Любишь теорию – люби и задачи решать. Во всяком случае, лучше полюбить, ведь заниматься этим все равно придется. Сегодня занимаемся решением задач по молекулярно-кинетической теории и радуемся.
Присоединяйтесь к нам в телеграм и будьте в курсе самых актуальных студенческих новостей.
А прежде чем приступать к решению задач, вспомните памятку по решению задач по физике и держите наготове основные формулы.
Задачи по молекулярно-кинетической теории
Задача №1. Средняя квадратичная скорость молекул и температура
Условие
При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул кислорода больше их наиболее вероятной скорости на 100 м/с.
Решение
Находим разницу скоростей, используя формулы для средней квадратичной и наиболее вероятной скорости молекул:
Отсюда выражаем температуру:
Ответ: 121 К.
Задача №2. Изопроцессы
Условие
На диаграмме V – T изображены процессы перехода идеального газа постоянного количества из состояния 1 в состояние 3. Каким соотношением связаны конечное давление Р3 и начальное давление Р1?
Решение
При изохорном процессе:
Далее при изотермическом:
Ответ: Р3=9Р1
Задача №3. Приращение энтропии
Условие
Найти приращение энтропии при переходе массы m=8 г углекислого газа от объема V1=10 л при температуре t1=80° С к объему V2=40 л при температуре t2=300° С.
Решение
Рассмотрим процесс перехода между состояниями вначале по
изохоре, а затем по изотерме:
Соответствующие изменения при каждом процессе:
В сумме получаем общее изменение энтропии:
Ответ: 3,9 Дж/К.
Задача №4. Молярная масса
Условие
Каковы масса и молярная масса одной молекулы воды.
Решение
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Их относительные атомные массы берем в таблице Менделеева, а затем вычисляем относительную молярную массу молекулы:
Молярная масса воды:
Чтобы найти массу одной молекулы, разделим массу моля воды на количество молекул, содержащихся в нем (число Авогадро):
Ответ: 3*10^-26 кг.
Задача №5. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории
Условие
Каково давление газа на стенки сосуда, если известны средний квадрат скорости его молекул (2*10^6 м2/с2), концентрация молекул (4*10^24 1/м^3) и масса одной молекулы (3*10^-25 кг).
Решение
Используем основное уравнение МКТ:
Ответ: 800 кПа.
Вопросы по молекулярно кинетической теории
Вопрос 1. Что такое основное уравнение МКТ?
Ответ. Основное уравнение МКТ – это уравнение, которое связывает макроскопические параметры системы (давление, объем, температура) с микроскопическими (масса молекул, скорость движения молекул)
Вопрос 2. Сформулируйте основные положения МКТ.
Ответ. Основные положения молекулярно-кинетической теории:
- Все вещества могут быть в жидком, твердом и газообразном состоянии. Вещество состоит из частиц (молекулы, атомы, ионы). Элементарные молекулы могут иметь сложное строение, то есть иметь в своем составе несколько атомов. Молекулы и атомы – электрически нейтральные частицы, которые в определенных условиях приобретают дополнительный электрический заряд и переходят в положительные или отрицательные ионы.
- Частицы вещества постоянно находятся в хаотическом движении.
- Силы, с которыми частицы взаимодействуют между собой, имеют электрическую природу. Гравитационным взаимодействием между частицами можно пренебречь.
Вопрос 3. Что такое 1 моль вещества?
Ответ. Это количество вещества, содержащее столько же частиц (молекул), сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода.
Вопрос 4. Каково экспериментальные подтверждение хаотического движения молекул?
Ответ. Броуновское движение – наиболее очевидное подтверждение второго положения МКТ.
Броуновское движение – это тепловое хаотическое движение микроскопических частиц, взвешенных в жидкости или газе.
Было открыто ботаником Робертом Броуном в 1827 году на примере пыльцы, но первые сведения об описании подобных явлений относятся к Древнему Риму.
Вопрос 5. Что происходит с кинетической энергией теплового движения молекул при спаде температуры.
Ответ. С ростом температуры кинетическая энергия теплового движения увеличивается, а при спаде температуры – наоборот, уменьшается.
В 19 веке существовала гипотеза тепловой смерти Вселенной, согласно которой в определенный момент, при достижении абсолютного нуля температуры, все процессы остановятся, и Вселенная придет в состояние термодинамического равновесия. В настоящее время эта теория опровергнута.
Нужна помощь в решении задач и других заданий по учебе? Профессиональный студенческий сервис и его лучшие специалисты всегда к вашим услугам и справятся с любой темой.
