe atomów diamentu i powierzchnia zaczynają się nakładać i powstają siły odpychające. Siły te odchylają czubek diamentowego ostrza. Odchylenie rejestrowane jest za pomocą wiązki laserowej odbitej od lustra zamocowanego na uchwycie. Odbita wiązka napędza ramię piezoelektryczne podobne do mikroskopu tunelowego. Mechanizm sprzężenia zwrotnego zapewnia, że wysokość igły diamentowej nad powierzchnią jest taka, że krzywizna płytki uchwytu pozostaje niezmieniona.

Na rysunku 2.11 widać obraz AFM łańcuchów polimerowych aminokwasu alaniny. Każdy guzek reprezentuje jedną cząsteczkę aminokwasu.

Obecnie zaprojektowano mikroskopy atomowe, których urządzenie opiera się na działaniu molekularnych sił przyciągania na odległościach kilkakrotnie większych niż wielkość atomu. Siły te są około 1000 razy mniejsze niż siły odpychające w AFM. Dlatego do rejestracji sił stosuje się bardziej złożony, czuły system.

Atomy i cząsteczki składają się z cząstek naładowanych elektrycznie. Ze względu na działanie sił elektrycznych na krótkich dystansach cząsteczki przyciągają się, ale zaczynają się odpychać, gdy powłoki elektronowe atomów nakładają się na siebie.

całkowity:0
W kontakcie z 0
Google+ 0
ok 0
Facebook 0