Микропараметры и макропараметры и их связь в основном уравнении мкт

Видео:Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. 10 класс.Скачать

Тестирование онлайн

Видео:Тема 2. Макро и микропараметры. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ идеального газаСкачать

Идеальный газ

Это несуществующая физическая модель газа, который состоит из большого числа молекул, размеры которых ничтожно малы по сравнению со средними расстояниями между ними. Молекулы такого газа можно считать материальными точками, это означает, что их вращательное и колебательное движения не принимаются во внимание. Движение молекул происходит без столкновений с другими молекулами, подчиняется законам Ньютона. Соударения молекул со стенками сосуда являются абсолютно упругими.

Видео:Идеальный газ в молекулярно-кинетической теории | Физика 10 класс #28 | ИнфоурокСкачать

Параметры состояния газа

Давление, температура и объем — параметры состояния газа. Или их называют макропараметрами. Температура — внешняя характеристика скоростей частиц газа. Давление — внешняя характеристика соударений со стенками, например, сосуда. Объем — место, куда заключены частицы газа. Газ занимает весь предоставленный ему объем. Существуют еще внешние параметры, например тела или поля, действующие на газ из вне.

Микропараметры (маленькие, внутренние характеристики) газа — это параметры, которые мы не можем оценить без специальных экспериментов, например, скорость и направление движения каждой молекулы газа.

Состояние термодинамической системы, когда все ее параметры при неизменных внешних условиях не изменяются со временем, называют равновесным.

Видео:Физика 10 класс (Урок№18 - Основное уравнение МКТ.)Скачать

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории

Уравнение связывает микропараметры и макропараметры (давление, объем и температуру) идеального газа.

Рассмотрим идеальный газ, который находится в кубическом сосуде. Каждая молекула упруго сталкивается со стенкой сосуда, при этом изменятся ее импульс. Столкновение всех молекул со стенкой на макроуровне ощущается как давление газа на сосуд. В формулах будут присутствовать средние значения, потому что какая-то молекула движется быстрее, какая-то помедленнее, для того, чтобы оценить примерную скорость, будем брать средние значения.

Основное уравнение мкт имеет вид

Средний квадрат скорости молекул

Средняя квадратичная скорость v_кв молекул это квадратный корень из среднего квадрата скорости

Средняя кинетическая энергия молекул

Можно вывести формулы

Видео:Урок 147. Задачи на основное уравнение МКТ идеального газаСкачать

Температура

Это макропараметр, который характеризует способность тел к теплопередаче. Если два тела разной температуры контактируют, то произойдет переход энергии или передача теплоты от более горячего к холодному. Установится тепловое равновесие, все части будут одинаковой температуры.

Температура характеризует интенсивность движения частиц, поэтому связана со средней кинетической энергией частиц. Из опыта известно, что средняя кинетическая энергия молекул не зависит от вида газа и определяется температурой.

Связь между температурами по шкале Цельсия и по шкале Кельвина

Видео:Урок 145. Идеальный газ. Основное ур-ние МКТ ид. газа - 1Скачать

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (Ерюткин Е.С.)

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

Как уже было сказано ранее, начиная с этого урока, мы приступаем к изучению только газов. На прошлом уроке мы дали представление о способах количественного описания некой порции вещества. Сейчас же мы начнём описывать газ со стороны его качественных характеристик (микро- и макропараметров). Мы сформулируем понятие об идеальном газе, опишем его параметры и введём соотношение, связывающее эти параметры (основное уравнение МКТ).

Видео:Физика. МКТ: Основное уравнение МКТ. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»Скачать

Идеальный газ в МКТ. Основное уравнение МКТ. Физика. 10 класс.

Идеальный газ в МКТ. Основное уравнение МКТ. Физика. 10 класс.

• Оглавление
• Занятия
• Обсуждение
• О курсе

Вопросы

Задай свой вопрос по этому материалу!

Поделись с друзьями

Комментарии преподавателя

Ос­нов­ное урав­не­ние мо­ле­ку­ляр­но-ки­не­ти­че­ской тео­рии

Видео:Физика 10 класс : Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газаСкачать

Идеальный газ

Изу­че­ние любой об­ла­сти фи­зи­ки все­гда на­чи­на­ет­ся с вве­де­ния некой мо­де­ли, в рам­ках ко­то­рой идет изу­че­ние в даль­ней­шем. На­при­мер, когда мы изу­ча­ли ки­не­ма­ти­ку, мо­де­лью тела была ма­те­ри­аль­ная точка, когда изу­ча­ли пла­не­тар­ные дви­же­ния, пла­не­ты при­ни­ма­лись за сферы и т. д. Как вы уже до­га­да­лись, мо­дель ни­ко­гда не будет со­от­вет­ство­вать ре­аль­но про­ис­хо­дя­щим про­цес­сам, но часто она очень силь­но при­бли­жа­ет­ся к этому со­от­вет­ствию.

Мо­ле­ку­ляр­ная фи­зи­ка, и в част­но­сти МКТ, не яв­ля­ет­ся ис­клю­че­ни­ем. Над про­бле­мой опи­са­ния мо­де­ли ра­бо­та­ли мно­гие учё­ные, на­чи­ная с во­сем­на­дца­то­го века: М. Ло­мо­но­сов, Д. Джо­уль, Р. Кла­у­зи­ус (Рис. 1). По­след­ний, соб­ствен­но, и ввёл в 1857 году мо­дель иде­аль­но­го газа.

Рис. 1. Джеймс Джо­уль, Ми­ха­ил Ло­мо­но­сов, Ру­дольф Кла­у­зи­ус со­от­вет­ствен­но

Опре­де­ле­ние. Иде­аль­ный газ – мо­дель газа, в рам­ках ко­то­ро­го мо­ле­ку­лы и атомы газа пред­став­ле­ны в виде очень ма­лень­ких (ис­че­за­ю­щих раз­ме­ров) упру­гих ша­ри­ков, ко­то­рые не вза­и­мо­дей­ству­ют друг с дру­гом (без непо­сред­ствен­но­го кон­так­та), а толь­ко стал­ки­ва­ют­ся (см. Рис. 2).

Сле­ду­ет от­ме­тить, что раз­ре­жен­ный во­до­род (под очень ма­лень­ким дав­ле­ни­ем) прак­ти­че­ски пол­но­стью удо­вле­тво­ря­ет мо­де­ли иде­аль­но­го газа.

Видео:Молекулярно-кинетическая теория | ЕГЭ по физике 2023 | Снежа Планк из ВебиумСкачать

Микро- и макропараметры газа

Те­перь можно при­сту­пить к опи­са­нию па­ра­мет­ров иде­аль­но­го газа. Они де­лят­ся на две груп­пы:

Па­ра­мет­ры иде­аль­но­го газа

То есть мик­ро­па­ра­мет­ры опи­сы­ва­ют со­сто­я­ние от­дель­но взя­той ча­сти­цы (мик­ро­те­ла), а мак­ро­па­ра­мет­ры – со­сто­я­ние всей пор­ции газа (мак­ро­те­ла). За­пи­шем те­перь со­от­но­ше­ние, свя­зы­ва­ю­щее одни па­ра­мет­ры с дру­ги­ми, или же ос­нов­ное урав­не­ние МКТ:

Здесь: — сред­няя ско­рость дви­же­ния ча­стиц;

Опре­де­ле­ние. – кон­цен­тра­ция ча­стиц газа – ко­ли­че­ство ча­стиц, при­хо­дя­щих­ся на еди­ни­цу объ­ё­ма; ; еди­ни­ца из­ме­ре­ния – .

Видео:Уравнение состояния идеального газа. 10 класс.Скачать

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории

Таким об­ра­зом, ос­нов­ное урав­не­ние МКТ вво­дит нам прямо про­пор­ци­о­наль­ную за­ви­си­мость мак­ро­па­ра­мет­ра дав­ле­ния от мик­ро­па­ра­мет­ров массы мо­ле­ку­лы и сред­ней ско­ро­сти дви­же­ния в квад­ра­те. То есть чем тя­же­лее ча­сти­цы и чем боль­ше их ско­ро­сти, тем силь­нее они вре­за­ют­ся в стен­ки со­су­да и тем боль­шее ока­зы­ва­ют дав­ле­ние.

Воз­мож­ны и дру­гие формы за­пи­си этого урав­не­ния, если вспом­нить неко­то­рые фор­му­лы из более ран­них раз­де­лов фи­зи­ки:

— сред­няя ки­не­ти­че­ская энер­гия по­сту­па­тель­но­го дви­же­ния

– плот­ность газа

Видео:Решение задач на основное уравнение МКТ идеального газа | Физика 10 класс #29 | ИнфоурокСкачать

Выведение основного уравнения МКТ

Вспом­ним ос­нов­ные све­де­ния про мо­дель иде­аль­но­го газа:

— мо­ле­ку­лы дви­жут­ся ха­о­ти­че­ски;

— ме­ха­низм дав­ле­ния иде­аль­но­го газа – это со­уда­ре­ние от­дель­ных мо­ле­кул со стен­ка­ми со­су­да.

Пусть иде­аль­ный газ на­хо­дит­ся в ци­лин­дри­че­ском со­су­де (см. Рис. 1). Опре­де­лим дав­ле­ние p этого газа на пор­шень.

Рис. 1. Иде­аль­ный газ (мо­ле­ку­лы) в ци­лин­дри­че­ском со­су­де

По опре­де­ле­нию дав­ле­ние – ве­ли­чи­на, рав­ная от­но­ше­нию силы (F), дей­ству­ю­щей пер­пен­ди­ку­ляр­но по­верх­но­сти, к пло­ща­ди этой по­верх­но­сти (S).

Вы­чис­лим силу (F), с ко­то­рой мо­ле­ку­лы дей­ству­ют на пор­шень:

1. Опре­де­лим силу удара одной мо­ле­ку­лы о стен­ку со­су­да.

Пусть мо­ле­ку­ла иде­аль­но­го газа мас­сой дви­жет­ся в плос­ко­сти XOYсо ско­ро­стью и, уда­рив­шись о пор­шень, от­ска­ки­ва­ет от него со ско­ро­стью (см. Рис. 2). Со­глас­но вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на, сила, дей­ству­ю­щая на мо­ле­ку­лу со сто­ро­ны порш­ня во время удара, равна:

,

где a – уско­ре­ние мо­ле­ку­лы при ударе; – из­ме­не­ние ско­ро­сти дви­же­ния мо­ле­ку­лы при ударе; – про­дол­жи­тель­ность удара.

Рис. 2. Столк­но­ве­ние мо­ле­ку­лы с порш­нем

Про­ек­ция ско­ро­сти на ось OY не из­ме­ня­ет­ся, по­это­му всё из­ме­не­ние ско­ро­сти равно из­ме­не­нию ско­ро­сти вдоль оси X:

Со­глас­но тре­тье­му за­ко­ну Нью­то­на, сила, с ко­то­рой мо­ле­ку­ла дей­ству­ет на пор­шень, равна по мо­ду­лю силе , с ко­то­рой пор­шень дей­ству­ет на мо­ле­ку­лу. Сле­до­ва­тель­но:

2. Рас­счи­та­ем число мо­ле­кул N, уда­рив­ших­ся о пор­шень за ин­тер­вал .

За ин­тер­вал вре­ме­ни до порш­ня успе­ют до­ле­теть толь­ко те мо­ле­ку­лы, ко­то­рые дви­жут­ся в на­прав­ле­нии порш­ня и уда­ле­ны от него на рас­сто­я­ние (см. Рис. 3). То есть фак­ти­че­ски по­ло­ви­на числа мо­ле­кул, за­клю­чён­ных в ци­лин­дре объ­ё­мом . Сле­до­ва­тель­но, число мо­ле­кул, уда­рив­ших­ся о пор­шень за ин­тер­вал , равно:

– общее число мо­ле­кул, ко­то­рое равно про­из­ве­де­нию кон­цен­тра­ции на объём:

Рис. 3. Мо­ле­ку­лы, уда­рив­ши­е­ся о пор­шень за время

3. Опре­де­лим общую силу уда­ров мо­ле­кул о пор­шень.

Эта сила будет равна про­из­ве­де­нию силы удара одной мо­ле­ку­лы на общее число уда­ров:

Мы живём в трёх­мер­ном мире, то есть любая мо­ле­ку­ла имеет про­ек­цию ско­ро­сти . Так как все мо­ле­ку­лы дви­га­ют­ся ха­о­тич­но, то на­прав­ле­ния их дви­же­ния рав­но­прав­ные, по­это­му можно на­пи­сать, что в сред­нем, для сред­ней квад­ра­тич­ной ско­ро­сти, оди­на­ко­вые (). Сле­до­ва­тель­но, за­ме­ня­ем квад­рат про­ек­ции ско­ро­сти на сред­ний квад­рат про­ек­ции ско­ро­сти:

Под­став­ля­ем это зна­че­ние в фор­му­лу силы уда­ров мо­ле­кул о пор­шень:

Зна­че­ние дан­ной силы под­ста­вим в фор­му­лу дав­ле­ния:

– ос­нов­ное урав­не­ние МКТ иде­аль­но­го газа,

где мак­ро­па­ра­мет­ры ;

мик­ро­па­ра­мет­ры .

Видео:Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Практическая часть.10 классСкачать

Второй способ записи основного уравнения МКТ

Ос­нов­ное урав­не­ние МКТ можно за­пи­сать в дру­гом виде, в ко­то­ром дав­ле­ние свя­зы­ва­ет­ся не с мас­сой и ско­ро­стью мо­ле­ку­лы, а с их ком­би­на­ци­ей, то есть со сред­ней ки­не­ти­че­ской энер­ги­ей одной мо­ле­ку­лы.

Сред­нюю ки­не­ти­че­скую энер­гию по­сту­па­тель­но­го дви­же­ния мо­ле­кул газа можно рас­счи­тать по фор­му­ле:

Сле­до­ва­тель­но, ос­нов­ное урав­не­ние МКТ будет вы­гля­деть так:

– дав­ле­ние иде­аль­но­го газа равно двум тре­тям сред­ней ки­не­ти­че­ской энер­гии по­сту­па­тель­но­го дви­же­ния мо­ле­кул, со­дер­жа­щих­ся в еди­ни­це объ­е­ма

К занятию прикреплен файл «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники:

🎥 Видео

Все формулы молекулярной физики, МКТ 10 класс, + преобразования и шпаргалкиСкачать

Урок 146. Основное уравнение МКТ идеального газа - 2Скачать

Молекулярно-кинетическая теория. МКТ за 30 минут | ЕГЭ Физика | Николай НьютонСкачать

Физика 10 Идеальный газ Основное уравнение МКТ идеального газа Решение задачСкачать

Физика. МКТ: Идеальный газ. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»Скачать

Рассмотрение темы: "Основное уравнение МКТ"Скачать

Основные положения молекулярно-кинетической теории | Физика 10 класс #24 | ИнфоурокСкачать