Какво е средното разстояние между молекулите на наситената водна пара при. Разстоянията между молекулите са сравними с размерите на молекулите (при нормални условия) за празнини между молекулите в твърди вещества

Твърдите вещества са онези вещества, които могат да образуват тела и имат обем. Те се различават от течностите и газовете по своята форма. Твърдите вещества запазват формата на тялото поради факта, че техните частици не могат да се движат свободно. Те се различават по своята плътност, пластичност, електропроводимост и цвят. Те имат и други свойства. Така например повечето от тези вещества се топят по време на нагряване, придобивайки течно състояние на агрегат. Някои от тях при нагряване веднага се превръщат в газ (сублимират). Но има и такива, които се разлагат на други вещества.

Видове твърди тела

Всички твърди тела са разделени на две групи.

1. Аморфен, в който отделните частици са подредени произволно. С други думи: те нямат ясна (дефинирана) структура. Тези твърди вещества са способни да се топят в определен температурен диапазон. Най-често срещаните от тях включват стъкло и смола.
2. Кристални, които от своя страна са разделени на 4 вида: атомни, молекулни, йонни, метални. В тях частиците са разположени само по определен модел, а именно във възлите на кристалната решетка. Геометрията му в различните вещества може да варира значително.

По брой твърдите кристални вещества преобладават над аморфните.

Видове твърди кристални тела

В твърдо състояние почти всички вещества имат кристална структура. Те се отличават с това, че тяхната решетка в своите възли съдържа различни частици и химични елементи. В съответствие с тях са получили имената си. Всеки тип има свои собствени характеристики:

• В атомната кристална решетка частиците на твърдото тяло са свързани с ковалентна връзка. Отличава се със своята издръжливост. Поради това такива вещества се отличават с висока и точка на кипене. Този тип включва кварц и диамант.
• В молекулярната кристална решетка връзката между частиците се отличава със своята слабост. Веществата от този тип се характеризират с лекота на кипене и топене. Те са летливи, поради което имат определена миризма. Тези твърди вещества включват лед и захар. Движенията на молекулите в твърди тела от този тип се отличават с тяхната активност.
• Във възлите се редуват съответните частици, заредени положително и отрицателно. Те се държат заедно чрез електростатично привличане. Този тип решетка съществува в алкали, соли.Много вещества от този тип са лесно разтворими във вода. Поради доста силната връзка между йоните, те са огнеупорни. Почти всички от тях са без мирис, тъй като се характеризират с нелетливост. Веществата с йонна решетка не могат да провеждат електрически ток, тъй като не съдържат свободни електрони. Типичен пример за йонно твърдо вещество е готварската сол. Такава кристална решетка го прави крехък. Това се дължи на факта, че всяко негово изместване може да доведе до появата на отблъскващи сили на йони.
• В метална кристална решетка във възлите присъстват само положително заредени химически йони. Между тях има свободни електрони, през които идеално преминава топлинна и електрическа енергия. Ето защо всички метали се отличават с такава характеристика като проводимост.

Общи понятия за твърдо тяло

Твърдите вещества и веществата са практически едно и също нещо. Тези термини се отнасят до едно от 4-те състояния на агрегиране. Твърдите тела имат стабилна форма и естеството на топлинното движение на атомите. Освен това, последните правят малки колебания в близост до равновесните позиции. Клонът на науката, занимаващ се с изучаването на състава и вътрешната структура, се нарича физика на твърдото тяло. Има и други важни области на знанието, занимаващи се с такива вещества. Промяната на формата при външни въздействия и движение се нарича механика на деформируемото тяло.

Поради различните свойства на твърдите тела, те са намерили приложение в различни технически устройства, създадени от човека. Най-често тяхното използване се основава на такива свойства като твърдост, обем, маса, еластичност, пластичност, крехкост. Съвременната наука позволява използването на други качества на твърди вещества, които могат да бъдат намерени само в лабораторията.

Какво представляват кристалите

Кристалите са твърди тела с частици, подредени в определен ред. Всеки има своя собствена структура. Неговите атоми образуват триизмерно периодично подреждане, наречено кристална решетка. Твърдите тела имат различна структурна симетрия. Кристалното състояние на твърдото тяло се счита за стабилно, тъй като има минимално количество потенциална енергия.

По-голямата част от твърдите вещества се състоят от огромен брой произволно ориентирани отделни зърна (кристалити). Такива вещества се наричат ​​поликристални. Те включват технически сплави и метали, както и много скали. Монокристалният се отнася до единични естествени или синтетични кристали.

Най-често такива твърди вещества се образуват от състоянието на течната фаза, представена от стопилка или разтвор. Понякога се получават от газообразно състояние. Този процес се нарича кристализация. Благодарение на научно-техническия прогрес, процедурата за отглеждане (синтез) на различни вещества придоби индустриален мащаб. Повечето кристали имат естествена форма под формата на Техните размери са много различни. И така, естественият кварц (планински кристал) може да тежи до стотици килограми, а диамантите - до няколко грама.

В аморфните твърди тела атомите са в постоянно колебание около произволно разположени точки. Те запазват определен ред на къси разстояния, но няма ред на далечни разстояния. Това се дължи на факта, че техните молекули са разположени на разстояние, което може да се сравни с техния размер. Най-често срещаният пример за такова твърдо вещество в нашия живот е стъкловидното състояние. често се разглежда като течност с безкрайно висок вискозитет. Времето на тяхната кристализация понякога е толкова дълго, че изобщо не се появява.

Горните свойства на тези вещества ги правят уникални. Аморфните твърди вещества се считат за нестабилни, защото могат да станат кристални с течение на времето.

Молекулите и атомите, които изграждат твърдо вещество, са опаковани с висока плътност. Те практически запазват взаимното си положение спрямо други частици и се задържат заедно поради междумолекулно взаимодействие. Разстоянието между молекулите на твърдо вещество в различни посоки се нарича параметър на решетката. Структурата на материята и нейната симетрия определят много свойства, като например електронната лента, разцепването и оптиката. Когато върху твърдото тяло се приложи достатъчно голяма сила, тези качества могат да бъдат нарушени в една или друга степен. В този случай твърдото тяло е подложено на трайна деформация.

Атомите на твърдите тела извършват колебателни движения, които определят притежаването на топлинна енергия. Тъй като те са незначителни, те могат да бъдат наблюдавани само в лабораторни условия. твърдата материя до голяма степен влияе върху нейните свойства.

Изследване на твърди вещества

Характеристиките, свойствата на тези вещества, техните качества и движението на частиците се изучават от различни подраздели на физиката на твърдото тяло.

За изследване се използват радиоспектроскопия, структурен анализ с помощта на рентгенови лъчи и други методи. Така се изучават механичните, физичните и топлинните свойства на твърдите тела. Твърдостта, устойчивостта на натоварване, якостта на опън, фазовите трансформации се изучават от материалознанието. До голяма степен отразява физиката на твърдото тяло. Има още една важна съвременна наука. Изследването на съществуващи и синтезът на нови вещества се извършват от химията на твърдото тяло.

Свойства на твърдите тела

Характерът на движението на външните електрони на атомите на твърдо вещество определя много от неговите свойства, например електрически. Има 5 класа такива тела. Те се задават в зависимост от вида на атомната връзка:

• Йонни, чиято основна характеристика е силата на електростатичното привличане. Неговите характеристики: отразяване и поглъщане на светлината в инфрачервената област. При ниски температури йонната връзка се характеризира с ниска електропроводимост. Пример за такова вещество е натриевата сол на солната киселина (NaCl).
• Ковалентен, осъществяван поради електронната двойка, която принадлежи на двата атома. Такава връзка се разделя на: единична (проста), двойна и тройна. Тези имена показват наличието на двойки електрони (1, 2, 3). Двойните и тройните връзки се наричат ​​множествени връзки. Има още едно разделение на тази група. И така, в зависимост от разпределението на електронната плътност се разграничават полярни и неполярни връзки. Първият е образуван от различни атоми, а вторият е един и същ. Такова твърдо състояние на материята, примери за което са диамант (C) и силиций (Si), се отличава със своята плътност. Най-твърдите кристали принадлежат специално към ковалентната връзка.
• Метален, образуван чрез комбиниране на валентните електрони на атомите. В резултат на това се появява общ електронен облак, който се измества под въздействието на електрическо напрежение. Метална връзка се образува, когато свързаните атоми са големи. Те са способни да даряват електрони. В много метали и сложни съединения тази връзка образува твърдо състояние на материята. Примери: натрий, барий, алуминий, мед, злато. От неметалните съединения може да се отбележи следното: AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8. Веществата с метална връзка (металите) са разнообразни по своите физични свойства. Те могат да бъдат течни (Hg), меки (Na, K), много твърди (W, Nb).
• Молекулярна, възникваща в кристали, които се образуват от отделни молекули на вещество. Характеризира се с празнини между молекулите с нулева електронна плътност. Силите, които свързват атомите в такива кристали, са значителни. В този случай молекулите се привличат една към друга само чрез слабо междумолекулно привличане. Ето защо връзките между тях лесно се разрушават при нагряване. Връзките между атомите са много по-трудни за прекъсване. Молекулното свързване се подразделя на ориентационно, дисперсионно и индуктивно. Пример за такова вещество е твърдият метан.
• Водород, който възниква между положително поляризираните атоми на молекула или част от нея и отрицателно поляризираната най-малка частица на друга молекула или друга част. Ледът може да се припише на такива връзки.

Свойства на твърдите вещества

Какво знаем днес? Учените отдавна изучават свойствата на твърдото състояние на материята. Когато е изложен на температура, той също се променя. Преходът на такова тяло в течност се нарича топене. Преминаването на твърдо вещество в газообразно състояние се нарича сублимация. Когато температурата се понижи, настъпва кристализация на твърдото вещество. Някои вещества под въздействието на студ преминават в аморфна фаза. Учените наричат ​​този процес витрификация.

При вътрешната структура на твърдите тела се променя. Той придобива най-голям ред с понижаване на температурата. При атмосферно налягане и температура T > 0 K всички вещества, които съществуват в природата, се втвърдяват. Само хелият, който изисква налягане от 24 atm, за да кристализира, е изключение от това правило.

Твърдото състояние на веществото му придава различни физични свойства. Те характеризират специфичното поведение на телата под въздействието на определени полета и сили. Тези имоти са разделени на групи. Има 3 начина на облъчване, съответстващи на 3 вида енергия (механична, топлинна, електромагнитна). Съответно има 3 групи физични свойства на твърдите тела:

• Механични свойства, свързани с напрежението и деформацията на телата. Според тези критерии твърдите тела се делят на еластични, реологични, якостни и технологични. В покой такова тяло запазва формата си, но може да се промени под действието на външна сила. В същото време неговата деформация може да бъде пластична (първоначалната форма не се връща), еластична (връща се в първоначалната си форма) или разрушителна (разпадане/счупване възниква при достигане на определен праг). Реакцията на приложената сила се описва от модулите на еластичност. Твърдото тяло издържа не само на компресия, разтягане, но и на изместване, усукване и огъване. Силата на твърдото тяло е способността му да устои на разрушаване.
• Термичен, проявяващ се при излагане на термични полета. Едно от най-важните свойства е точката на топене, при която тялото преминава в течно състояние. Наблюдава се в кристални твърди вещества. Аморфните тела имат латентна топлина на топене, тъй като преминаването им в течно състояние с повишаване на температурата става постепенно. При достигане на определена топлина аморфното тяло губи своята еластичност и придобива пластичност. Това състояние означава, че е достигнал температурата на встъкляване. При нагряване настъпва деформация на твърдото тяло. И през повечето време се разширява. Количествено това състояние се характеризира с определен коефициент. Температурата на тялото влияе върху такива механични характеристики като течливост, пластичност, твърдост и здравина.
• Електромагнитни, свързани с въздействието върху твърдо вещество на потоци от микрочастици и електромагнитни вълни с висока твърдост. Към тях условно се отнасят радиационните свойства.

Лентова структура

Твърдите тела също се класифицират според така наречената лентова структура. И така, сред тях се разграничават:

• Проводници, характеризиращи се с това, че техните проводими и валентни ленти се припокриват. В този случай електроните могат да се движат между тях, получавайки най-малката енергия. Всички метали са проводници. Когато към такова тяло се приложи потенциална разлика, се образува електрически ток (поради свободното движение на електрони между точките с най-нисък и най-висок потенциал).
• Диелектрици, чиито зони не се припокриват. Интервалът между тях надвишава 4 eV. Необходима е много енергия за провеждане на електрони от валентната към проводимата зона. Поради тези свойства диелектриците практически не провеждат ток.
• Полупроводници, характеризиращи се с липса на проводимост и валентни зони. Интервалът между тях е по-малък от 4 eV. За прехвърляне на електрони от валентната към зоната на проводимост е необходима по-малко енергия, отколкото за диелектриците. Чистите (нелегирани и собствени) полупроводници не пропускат добре ток.

Молекулните движения в твърдите тела определят техните електромагнитни свойства.

Други имоти

Твърдите вещества също се подразделят според техните магнитни свойства. Има три групи:

• Диамагнети, чиито свойства зависят малко от температурата или състоянието на агрегиране.
• Парамагнетици, които са следствие от ориентацията на електроните на проводимостта и магнитните моменти на атомите. Според закона на Кюри тяхната чувствителност намалява пропорционално на температурата. И така, при 300 К е 10 -5 .
• Тела с подредена магнитна структура, имащи далечен ред на атомите. Във възлите на тяхната решетка периодично се разполагат частици с магнитни моменти. Такива твърди вещества и вещества често се използват в различни области на човешката дейност.

Най-твърдите вещества в природата

Какво са те? Плътността на твърдите тела до голяма степен определя тяхната твърдост. През последните години учените откриха няколко материала, които твърдят, че са "най-издръжливото тяло". Най-твърдото вещество е фулеритът (кристал с фулеренови молекули), който е около 1,5 пъти по-твърд от диаманта. За съжаление, в момента се предлага само в изключително малки количества.

Към днешна дата най-твърдото вещество, което може да се използва в бъдеще в индустрията, е лонсдейлит (шестоъгълен диамант). Той е с 58% по-твърд от диаманта. Лонсдейлитът е алотропна модификация на въглерода. Неговата кристална решетка е много подобна на диаманта. Една клетка от лонсдейлит съдържа 4 атома, а един диамант - 8. От широко използваните кристали диамантът остава най-твърдият днес.

В газовете разстоянието между молекулите и атомите обикновено е много по-голямо от размера на молекулите и силите на привличане са много малки. Следователно газовете нямат собствена форма и постоянен обем. Газовете лесно се компресират, тъй като силите на отблъскване на големи разстояния също са малки. Газовете имат свойството да се разширяват неограничено, запълвайки целия предоставен им обем. Молекулите на газа се движат с много високи скорости, сблъскват се една с друга, отскачат една от друга в различни посоки. Многобройните удари на молекули върху стените на съда създават налягане на газа.

Движение на молекули в течности

В течностите молекулите не само осцилират около равновесното положение, но и скачат от едно равновесно положение в следващо. Тези скокове се случват периодично. Интервалът от време между такива скокове се нарича средно време на уседнал живот(или средно време за релаксация) и се обозначава с буквата ?. С други думи, времето на релаксация е времето на колебания около едно конкретно равновесно положение. При стайна температура това време е средно 10 -11 s. Времето на едно трептене е 10 -12 ... 10 -13 s.

Времето на уседнал живот намалява с повишаване на температурата. Разстоянието между течните молекули е по-малко от размера на молекулите, частиците са близо една до друга и междумолекулното привличане е голямо. Подреждането на течните молекули обаче не е строго подредено в целия обем.

Течностите, както и твърдите вещества, запазват обема си, но нямат собствена форма. Следователно те приемат формата на съда, в който се намират. Течността има свойството течливост. Поради това свойство течността не се съпротивлява на промяна във формата, тя се компресира малко и нейните физически свойства са еднакви във всички посоки вътре в течността (изотропия на течности). За първи път природата на движението на молекулите в течности е установена от съветския физик Яков Илич Френкел (1894 - 1952).

Движение на молекули в твърди тела

Молекулите и атомите на твърдото тяло са подредени в определен ред и форма кристална решетка. Такива твърди вещества се наричат ​​кристални. Атомите се колебаят около равновесното положение и привличането между тях е много силно. Следователно твърдите тела при нормални условия запазват обем и имат собствена форма.

Молекулярната физика е лесна!

Силите на взаимодействие на молекулите

Всички молекули на едно вещество взаимодействат една с друга чрез сили на привличане и отблъскване.
Доказателство за взаимодействието на молекулите: феноменът на намокряне, устойчивост на натиск и разтягане, ниска свиваемост на твърди вещества и газове и др.
Причината за взаимодействието на молекулите са електромагнитните взаимодействия на заредените частици в материята.

Как да го обясня?

Атомът се състои от положително заредено ядро ​​и отрицателно заредена електронна обвивка. Зарядът на ядрото е равен на общия заряд на всички електрони, следователно като цяло атомът е електрически неутрален.
Молекула, състояща се от един или повече атоми, също е електрически неутрална.

Помислете за взаимодействието между молекулите, като използвате примера на две неподвижни молекули.

Между телата в природата могат да съществуват гравитационни и електромагнитни сили.
Тъй като масите на молекулите са изключително малки, незначителните сили на гравитационното взаимодействие между молекулите могат да бъдат пренебрегнати.

При много големи разстояния също няма електромагнитно взаимодействие между молекулите.

Но с намаляване на разстоянието между молекулите, молекулите започват да се ориентират така, че техните страни, обърнати една към друга, ще имат заряди с различни знаци (като цяло молекулите остават неутрални) и между молекулите възникват сили на привличане.

При още по-голямо намаляване на разстоянието между молекулите възникват сили на отблъскване в резултат на взаимодействието на отрицателно заредени електронни обвивки на атомите на молекулите.

В резултат на това молекулата се влияе от сумата от силите на привличане и отблъскване. На големи разстояния преобладава силата на привличане (на разстояние от 2-3 диаметъра на молекулата привличането е максимално), на къси разстояния силата на отблъскване.

Между молекулите има такова разстояние, при което силите на привличане стават равни на силите на отблъскване. Това положение на молекулите се нарича положение на стабилно равновесие.

Молекулите, разположени на разстояние една от друга и свързани чрез електромагнитни сили, имат потенциална енергия.
В положение на стабилно равновесие потенциалната енергия на молекулите е минимална.

В едно вещество всяка молекула взаимодейства едновременно с много съседни молекули, което също влияе върху стойността на минималната потенциална енергия на молекулите.

Освен това всички молекули на едно вещество са в непрекъснато движение, т.е. имат кинетична енергия.

По този начин структурата на веществото и неговите свойства (твърди, течни и газообразни тела) се определят от съотношението между минималната потенциална енергия на взаимодействие на молекулите и кинетичната енергия на топлинното движение на молекулите.

Строеж и свойства на твърди, течни и газообразни тела

Структурата на телата се обяснява с взаимодействието на частиците на тялото и естеството на тяхното топлинно движение.

Твърди

Твърдите тела имат постоянна форма и обем и са практически несвиваеми.
Минималната потенциална енергия на взаимодействие на молекулите е по-голяма от кинетичната енергия на молекулите.
Силно взаимодействие на частиците.

Топлинното движение на молекулите в твърдото тяло се изразява само чрез колебания на частици (атоми, молекули) около позицията на стабилно равновесие.

Поради големите сили на привличане, молекулите практически не могат да променят позицията си в веществото, което обяснява неизменността на обема и формата на твърдите тела.

Повечето твърди вещества имат пространствено подредено разположение на частици, които образуват правилна кристална решетка. Частиците на материята (атоми, молекули, йони) са разположени във върховете - възлите на кристалната решетка. Възлите на кристалната решетка съвпадат с позицията на стабилно равновесие на частиците.
Такива твърди вещества се наричат ​​кристални.

Течност

Течностите имат определен обем, но нямат собствена форма, те приемат формата на съда, в който се намират.
Минималната потенциална енергия на взаимодействие на молекулите е сравнима с кинетичната енергия на молекулите.
Слабо взаимодействие на частиците.
Топлинното движение на молекулите в течност се изразява чрез колебания около позицията на стабилно равновесие в обема, предоставен на молекулата от нейните съседи

Молекулите не могат да се движат свободно в целия обем на веществото, но са възможни преходи на молекули към съседни места. Това обяснява течливостта на течността, способността да променя формата си.

В течностите молекулите са доста силно свързани една с друга чрез привличащи сили, което обяснява неизменността на обема на течността.

В течност разстоянието между молекулите е приблизително равно на диаметъра на молекулата. С намаляване на разстоянието между молекулите (компресиране на течност) силите на отблъскване рязко се увеличават, така че течностите са несвиваеми.

По своята структура и характер на топлинно движение течностите заемат междинно положение между твърдите тела и газовете.
Въпреки че разликата между течност и газ е много по-голяма, отколкото между течност и твърдо вещество. Например при топене или кристализация обемът на тялото се променя многократно по-малко, отколкото при изпаряване или кондензация.

Газовете нямат постоянен обем и заемат целия обем на съда, в който се намират.
Минималната потенциална енергия на взаимодействие на молекулите е по-малка от кинетичната енергия на молекулите.
Частиците на материята практически не взаимодействат.
Газовете се характеризират с пълно разстройство в подреждането и движението на молекулите.

Разстоянията между молекулите са сравними с размерите на молекулите (при нормални условия) за

1. течности, аморфни и кристални тела

   газове и течности

   газове, течности и кристални тела

В газовете при нормални условия средното разстояние между молекулите

1. приблизително равен на диаметъра на молекулата

   по-малко от диаметъра на молекулата

   около 10 пъти диаметъра на молекулата

   зависи от температурата на газа

Най-малкият ред в подреждането на частиците е характерен за

1. течности

   кристални тела

   аморфни тела

Разстоянието между съседни частици на дадено вещество средно е многократно по-голямо от размера на самите частици. Това твърдение е в съответствие с модела

1. само модели с газова структура

   само модели на структурата на аморфните тела

   модели на структурата на газове и течности

   модели на структурата на газове, течности и твърди тела

По време на прехода на водата от течно към кристално състояние

1. разстоянието между молекулите се увеличава

   молекулите започват да се привличат една друга

   нарастващ ред в подреждането на молекулите

   разстоянието между молекулите намалява

При постоянно налягане концентрацията на газовите молекули се увеличава 5 пъти, а масата му не се променя. Средна кинетична енергия на постъпателното движение на газовите молекули

1. не се е променило

   увеличен 5 пъти

   е намалял 5 пъти

   увеличен с корен от пет пъти

Таблицата показва точките на топене и кипене на някои вещества:

Изберете правилното твърдение.

Точката на топене на живака е по-висока от точката на кипене на етера

Точката на кипене на алкохола е по-ниска от точката на топене на живака

Точката на кипене на алкохола е по-висока от точката на топене на нафталина

Точката на кипене на етера е по-ниска от точката на топене на нафталина

Температурата на твърдото тяло спадна с 17 ºС. В абсолютната температурна скала тази промяна беше

1) 290 K 2) 256 K 3) 17 K 4) 0 K

9. В съд с постоянен обем има идеален газ с количество 2 mol. Как трябва да се промени абсолютната температура на съд с газ, когато от съда се отдели 1 mol газ, така че налягането на газа върху стените на съда да се увеличи 2 пъти?

1) увеличете 2 пъти 3) увеличете 4 пъти

2) намалява 2 пъти 4) намалява 4 пъти

10. При температура T и налягане p един мол идеален газ заема обем V. Какъв е обемът на същия газ, взет в количество 2 mol, при налягане 2p и температура 2T?

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

11. Температурата на водорода, взет в количество от 3 mol, в съд е равна на T. Каква е температурата на кислорода, взет в количество от 3 mol, в съд със същия обем и при същото налягане ?

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

12. В съд, затворен с бутало, има идеален газ. На фигурата е показана графика на зависимостта на налягането на газа от температурата с промените в неговото състояние. Кое състояние на газа отговаря на най-малката стойност на обема?

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

13. В съд с постоянен обем има идеален газ, чиято маса се променя. Диаграмата показва процеса на промяна на състоянието на газа. В коя точка от диаграмата масата на газа е най-голяма?

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

14. При една и съща температура наситената пара в затворен съд се различава от ненаситената пара в същия съд

1) налягане

2) скоростта на движение на молекулите

3) средната енергия на хаотичното движение на молекулите

4) без примеси на чужди газове

15. Коя точка от диаграмата съответства на максималното налягане на газа?

не мога да дам точен отговор

17. Балон с обем 2500 кубични метра с маса на обвивката 400 kg има отвор на дъното, през който въздухът в балона се нагрява от горелка. До каква минимална температура трябва да се нагрее въздухът в балона, за да може балонът да излети с товар (кошница и аеронавт) с тегло 200 kg? Температурата на околната среда е 7ºС, плътността му е 1,2 кг на кубичен метър. Обвивката на сферата се приема за неразтеглива.

МКТ и термодинамика

МКТ и термодинамика

За този раздел всеки вариант включваше пет задачи с избор

отговор, от които 4 основни и 1 разширен. Въз основа на резултатите от изпита

Бяха научени следните елементи от съдържанието:

Приложение на уравнението на Менделеев–Клапейрон;

Зависимост на налягането на газа от концентрацията на молекулите и температурата;

Количеството топлина при нагряване и охлаждане (изчисляване);

Характеристики на топлообмен;

Относителна влажност на въздуха (изчисление);

Работа по термодинамика (графика);

Приложение на уравнението на състоянието на газ.

Сред задачите от основно ниво на трудност бяха повдигнати следните въпроси:

1) Промяна на вътрешната енергия в различни изопроцеси (например, когато

изохорно повишаване на налягането) - 50% от завършването.

2) Графики на изопроцеси - 56%.

Пример 5

В показания процес участва постоянната маса на идеален газ

върху изображението. Постига се най-високото налягане на газа в процеса

1) в точка 1

2) върху целия сегмент 1–2

3) в точка 3

4) върху целия сегмент 2–3

Отговор: 1

3) Определяне на влажност на въздуха - 50%. Тези задачи включваха снимка

психрометър, според който е необходимо да се вземат показания за сухо и мокро

термометри и след това определяне на влажността на въздуха с част

психрометрична таблица, дадена в заданието.

4) Приложение на първия закон на термодинамиката. Тези задачи бяха най-много

трудни сред задачите от основното ниво в този раздел - 45%. Тук

беше необходимо да се използва графиката, да се определи вида на изопроцеса

(използвани са изотерми или изохори) и в съответствие с това

определяне на един от параметрите спрямо другия.

Сред задачите от напреднало ниво бяха представени изчислителни задачи за

прилагане на уравнението на състоянието на газа, с което са се справили средно 54%.

студенти, както и използвани преди това задачи за определяне на промяната

параметри на идеален газ в произволен процес. Успешно справяне с тях

само група силно завършили, а средният процент на завършване е 45%.

Една от тези задачи е показана по-долу.

Пример 6

Идеален газ се съдържа в съд, затворен с бутало. Процес

промяната в състоянието на газа е показана на диаграмата (виж фигурата). как

промени ли се обемът на газа по време на прехода му от състояние А в състояние Б?

1) се увеличава през цялото време

2) намалява през цялото време

3) първо се увеличава, след това намалява

4) първо намалява, след това се увеличава

Отговор: 1

Дейности Количество

работни места %

снимки2 10-12 25.0-30.0

4. ФИЗИКА

4.1. Характеристики на контролно-измервателни материали по физика

2007 г

Изпитната работа за единния държавен изпит през 2007 г. имаше

същата структура като през предходните две години. Състои се от 40 задачи,

различни по форма на представяне и ниво на сложност. В първата част на работата

Включени са 30 задачи с избор на отговор, като всяка задача е дадена

четири възможни отговора, от които само един верен. Втората част съдържаше 4

въпроси с кратък отговор. Те бяха изчислителни задачи след решаване

което изискваше отговорът да бъде даден като число. Третата част на изпита

работа - това са 6 изчислителни задачи, към които беше необходимо да се приведе пълна

разширено решение. Общото време за изпълнение на работата беше 210 минути.

Кодификатор и спецификация на елементи на образователно съдържание

изпитните работи бяха съставени на базата на задължителния минимум

1999 г. № 56) и взе предвид федералния компонент на държавния стандарт

средно (пълно) образование по физика, профилна степен (Заповед на Министерството на отбраната от 5 г.

март 2004 г. № 1089). Кодификаторът на елемента на съдържанието не се е променил оттогава

в сравнение с 2006 г. и включва само тези елементи, които са едновременно

присъстват както във федералния компонент на държавния стандарт

(ниво на профил, 2004), и в Задължителна минимална поддръжка

Образование 1999г

В сравнение с контролните измервателни материали от 2006 г. в опциите

USE от 2007 г. е изменен по два начина. Първият от тях беше преразпределението

задачи в първата част на работата на тематичен принцип. Независимо от трудността

(основни или напреднали нива), първо последваха всички задачи по механика, след това

в MKT и термодинамика, електродинамика и накрая в квантова физика. Второ

промяната се отнасяше до целенасоченото въвеждане на задачи, които проверяват

формиране на методически умения. През 2007 г. задачи A30 тестват умения

анализират резултатите от експерименталните изследвания, изразени като

таблици или графики, както и изграждане на графики въз основа на резултатите от експеримента. Избор

задачи за линията A30 беше извършено въз основа на необходимостта от проверка в това

поредица от варианти на един вид дейност и, съответно, независимо от

тематична принадлежност на определена задача.

В изпитната работа задачи от основно, напреднало

и високи нива на трудност. Задачите от основното ниво изпитваха най-много усвояването

важни физични понятия и закони. Повишени задачи се контролират

способността да се използват тези понятия и закони за анализ на по-сложни процеси или

способността да се решават задачи за прилагане на един или два закона (формули) за всеки от

теми от училищния курс по физика. Изчисляват се задачи с високо ниво на сложност

задачи, които отразяват нивото на изискванията за кандидатстудентски изпити и

изискват прилагане на знания от два или три раздела на физиката наведнъж в модифициран или

нова ситуация.

KIM 2007 включва задачи за цялото основно съдържание

раздели от курса по физика:

1) "Механика" (кинематика, динамика, статика, закони за запазване в механиката,

механични вибрации и вълни);

2) „Молекулярна физика. Термодинамика“;

3) "Електродинамика" (електростатика, постоянен ток, магнитно поле,

електромагнитна индукция, електромагнитни трептения и вълни, оптика);

4) "Квантова физика" (елементи на SRT, корпускулярно-вълнов дуализъм, физика

атом, ядрена физика).

Таблица 4.1 показва разпределението на задачите по съдържателни блокове във всеки

част от изпитната работа.

Таблица 4.1

в зависимост от вида на задачите

Цялата работа

(с избор

(с кратко

Работни места % бр.

Работни места % бр.

работни места %

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

2 MKT и термодинамика 8-10 20,0-25,0 6-7 15,0-17,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0

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

4 Квантова физика и

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

Таблица 4.2 показва разпределението на задачите по блокове съдържание в

в зависимост от нивото на трудност.

Таблица4.2

Разпределение на задачите по раздели на курса по физика

в зависимост от нивото на трудност

Цялата работа

Базово ниво на

(с избор

повишена

(с избор на отговор

и кратко

Високо ниво

(с удължен

раздел за отговори)

Работни места % бр.

Работни места % бр.

Работни места % бр.

работни места %

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

2 MKT и термодинамика 8-10 20,0-25,0 5-6 12,5-15,0 2 5,0 1-2 2,5-5,0

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

4 Квантова физика и

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

При разработването на съдържанието на изпитната работа е взето предвид

необходимостта от проверка на овладяването на различни дейности. При което

задачите на всяка от серията опции бяха избрани, като се вземе предвид разпределението по тип

дейности, представени в таблица 4.3.

1 Промяната в броя на задачите за всяка от темите е свързана с различни теми от комплексни задачи C6 и

задачи А30, проверка на методически умения върху материала от различни раздели на физиката, в

различни серии от опции.

Таблица4.3

Разпределение на задачите по видове дейности

Дейности Количество

работни места %

1 Разбиране на физическото значение на модели, концепции, количества 4-5 10.0-12.5

2 Обяснете физическите явления, разграничете влиянието на различни

фактори върху хода на явленията, прояви на явления в природата или

използването им в техническите устройства и бита

3 Приложете законите на физиката (формули), за да анализирате процесите

ниво на качество 6-8 15.0-20.0

4 Приложете законите на физиката (формули), за да анализирате процесите

изчислено ниво 10-12 25.0-30.0

5 Анализирайте резултатите от експерименталните изследвания 1-2 2.5-5.0

6 Анализирайте информацията, получена от графики, таблици, диаграми,

снимки2 10-12 25.0-30.0

7 Решаване на задачи с различни нива на сложност 13-14 32.5-35.0

Всички задачи от първа и втора част на изпитната работа бяха оценени с 1

първичен резултат. Решенията на задачите от третата част (С1-С6) бяха проверени от двама експерти в

в съответствие с обобщените критерии за оценка, като се отчита коректността и

пълнота на отговора. Максималната оценка за всички задачи с подробен отговор е 3

точки. Задачата се считаше за решена, ако ученикът получи поне 2 точки за нея.

Въз основа на дадените точки за изпълнение на всички задачи от изпита

работата беше преведена в "тестови" резултати по 100-точкова скала и в оценки

по петобалната система. Таблица 4.4 отразява връзката между основното,

тестови оценки по петобална система през последните три години.

Таблица4.4

Коефициент на първичен резултат, резултати от тестове и училищни оценки

Години, точки 2 3 4 5

2007 първичен 0-11 12-22 23-35 36-52

тест 0-32 33-51 52-68 69-100

2006 първичен 0-9 10-19 20-33 34-52

тест 0-34 35-51 52-69 70-100

2005 първичен 0-10 11-20 21-35 36-52

тест 0-33 34-50 51-67 68-100

Сравнението на границите на първичните резултати показва, че тази година условията

съответните марки бяха по-строги, отколкото през 2006 г., но

приблизително съответстваше на условията от 2005 г. Това се дължеше на факта, че в миналото

година, единният изпит по физика беше положен не само от тези, които ще постъпват в университети

в съответния профил, но и почти 20% от учениците (от общия брой кандидати),

които са учили основно физика (за тях този изпит е по решение

изисква се регион).

Общо за изпита през 2007 г. бяха подготвени 40 варианта,

които бяха пет серии от 8 опции, създадени според различни планове.

Поредицата от варианти се различаваше по елементи и типове на контролирано съдържание.

дейности за една и съща линия от задачи, но като цяло всички те имаха приблизително

2 В този случай имаме предвид формата на представяне на информация в текста на задачата или дистракторите,

така че една и съща задача може да провери две дейности.

същото средно ниво на трудност и съответства на плана на изпита

на работата, дадена в Приложение 4.1.

4.2. Характеристики на участниците в USE по физика2007 на годината

Броят на участниците в USE по физика тази година възлиза на 70 052 души, което

значително по-ниски от предходната година и приблизително в съответствие с показателите

2005 г. (виж таблица 4.5). Броят на регионите, в които завършилите са взели USE

физика, нараснаха на 65. Броят на зрелостниците, избрали физика във формат

USE, се различава значително за различните региони: от 5316 души. в републиката

Татарстан до 51 души в Ненецкия автономен окръг. Като процент от

общият брой на завършилите, броят на участниците в USE по физика варира от

0,34% в Москва до 19,1% в Самарска област.

Таблица4.5

Брой участници в изпита

Година Номер Момичета Момчета

региони

участници Брой % Брой %

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

Изпитът по физика се избира предимно от млади мъже и то само една четвърт от

от общия брой участници са момичета, избрали да продължат

образователни университети с физически и технически профил.

Разпределението на участниците в изпита по

типове населени места (виж таблица 4.6). Близо половината от завършилите, които взеха

Единен държавен изпит по физика, живее в големите градове и само 20% са студенти, завършили

селски училища.

Таблица4.6

Разпределение на участниците в изпита по видове населени места, в който

се намират техните учебни заведения

Брой изследвани Процент

Разгледан тип населено място

Селище от селски тип (с.

село, ферма и др.) 13 767 18 107 14 281 20,0 20,0 20,4

Градско селище

(работническо селище, градско селище

тип и т.н.)

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

Град с население под 50 хиляди души 7 427 10 810 7 965 10,8 12,0 11,4

Град с население 50-100 хил. души 6 063 8 757 7 088 8,8 9,7 10,1

Град с население 100-450 хил. души 16 195 17 673 14 630 23,5 19,5 20,9

Град с население 450-680 хил. души 7 679 11 799 7 210 11,1 13,1 10,3

Град с население над 680 000 души.

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

Санкт Петербург - 72 7 - 0,1 0,01

Москва - 224 259 - 0,2 0,3

Няма данни – 339 – – 0,4 –

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

3 През 2006 г. в един от регионите приемни изпити във ВУЗ по физика се провеждат само в

ИЗПОЛЗВАЙТЕ формат. Това доведе до толкова значително увеличение на броя на участниците в изпита.

Съставът на участниците в изпита по видове учебни заведения практически не се променя.

институции (виж таблица 4.7). Както миналата година, огромното мнозинство

от тестваните са завършили общообразователни институции, а едва около 2%

абитуриентите дойдоха на изпита от образователни институции от основното или

средно професионално образование.

Таблица4.7

Разпределение на участниците в изпита по видове учебни заведения

Номер

изпитвани

Процент

Вид на изследваната образователна институция

2006 Ж. 2007 Ж. 2006 Ж. 2007 Ж.

Общообразователни институции 86 331 66 849 95,5 95,4

Вечерно (сменно) общообразователно образование

институции 487 369 0,5 0,5

Общообразователно училище интернат,

кадетско училище, интернат с

начално летателно обучение

1 144 1 369 1,3 2,0

Образователни институции от основно и

средно професионално образование 1 469 1 333 1,7 1.9

Няма данни 958 132 1,0 0,2

Общо: 90 389 70 052 100% 100%

4.3. Основните резултати от изпитната работа по физика

Като цяло резултатите от изпитната работа през 2007 г. бяха

малко по-високо от миналата година, но приблизително на същото ниво като

цифри за предходната година. Таблица 4.8 показва резултатите от USE по физика през 2007 г.

по петобалната система, а в таблица 4.9 и на фиг. 4.1 - при резултати от тестове в 100-

точкова скала. За яснота на сравнението резултатите са представени в сравнение с

предходните две години.

Таблица4.8

Разпределение на участниците в изпита по нива

обучение(процент от общата сума)

Години "2" Оценки "n3o" 5 точки "b4n" по скала "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%

Таблица4.9

Разпределение на участниците в изпита

въз основа на резултатите от теста2005-2007 gg.

Година Тестов интервал на скалата

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

Резултат от теста

Процент на студентите, които са получили

съответния резултат от теста

Ориз. 4.1 Разпределение на участниците в изпита по получени резултати от теста

Таблица 4.10 сравнява скалата в резултатите от теста в 100-точков

скала с резултатите от изпълнението на задачите от изпитния вариант в първич

Таблица4.10

Сравнение на интервали на първични и тестови резултати в2007 година

Скален интервал

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

Скален интервал

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

Да получи 35 точки (резултат 3, първичен резултат - 13) участникът в теста

достатъчно беше да отговорите правилно на 13-те най-прости въпроса от първата част

работа. За да събере 65 точки (оценка 4, начален резултат - 34), зрелостникът трябва

беше, например, отговори правилно на 25 задачи с избор на отговор, реши три от четири

задачи с кратък отговор и още две задачи от високо ниво

трудности. Тези, които са получили 85 точки (резултат 5, първичен резултат 46) практически

изпълни перфектно първата и втората част на работата и реши най-малко четири задачи

трета част.

Най-добрите от най-добрите (диапазон от 91 до 100 точки) се нуждаят не само от

свободно да се ориентирате във всички въпроси на училищния курс по физика, но също и на практика

избягвайте дори технически грешки. И така, за да получите 94 точки (основен резултат

– 49) беше възможно да „не получите“ само 3 основни точки, позволявайки напр.

аритметични грешки при решаването на един от проблемите с високо ниво на сложност

и направи грешка в отговора на всеки два въпроса с избор на отговор.

За съжаление, тази година нямаше увеличение на изкаралите зрелостници

според резултатите от изпита по физика, максималната възможна оценка. Таблица 4.11

даден е брой от 100 точки за последните четири години.

Таблица4.11

Брой тествани хора, оценка на резултатите от изпита100 точки

Година 2004 2005 2006 2007

Брой ученици 6 23 33 28

Лидерите тази година са 27 момчета и само едно момиче (Романова A.I. от

Нововоронежско средно училище № 1). Както миналата година, сред възпитаниците на лицей № 153

Уфа - двама студенти наведнъж, които отбелязаха по 100 точки. Същите резултати (две 100-

ballnik) и постигна гимназия № 4 на името на. КАТО. Пушкин в Йошкар-Ола.

Какво е средното разстояние между молекулите на наситената водна пара при 100°C?

Задача № 4.1.65 от „Колекция от задачи за подготовка за приемни изпити по физика в USPTU“

дадени:

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

Решението на проблема:

Да разгледаме водната пара в някакво произволно количество, равно на \(\nu\) mol. За да определите обема \ (V \), зает от дадено количество водна пара, трябва да използвате уравнението на Клапейрон-Менделеев:

В тази формула \(R\) е универсалната газова константа, равна на 8,31 J/(mol·K). Налягането на наситената водна пара \(p\) при температура 100 ° C е 100 kPa, това е известен факт и всеки ученик трябва да го знае.

За да определим броя на молекулите на водната пара \(N\), използваме следната формула:

Тук \(N_A\) е числото на Авогадро, равно на 6,023 10 23 1/mol.

Тогава за всяка молекула има куб с обем \(V_0\), очевидно определен от формулата:

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

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

Сега погледнете диаграмата за проблема. Всяка молекула е условно разположена в свой собствен куб, разстоянието между две молекули може да варира от 0 до \(2d\), където \(d\) е дължината на ръба на куба. Средното разстояние \(l\) ще бъде равно на дължината на ръба на куба \(d\):

Дължината на ръба \(d\) може да се намери по следния начин:

В резултат на това получаваме следната формула:

Нека преобразуваме температурата в скалата на Келвин и изчислим отговора:

Отговор: 3,72 nm.

Ако не разбирате решението и имате някакъв въпрос или откриете грешка, не се колебайте да оставите коментар по-долу.