Номер 1, страница 236 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Повторите материал главы 10 по следующему плану. Параграф 70. Примеры решения задач по теме «Определение параметров газа по графикам изопроцессов». Глава 10. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы - номер 1, страница 236.

Условие.

Решение.

Решение 3.

1. Выпишите основные понятия и физические величины и дайте их определение.

Ниже приведены основные понятия и физические величины из раздела физики, посвященного молекулярно-кинетической теории (МКТ) и термодинамике, который часто является 10-й главой в школьных учебниках.

• Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) - это учение о строении и свойствах вещества, основанное на представлении о существовании атомов и молекул как мельчайших частиц химического вещества.
• Основные положения МКТ:
  1. Все тела состоят из мельчайших частиц — молекул, атомов и ионов.
  2. Эти частицы находятся в непрерывном хаотическом движении (тепловом движении).
  3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания.
• Идеальный газ - это физическая модель газа, в которой пренебрегают размерами частиц газа и силами взаимодействия между ними. Взаимодействие частиц сводится только к их упругим столкновениям.
• Термодинамические параметры - физические величины, характеризующие состояние термодинамической системы. Основные параметры:
  • Давление ($p$) - физическая величина, равная отношению модуля силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. В МКТ давление газа на стенки сосуда объясняется ударами молекул. Единица измерения в СИ - Паскаль (Па).
  • Объем ($V$) - пространство, занимаемое телом. Единица измерения в СИ - кубический метр ($м^3$).
  • Температура ($T$) - физическая величина, характеризующая степень нагретости тела и являющаяся мерой средней кинетической энергии хаотического поступательного движения частиц, из которых состоит тело.
• Абсолютная температура (термодинамическая температура) - температура, измеряемая по шкале Кельвина. Ноль этой шкалы (абсолютный ноль) соответствует состоянию, при котором прекращается тепловое движение частиц. Связь со шкалой Цельсия: $T(К) = t(°C) + 273,15$.
• Количество вещества ($\nu$) - физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц (атомов, молекул), содержащихся в теле. Единица измерения в СИ - моль. Один моль содержит число частиц, равное постоянной Авогадро. $\nu = N/N_A$.
• Молярная масса ($M$) - масса одного моля вещества. $M = m_0 N_A$. Единица измерения в СИ - килограмм на моль (кг/моль).
• Постоянная Авогадро ($N_A$) - число атомов или молекул в одном моле вещества. $N_A \approx 6.02 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}$.
• Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул ($\bar{E}_k$) - среднее значение кинетической энергии, приходящейся на одну молекулу газа. Она прямо пропорциональна абсолютной температуре: $\bar{E}_k = \frac{3}{2}kT$.
• Постоянная Больцмана ($k$) - физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией. $k \approx 1.38 \times 10^{-23} \text{ Дж/К}$.
• Основное уравнение МКТ идеального газа - уравнение, связывающее давление газа с микроскопическими параметрами его молекул (массой, концентрацией, средней скоростью). $p = \frac{1}{3} n m_0 \bar{v}^2 = \frac{2}{3} n \bar{E}_k$, где $n$ - концентрация молекул, $m_0$ - масса одной молекулы, $\bar{v}^2$ - средний квадрат скорости молекул.
• Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона) - устанавливает зависимость между давлением, объемом и абсолютной температурой идеального газа. $pV = \frac{m}{M} R T$ или $pV = \nu RT$.
• Универсальная газовая постоянная ($R$) - физическая постоянная, входящая в уравнение состояния идеального газа. $R = k N_A \approx 8.31 \text{ Дж/(моль·К)}$.
• Изопроцессы - термодинамические процессы, протекающие в системе при неизменном значении одного из макроскопических параметров.
  • Изотермический процесс ($T = \text{const}$). Описывается законом Бойля-Мариотта: для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объем есть величина постоянная. $pV = \text{const}$.
  • Изобарный процесс ($p = \text{const}$). Описывается законом Гей-Люссака: для данной массы газа при постоянном давлении отношение объема к абсолютной температуре есть величина постоянная. $V/T = \text{const}$.
  • Изохорный процесс ($V = \text{const}$). Описывается законом Шарля: для данной массы газа при постоянном объеме отношение давления к абсолютной температуре есть величина постоянная. $p/T = \text{const}$.
• Внутренняя энергия ($U$) - сумма кинетической энергии хаотического движения всех частиц тела (молекул, атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Для идеального одноатомного газа внутренняя энергия равна $U = \frac{3}{2} \nu R T$.
• Работа газа в термодинамике ($A$) - работа, совершаемая газом при изменении его объема. При изобарном расширении $A = p \Delta V = p(V_2 - V_1)$.
• Количество теплоты ($Q$) - энергия, которую тело получает или отдает в процессе теплопередачи.
• Первый закон термодинамики - закон сохранения энергии для термодинамических систем. Изменение внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе. $\Delta U = Q + A'$, где $A'$ - работа внешних сил. Альтернативная форма: количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами. $Q = \Delta U + A$.
• Адиабатный процесс - процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой ($Q=0$). Согласно первому закону термодинамики, $\Delta U = -A$ (или $\Delta U = A'$).
• Тепловой двигатель - устройство, циклически преобразующее тепловую энергию в механическую работу.
• Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя ($\eta$) - отношение полезной работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя. $\eta = \frac{A_{полезная}}{Q_{нагревателя}} = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1} = 1 - \frac{Q_2}{Q_1}$, где $Q_1$ - теплота от нагревателя, $Q_2$ - теплота, отданная холодильнику.
• Второй закон термодинамики - постулирует невозможность самопроизвольного перехода тепла от более холодного тела к более горячему.
• Фазовые переходы - переходы вещества из одного агрегатного состояния в другое.
  • Плавление - переход из твердого состояния в жидкое. Кристаллизация - обратный процесс.
  • Парообразование - переход из жидкого состояния в газообразное. Конденсация - обратный процесс.
• Насыщенный пар - пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.
• Влажность воздуха - содержание водяного пара в воздухе.
  • Абсолютная влажность ($\rho_a$) - плотность водяного пара, содержащегося в воздухе.
  • Относительная влажность ($\varphi$) - отношение парциального давления водяного пара в воздухе к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах. $\varphi = \frac{p}{p_{нас}} \cdot 100\%$.
• Поверхностное натяжение - явление, заключающееся в стремлении жидкости сократить свою поверхность при заданном объеме. Обусловлено силами межмолекулярного притяжения.

Ответ:

Представлен развернутый список основных понятий и физических величин из раздела "Молекулярная физика и термодинамика" с соответствующими определениями и формулами.