Kolika je udaljenost između molekula u čvrstom stanju. Udaljenost između molekula i sile koje djeluju između njih određuju svojstva plinovitih, tekućih i čvrstih tijela

Razmotrimo kako se projekcija rezultirajuće sile interakcije između njih na pravu liniju koja povezuje centre molekula mijenja ovisno o udaljenosti između molekula. Ako se molekule nalaze na udaljenostima koje nekoliko puta premašuju njihovu veličinu, tada sile interakcije između njih praktički ne utječu. Sile interakcije između molekula su kratkog dometa.

Na udaljenosti većoj od 2-3 prečnika molekula, odbojna sila je praktički nula. Primetna je samo sila privlačnosti. Kako se udaljenost smanjuje, privlačna sila raste, a u isto vrijeme počinje djelovati sila odbijanja. Ova sila raste vrlo brzo kada se elektronske ljuske molekula počnu preklapati.

Slika 2.10 grafički prikazuje zavisnost projekcije F r interakcijske sile molekula na udaljenosti između njihovih centara. Na daljinu r 0, približno jednako zbroju polumjera molekula, F r = 0 , budući da je sila privlačenja po apsolutnoj vrijednosti jednaka sili odbijanja. At r > r 0 postoji privlačna sila između molekula. Projekcija sile koja djeluje na desni molekul je negativna. At r < r 0 postoji odbojna sila sa pozitivnom vrijednošću projekcije F r .

Poreklo elastičnih sila

Ovisnost interakcijskih sila molekula o udaljenosti između njih objašnjava pojavu elastične sile pri kompresiji i napetosti tijela. Ako pokušate približiti molekule na udaljenost manju od r0, tada počinje djelovati sila koja sprječava približavanje. Naprotiv, kada se molekuli udaljavaju jedan od drugog, djeluje privlačna sila, vraćajući molekule u prvobitni položaj nakon prestanka vanjskog utjecaja.

Sa malim pomakom molekula iz ravnotežnih položaja, sile privlačenja ili odbijanja rastu linearno sa povećanjem pomaka. U malom presjeku, kriva se može smatrati segmentom prave linije (zadebljani dio krive na slici 2.10). Zato se pri malim deformacijama ispostavlja da vrijedi Hookeov zakon prema kojem je elastična sila proporcionalna deformaciji. Kod velikih pomaka molekula, Hookeov zakon više ne važi.

Budući da se rastojanja između svih molekula mijenjaju kada se tijelo deformira, susjedni slojevi molekula čine beznačajan dio ukupne deformacije. Stoga je Hookeov zakon ispunjen pri deformacijama koje su milione puta veće od veličine molekula.

Mikroskop atomske sile

Uređaj atomsko-silnog mikroskopa (AFM) zasniva se na djelovanju odbojnih sila između atoma i molekula na malim udaljenostima. Ovaj mikroskop, za razliku od tunelskog mikroskopa, omogućava vam da dobijete slike neprovodnih površina. Umjesto volframovog vrha, AFM koristi mali komad dijamanta naoštren na atomske dimenzije. Ovaj fragment je pričvršćen na tanki metalni držač. Kada se vrh približi površini koja se proučava, elektronski oblaci atoma dijamanata i površine počinju da se preklapaju i nastaju odbojne sile. Ove sile odbijaju vrh dijamantskog vrha. Odstupanje se registruje pomoću laserskog zraka koji se odbija od ogledala pričvršćenog na držač. Reflektirani snop pokreće piezoelektrični krak sličan onom tunelskog mikroskopa. Mehanizam povratne sprege osigurava da visina dijamantske igle iznad površine bude takva da zakrivljenost ploče držača ostane nepromijenjena.

Na slici 2.11 vidite AFM sliku polimernih lanaca aminokiseline alanina. Svaki tuberkul predstavlja jedan molekul aminokiseline.

Trenutno su dizajnirani atomski mikroskopi, čiji se uređaj zasniva na djelovanju molekularnih sila privlačenja na udaljenostima nekoliko puta većim od veličine atoma. Ove sile su otprilike 1000 puta manje od odbojnih sila u AFM-u. Stoga se za registraciju sila koristi složeniji osjetljivi sistem.

Atomi i molekuli se sastoje od električno nabijenih čestica. Zbog djelovanja električnih sila na malim udaljenostima, molekule se privlače, ali počinju odbijati kada se elektronske ljuske atoma preklapaju.

Udaljenosti između molekula su uporedive sa veličinama molekula (u normalnim uslovima) za

1. tečnosti, amorfna i kristalna tijela

   gasova i tečnosti

   gasovi, tečnosti i kristalna tela

U plinovima u normalnim uvjetima, prosječna udaljenost između molekula

1. približno jednak prečniku molekula

   manji od prečnika molekula

   oko 10 puta veći od prečnika molekula

   zavisi od temperature gasa

Najmanji red u rasporedu čestica je tipičan za

1. tečnosti

   kristalna tela

   amorfna tela

Udaljenost između susjednih čestica tvari u prosjeku je višestruko veća od veličine samih čestica. Ova izjava je u skladu sa modelom

1. samo modeli gasne strukture

   samo modeli strukture amorfnih tijela

   modeli strukture gasova i tečnosti

   modeli strukture gasova, tečnosti i čvrstih tela

Tokom prelaska vode iz tečnog u kristalno stanje

1. rastojanje između molekula se povećava

   molekuli počinju da se privlače

   povećanje reda u rasporedu molekula

   udaljenost između molekula se smanjuje

Pri konstantnom pritisku koncentracija molekula plina se povećala za 5 puta, a njegova masa se nije promijenila. Prosječna kinetička energija translacijskog kretanja molekula plina

1. nije se promijenilo

   povećana 5 puta

   smanjen za 5 puta

   uvećan za korijen pet puta

Tabela prikazuje tačke topljenja i ključanja nekih supstanci:

supstance	Temperatura ključanja	supstance	Temperatura topljenja
		naftalin

Odaberite tačnu tvrdnju.

Tačka topljenja žive je veća od tačke ključanja etra

Tačka ključanja alkohola je niža od tačke topljenja žive

Tačka ključanja alkohola je veća od tačke topljenja naftalena

Tačka ključanja etra je niža od tačke topljenja naftalena

Temperatura čvrstog tijela pala je za 17 ºS. Na apsolutnoj temperaturnoj skali ova promjena je bila

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

9. U posudi konstantne zapremine nalazi se idealan gas u količini od 2 mol. Kako treba promijeniti apsolutnu temperaturu posude s plinom kada se iz posude oslobodi 1 mol plina tako da se tlak plina na stijenkama posude poveća za 2 puta?

1) povećati za 2 puta 3) povećati za 4 puta

2) smanjiti za 2 puta 4) smanjiti za 4 puta

10. Pri temperaturi T i pritisku p jedan mol idealnog gasa zauzima zapreminu V. Kolika je zapremina istog gasa, uzeta u količini od 2 mola, pri pritisku 2p i temperaturi od 2T?

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

11. Temperatura vodonika, uzeta u količini od 3 mola, u posudi je jednaka T. Kolika je temperatura kiseonika uzetog u količini od 3 mola u posudi iste zapremine i pri istom pritisku ?

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

12. U posudi zatvorenoj klipom nalazi se idealan gas. Na slici je prikazan grafik zavisnosti pritiska gasa od temperature sa promenama njegovog stanja. Koje stanje gasa odgovara najmanjoj vrijednosti zapremine?

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

13. U posudi konstantne zapremine nalazi se idealan gas čija se masa menja. Dijagram prikazuje proces promjene stanja plina. U kojoj tački na dijagramu je masa plina najveća?

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

14. Na istoj temperaturi, zasićena para u zatvorenoj posudi razlikuje se od nezasićene pare u istoj posudi

1) pritisak

2) brzina kretanja molekula

3) prosječna energija haotičnog kretanja molekula

4) bez primjesa stranih gasova

15. Koja tačka na dijagramu odgovara maksimalnom pritisku gasa?

ne mogu dati tačan odgovor

17. Balon zapremine 2500 kubnih metara sa masom ljuske od 400 kg ima otvor na dnu kroz koji se vazduh u balonu zagreva gorionikom. Na koju minimalnu temperaturu mora da se zagreje vazduh u balonu da bi balon poleteo sa teretom (korpom i aeronautom) od 200 kg? Temperatura okoline je 7ºS, njegova gustina je 1,2 kg po kubnom metru. Pretpostavlja se da je školjka sfere nerastegnuta.

MKT i termodinamika

MKT i termodinamika

Za ovaj odjeljak, svaka opcija je uključivala pet zadataka s izborom

odgovor, od kojih su 4 osnovna i 1 napredna. Na osnovu rezultata ispita

Naučili su se sljedeći elementi sadržaja:

Primjena Mendeljejev-Klapejronove jednačine;

Ovisnost tlaka plina o koncentraciji molekula i temperaturi;

Količina toplote tokom grijanja i hlađenja (proračun);

Značajke prijenosa topline;

Relativna vlažnost vazduha (proračun);

Rad u termodinamici (graf);

Primjena jednadžbe stanja gasa.

Među zadacima osnovnog nivoa težine postavljena su sljedeća pitanja:

1) Promjena unutrašnje energije u različitim izoprocesima (na primjer, kada

izohorni porast pritiska) - 50% završetka.

2) Grafikoni izoprocesa - 56%.

Primjer 5

Konstantna masa idealnog gasa je uključena u prikazani proces

na slici. Postiže se najveći pritisak gasa u procesu

1) u tački 1

2) na cijelom segmentu 1–2

3) u tački 3

4) na cijelom segmentu 2–3

Odgovor: 1

3) Određivanje vlažnosti vazduha - 50%. Ovi zadaci su uključivali fotografiju

psihrometar, prema kojem je bilo potrebno uzeti očitanja suhog i vlažnog

termometara, a zatim pomoću dijela odredite vlažnost zraka

psihrometrijska tabela data u zadatku.

4) Primena prvog zakona termodinamike. Ovih zadataka je bilo najviše

teški među zadacima osnovnog nivoa u ovoj sekciji - 45%. Evo

bilo je potrebno koristiti graf, odrediti vrstu izoprocesa

(korištene su ili izoterme ili izohore) iu skladu s tim

odrediti jedan od parametara s obzirom na drugi.

Među zadacima naprednog nivoa predstavljeni su računski zadaci za

primjena jednačine stanja gasa, sa kojom se u prosjeku nosilo 54%.

učenika, kao i ranije korištene zadatke za utvrđivanje promjene

parametri idealnog gasa u proizvoljnom procesu. Uspješno se nositi s njima

samo grupa jakih diplomaca, a prosječan procenat završenosti bio je 45%.

Jedan od ovih zadataka je prikazan u nastavku.

Primjer 6

Idealan gas se nalazi u posudi zatvorenoj klipom. Proces

promena stanja gasa je prikazana na dijagramu (vidi sliku). Kako

da li se zapremina gasa promenila tokom njegovog prelaska iz stanja A u stanje B?

1) stalno se povećavao

2) stalno se smanjivao

3) prvo se povećao, a zatim smanjio

4) prvo smanjen, a zatim povećan

Odgovor: 1

Aktivnosti Količina

poslovi %

fotografije2 10-12 25.0-30.0

4. FIZIKA

4.1. Karakteristike kontrolnih mjernih materijala u fizici

2007

Ispitni rad za jedinstveni državni ispit 2007. godine je imao

ista struktura kao u prethodne dvije godine. Sastojao se od 40 zadataka,

koji se razlikuju po obliku prezentacije i stepenu složenosti. U prvom dijelu rada

Uključeno je 30 zadataka sa izborom odgovora, gdje je svaki zadatak dat

četiri moguća odgovora, od kojih je samo jedan bio tačan. Drugi dio je sadržavao 4

pitanja sa kratkim odgovorima. To su bili računski problemi, nakon rješavanja

što je zahtijevalo da se odgovor da kao broj. Treći dio ispita

rad - ovo je 6 računskih zadataka koje je bilo potrebno donijeti kompletno

prošireno rješenje. Ukupno vrijeme za završetak radova je 210 minuta.

Kodifikator i specifikacija elemenata obrazovnog sadržaja

ispitni radovi sastavljeni su na osnovu obaveznog minimuma

1999. br. 56) i uzeo u obzir federalnu komponentu državnog standarda

srednja (potpuna) fizička stručna sprema, profilni nivo (Naredba Ministarstva odbrane od 5.

mart 2004. br. 1089). Kodifikator elementa sadržaja se od tada nije promijenio

u poređenju sa 2006. i obuhvatio je samo one elemente koji su istovremeno

prisutni su kao u federalnoj komponenti državnog standarda

(profilni nivo, 2004), te u Obavezno minimalno održavanje

Obrazovanje 1999

U poređenju sa kontrolnim mjernim materijalima iz 2006. godine u opcijama

USE iz 2007. je izmijenjen na dva načina. Prva od njih je bila redistribucija

zadaci u prvom dijelu rada po tematskoj osnovi. Bez obzira na poteškoću

(osnovni ili napredni nivoi), najpre su usledili svi zadaci iz mehanike, zatim

u MKT i termodinamici, elektrodinamici i, konačno, u kvantnoj fizici. Sekunda

promjena se ticala svrsishodnog uvođenja zadataka koji provjeravaju

formiranje metodičkih vještina. U 2007. zadaci A30 testirali su vještine

analizirati rezultate eksperimentalnih studija izražene kao

tabele ili grafikone, kao i graditi grafikone na osnovu rezultata eksperimenta. Odabir

Zadaci za liniju A30 izvršeni su na osnovu potrebe za provjerom u ovome

niz varijanti jedne vrste aktivnosti i, shodno tome, bez obzira na

tematska pripadnost određenog zadatka.

U ispitnom radu zadaci osnovnih, naprednih

i visoki nivoi težine. Zadaci osnovnog nivoa najviše su testirali asimilaciju

važnih fizičkih pojmova i zakona. Nadgledani su povišeni zadaci

sposobnost korištenja ovih pojmova i zakona za analizu složenijih procesa ili

sposobnost rješavanja problema za primjenu jednog ili dva zakona (formule) za bilo koji od

teme školskog kursa fizike. Izračunavaju se zadaci visokog stepena složenosti

zadatke koji odražavaju nivo uslova za prijemne ispite i

zahtijevaju primjenu znanja iz dva ili tri dijela fizike odjednom u modificiranom ili

novoj situaciji.

KIM 2007 je uključivao zadatke za sve glavne sadržaje

dijelovi kursa fizike:

1) "Mehanika" (kinematika, dinamika, statika, zakoni održanja u mehanici,

mehaničke vibracije i valovi);

2) „Molekularna fizika. Termodinamika";

3) "Elektrodinamika" (elektrostatika, jednosmerna struja, magnetno polje,

elektromagnetna indukcija, elektromagnetske oscilacije i valovi, optika);

4) "Kvantna fizika" (elementi SRT, korpuskularno-talasni dualizam, fizika

atom, nuklearna fizika).

Tabela 4.1 prikazuje distribuciju zadataka po blokovima sadržaja u svakom od njih

dio ispitnog rada.

Tabela 4.1

zavisno od vrste zadataka

Svi rade

(sa izborom

(sa kratkim

Poslovi % br.

Poslovi % br.

poslovi %

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

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

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

4 Kvantna fizika i

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

Tabela 4.2 prikazuje distribuciju zadataka po blokovima sadržaja u

zavisno od nivoa težine.

Table4.2

Raspodjela zadataka po dijelovima predmeta fizika

zavisno od nivoa težine

Svi rade

Osnovni nivo

(sa izborom

povišen

(sa izborom odgovora

i kratko

Visoki nivo

(sa produženim

Odjeljak za odgovore)

Poslovi % br.

Poslovi % br.

Poslovi % br.

poslovi %

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

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

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

4 Kvantna fizika i

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

Prilikom izrade sadržaja ispitnog rada on je uzet u obzir

potreba za provjerom ovladanosti raznim aktivnostima. Gde

zadaci svake od niza opcija odabrani su uzimajući u obzir distribuciju po tipu

aktivnosti prikazane u tabeli 4.3.

1 Promjena broja zadataka za svaku od tema povezana je s različitim temama složenih zadataka C6 i

zadaci A30, provjera metodičkih vještina na gradivu iz različitih dijelova fizike, u

različite serije opcija.

Table4.3

Raspodjela zadataka po vrstama aktivnosti

Aktivnosti Količina

poslovi %

1 Razumjeti fizičko značenje modela, koncepata, veličina 4-5 10.0-12.5

2 Objasniti fizičke pojave, razlikovati uticaje raznih

faktori na tok pojava, manifestacije pojava u prirodi ili

njihova upotreba u tehničkim uređajima i svakodnevnom životu

3 Primijenite zakone fizike (formule) za analizu procesa na

nivo kvaliteta 6-8 15.0-20.0

4 Primijenite zakone fizike (formule) za analizu procesa na

izračunati nivo 10-12 25,0-30,0

5 Analizirati rezultate eksperimentalnih studija 1-2 2.5-5.0

6 Analizirajte informacije dobijene iz grafikona, tabela, dijagrama,

fotografije2 10-12 25.0-30.0

7 Rješavanje zadataka različitih nivoa složenosti 13-14 32.5-35.0

Svi zadaci prvog i drugog dijela ispitnog rada ocijenjeni su 1

primarni rezultat. Rješenja zadataka trećeg dijela (S1-S6) provjerila su dva stručnjaka u

u skladu sa generalizovanim kriterijumima vrednovanja, vodeći računa o ispravnosti i

potpunost odgovora. Maksimalna ocjena za sve zadatke sa detaljnim odgovorom bila je 3

bodova. Zadatak se smatrao riješenim ako je učenik za njega postigao najmanje 2 boda.

Na osnovu osvojenih bodova za izvršenje svih zadataka ispita

rad je preveden u "test" rezultate na skali od 100 bodova i ocjene

na skali od pet tačaka. Tabela 4.4 odražava odnos između primarnih,

test ocjene po sistemu od pet bodova u posljednje tri godine.

Table4.4

Primarni omjer rezultata, rezultate testova i školske ocjene

Godine, bodovi 2 3 4 5

2007 osnovna škola 0-11 12-22 23-35 36-52

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

2006 osnovna škola 0-9 10-19 20-33 34-52

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

2005 osnovna škola 0-10 11-20 21-35 36-52

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

Poređenje granica primarnih bodova pokazuje da su ove godine uslovi

odgovarajuće ocjene su bile strože nego 2006. godine, ali

približno odgovarao uslovima iz 2005. To je bilo zbog činjenice da je u prošlosti

godine, jedinstveni ispit iz fizike nisu polagali samo oni koji su išli na fakultete

u relevantnom profilu, ali i skoro 20% studenata (od ukupnog broja prijavljenih),

koji su studirali fiziku na osnovnom nivou (za njih je ovaj ispit bio po odluci

region je obavezan).

Ukupno je pripremljeno 40 opcija za ispit 2007.

koje su bile pet serija od 8 opcija, kreiranih prema različitim planovima.

Niz varijanti razlikovao se u kontrolisanim elementima i tipovima sadržaja.

aktivnosti za istu liniju zadataka, ali generalno su svi imali približno

2 U ovom slučaju mislimo na oblik prezentacije informacija u tekstu zadatka ili distraktore,

tako da isti posao može provjeriti dvije aktivnosti.

istog prosječnog nivoa težine i odgovarao je planu ispita

rada datog u Dodatku 4.1.

4.2. Karakteristike učesnika USE iz fizike2007 godine

Broj učesnika USE iz fizike ove godine iznosio je 70.052 osobe, što je

znatno niži u odnosu na prethodnu godinu i približno u skladu sa pokazateljima

2005. (vidi tabelu 4.5). Broj regija u kojima su diplomci polagali VSE

fizike, povećan na 65. Broj diplomaca koji su odabrali fiziku u formatu

USE, značajno se razlikuje za različite regije: od 5316 ljudi. u Republici

Tatarstan do 51 osoba u Nenečkom autonomnom okrugu. Kao postotak od

ukupan broj diplomiranih studenata, broj polaznika USE iz fizike kreće se od

0,34% u Moskvi do 19,1% u Samarskoj regiji.

Table4.5

Broj učesnika ispita

Broj godina Djevojčice Dječaci

regioni

učesnici Broj % Broj %

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

Ispit iz fizike biraju pretežno mladići, i to tek četvrtina

od ukupnog broja učesnika su djevojke koje su odlučile nastaviti

obrazovni univerziteti fizičko-tehničkog profila.

Distribucija učesnika ispita po

tipovi naselja (vidi tabelu 4.6). Skoro polovina diplomaca koji su polagali

Jedinstveni državni ispit iz fizike, živi u velikim gradovima, a samo 20% su studenti koji su završili

seoske škole.

Table4.6

Distribucija učesnika ispita po vrstama naselja, u kojem

nalaze se njihove obrazovne institucije

Broj ispitanika Procenat

Ispitana vrsta naselja

Naselje ruralnog tipa (selo,

selo, farma itd.) 13.767 18.107 14.281 20,0 20,0 20,4

Urbano naselje

(radno naselje, gradsko naselje

vrsta, itd.)

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

Grad sa manje od 50 hiljada stanovnika 7.427 10.810 7.965 10,8 12,0 11,4

Grad sa populacijom od 50-100 hiljada ljudi 6.063 8.757 7.088 8,8 9,7 10,1

Grad sa populacijom od 100-450 hiljada ljudi 16.195 17.673 14.630 23,5 19,5 20,9

Grad sa populacijom od 450-680 hiljada ljudi 7.679 11.799 7.210 11.1 13.1 10.3

Grad sa preko 680.000 stanovnika.

ljudi 13.005 14.283 13.807 18,9 15,8 19,7

Sankt Peterburg - 72 7 - 0,1 0,01

Moskva - 224 259 - 0,2 0,3

Nema podataka – 339 – – 0,4 –

Ukupno 68.916 90.389 70.052 100% 100% 100%

3 2006. godine u jednom od regiona prijemni ispiti na fakultetima iz fizike održani su samo u

KORISTI format. To je dovelo do tako značajnog povećanja broja učesnika na ispitu.

Sastav polaznika ispita po vrstama obrazovnih institucija se praktično ne mijenja.

institucije (vidi tabelu 4.7). Kao i prošle godine, velika većina

od testiranih završili su opšteobrazovne ustanove, a samo oko 2%

maturanti su dolazili na ispit iz obrazovnih ustanova osnovnih odn

srednje stručno obrazovanje.

Table4.7

Distribucija učesnika ispita po vrstama obrazovnih ustanova

Broj

ispitanici

Procenat

Vrsta obrazovne ustanove koja se ispituje

2006 G. 2007 G. 2006 G. 2007 G.

Općeobrazovne ustanove 86.331 66.849 95,5 95.4

Večernje (smjensko) opšte obrazovanje

institucije 487 369 0,5 0,5

Opšteobrazovni internat,

kadetska škola, internat sa

početna letačka obuka

1 144 1 369 1,3 2,0

Obrazovne ustanove osnovnih i

srednje stručno obrazovanje 1.469 1.333 1,7 1.9

Nema podataka 958 132 1,0 0,2

Ukupno: 90.389 70.052 100% 100%

4.3. Glavni rezultati ispitnog rada iz fizike

Generalno, rezultati ispitnog rada u 2007. godini bili su

nešto više nego prošle godine, ali otprilike na istom nivou kao

brojke za prethodnu godinu. Tabela 4.8 prikazuje rezultate USE u fizici u 2007. godini.

na petostepenoj skali, au tabeli 4.9 i na sl. 4.1 - na testovima u 100-

bodovna skala. Radi jasnoće poređenja, rezultati su prikazani u poređenju sa

prethodne dvije godine.

Table4.8

Distribucija učesnika ispita po nivoima

obuku(procenat od ukupnog broja)

Godine "2" Oznake "n3o" 5 bodova "b4n" na 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%

Table4.9

Raspodjela učesnika ispita

na osnovu rezultata testova2005-2007 gg.

Godina Test interval skale rezultata

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

Rezultat testa

Procenat učenika koji su primili

odgovarajući rezultat testa

Rice. 4.1 Distribucija učesnika ispita prema primljenim rezultatima testova

Tabela 4.10 upoređuje skalu rezultata testa u 100 bodova

skalu sa rezultatima rješavanja zadataka ispitne opcije u osnovnoj

Table4.10

Poređenje intervala primarnih i testnih rezultata u2007 godine

Interval skale

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

Interval skale

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

Za dobijanje 35 bodova (score 3, primarni rezultat - 13) ispitanik

bilo je dovoljno tačno odgovoriti na 13 najjednostavnijih pitanja iz prvog dijela

rad. Da bi postigao 65 bodova (ocjena 4, primarni rezultat - 34), maturant mora

je, na primjer, tačno odgovorio na 25 zadataka sa izborom odgovora, riješio tri od četiri

problemi sa kratkim odgovorima i još dva problema visokog nivoa

teškoće. Oni koji su dobili 85 bodova (score 5, primarni rezultat 46) praktično

savršeno odradio prvi i drugi dio rada i riješio najmanje četiri zadatka

treći dio.

Najbolji od najboljih (raspon od 91 do 100 bodova) ne trebaju samo

slobodno se snalaze u svim pitanjima školskog kursa fizike, ali i u praksi

izbjegavajte čak i tehničke greške. Dakle, da dobijete 94 boda (primarni rezultat

– 49) bilo je moguće „ne dobiti“ samo 3 primarna boda, dozvoljavajući npr.

aritmetičke greške u rješavanju jednog od problema visokog nivoa složenosti

udaljenosti... između spoljni i unutrašnji uticaji i razlike uslovimaza ... atnormalno tada pritisak dostigne 100° at ... za njegovo djelovanje u velikoj mjeri veličine, za ...

Wiener Norbert Cybernetics 2. izdanje Wiener Cybernetics ili kontrola i komunikacija u životinjama i mašinama - 2. izdanje - M Science Glavno izdanje izdanja za strane zemlje 1983. - 344 str.

Dokument

Or uporedivi ... za ispunjenje normalno procesi razmišljanja. At takav uslovima ... veličina za spojne linije između različite konvolucije razdaljina... koji je manji molekule komponente mešavine...

Wiener i kibernetika ili kontrola i komunikacija u životinjama i mašinama - 2. izdanje - m science glavno izdanje publikacija za strane zemlje 1983. - 344 str.

Dokument

Or uporedivi ... za ispunjenje normalno procesi razmišljanja. At takav uslovima ... veličina ali sa glatkom površinom. S druge strane, za spojne linije između različite konvolucije razdaljina... koji je manji molekule komponente mešavine...

Primjer najjednostavnijeg sistema koji se proučava u molekularnoj fizici je gas. Prema statističkom pristupu, gasovi se smatraju sistemima koji se sastoje od veoma velikog broja čestica (do 1026 m–3) koje su u stalnom nasumičnom kretanju. U teoriji molekularne kinetike koriste se idealan plinski model, prema kojem se vjeruje da:

1) sopstvena zapremina molekula gasa je zanemarljiva u odnosu na zapreminu posude;

2) ne postoje sile interakcije između molekula gasa;

3) sudari molekula gasa međusobno i sa zidovima posude su apsolutno elastični.

Procijenimo udaljenosti između molekula u plinu. U normalnim uslovima (N.O.: r=1,03·10 5 Pa; t=0ºS), broj molekula po jedinici zapremine: . Tada je prosječna zapremina po molekulu:

(m 3).

Prosječna udaljenost između molekula: m. Prosječni prečnik molekula: d»3 10 -10 m. Unutrašnje dimenzije molekula su male u poređenju sa rastojanjem između njih (10 puta). Shodno tome, čestice (molekule) su toliko male da se mogu uporediti sa materijalnim tačkama.

U plinu su molekule toliko udaljene većinu vremena da su sile interakcije između njih praktički ravne nuli. To se može smatrati kinetička energija molekula plina je mnogo veća od potencijalne energije, pa se ovo drugo može zanemariti.

Međutim, u trenucima kratkotrajne interakcije ( sukobi) sile interakcije mogu biti značajne, što dovodi do razmjene energije i impulsa između molekula. Sudari služe kao mehanizam pomoću kojeg makrosistem može preći iz jednog energetskog stanja koje mu je dostupno pod datim uslovima u drugo.

Model idealnog gasa može se koristiti u proučavanju stvarnih gasova, jer u uslovima bliskim normalnim (na primer kiseonik, vodonik, azot, ugljen-dioksid, vodena para, helijum), kao i pri niskim pritiscima i visokim temperaturama, oni su po svojim svojstvima bliski idealnom gasu.

Stanje tijela se može promijeniti tokom zagrijavanja, kompresije, promjene oblika, odnosno prilikom promjene nekog od parametara. Postoje ravnotežna i neravnotežna stanja sistema. stanje ravnoteže je stanje u kojem se svi parametri sistema ne mijenjaju s vremenom (inače je neravnotežno stanje), i ne postoje sile koje mogu promijeniti parametre.

Najvažniji parametri stanja sistema su gustina tela (ili recipročna vrednost gustine - specifična zapremina), pritisak i temperatura. Gustina (r) je masa supstance po jedinici zapremine. Pritisak (R je sila koja djeluje po jedinici površine površine tijela, usmjerena duž normale na ovu površinu. Razlika temperature (DT) je mjera odstupanja tijela od stanja termičke ravnoteže. Postoji empirijska temperatura i apsolutna temperatura. empirijska temperatura (t) je mjera odstupanja tijela od stanja termičke ravnoteže sa ledom koji se topi pod pritiskom jedne fizičke atmosfere. Jedinica mjere je 1 stepen Celzijusa(1 o C), koji je određen uslovom da se 0 o C pripiše topljenju leda pod atmosferskim pritiskom, a 100 o C kipućoj vodi pri istom pritisku. Razlika između apsolutne i empirijske temperature je, prije svega, u tome što se apsolutna temperatura mjeri od najniže temperature - apsolutna nula, koji leži ispod temperature topljenja leda za 273,16 o, tj

R= f(V,T).

(6.2.2, b)

Zapiši to svaka funkcionalna zavisnost koja povezuje termodinamičke parametre jedni s drugima kao (6.2.2, a), također se naziva jednačina stanja. Oblik funkcije zavisnosti između parametara ((6.2.2, a), (6.2.2, b)) određuje se eksperimentalno za svaku tvar. Međutim, do sada je bilo moguće odrediti jednadžbu stanja samo za plinove u razrijeđenim stanjima i, u približnom obliku, za neke komprimirane plinove.

Mnogi prirodni fenomeni svjedoče o haotičnom kretanju mikročestica, molekula i atoma materije. Što je temperatura supstance viša, to je kretanje intenzivnije. Stoga je toplina tijela odraz nasumičnog kretanja njegovih sastavnih molekula i atoma.

Dokaz da su svi atomi i molekuli neke supstance u stalnom i nasumičnom kretanju može biti difuzija – međusobno prodiranje čestica jedne supstance u drugu (vidi sliku 20a). Dakle, miris se brzo širi po prostoriji čak i u nedostatku kretanja zraka. Kap tinte brzo pretvara cijelu čašu vode u jednolično crno, iako bi se činilo da bi gravitacija trebala pomoći da se staklo boji samo u smjeru odozgo prema dolje. Difuzija se također može otkriti u čvrstim tvarima ako se čvrsto pritisnu jedna uz drugu i ostave na duže vrijeme. Fenomen difuzije pokazuje da se mikročestice supstance mogu spontano kretati u svim smjerovima. Takvo kretanje mikročestica supstance, kao i njenih molekula i atoma, naziva se njihovo toplotno kretanje.

Očigledno je da se svi molekuli vode u čaši kreću čak i ako u njoj nema kapi mastila. Jednostavno, difuzija mastila čini vidljivim toplotno kretanje molekula. Još jedan fenomen koji omogućava promatranje toplinskog kretanja, pa čak i procjenu njegovih karakteristika može biti Brownovo kretanje, koje se naziva haotično kretanje bilo koje najmanje čestice u potpuno mirnoj tekućini vidljivoj kroz mikroskop. Nazvan je Brownian u čast engleskog botaničara R. Browna, koji je 1827. godine, ispitujući spore polena jedne od biljaka suspendovanih u vodi pod mikroskopom, ustanovio da se one neprekidno i haotično kreću.

Braunovo zapažanje potvrdili su i mnogi drugi naučnici. Ispostavilo se da Braunovo kretanje nije povezano ni sa tokovima u tečnosti, niti sa njenim postepenim isparavanjem. Najmanje čestice (zvali su ih i Brownovske) ponašale su se kao da su žive, a taj "ples" čestica ubrzavao se zagrijavanjem tekućine i smanjenjem veličine čestica i, obrnuto, usporavao kada se voda zamijenila viskozniji medij. Brownovsko kretanje je bilo posebno uočljivo kada je uočeno u gasu, na primjer, nakon čestica dima ili kapljica magle u zraku. Ovaj zadivljujući fenomen nikada nije prestao, a mogao se posmatrati beskonačno.

Objašnjenje Brownovog kretanja dato je tek u posljednjoj četvrtini 19. stoljeća, kada je mnogim naučnicima postalo očigledno da je kretanje braunovske čestice uzrokovano nasumičnim udarima srednjih molekula (tečnosti ili plina) koji vrše toplinsko kretanje (vidi Slika 20b). U prosjeku, molekuli medija djeluju na Brownovu česticu sa svih strana jednakom silom, međutim, ovi udari nikada ne uravnotežuju jedan drugog, i kao rezultat toga, brzina Brownove čestice nasumično se mijenja u veličini i smjeru. Stoga se Braunova čestica kreće cik-cak putanjom. U ovom slučaju, što je manja veličina i masa Brownove čestice, njeno kretanje postaje uočljivije.

Godine 1905. A. Einstein je stvorio teoriju Brownovog kretanja, vjerujući da u svakom trenutku ubrzanje Brownove čestice ovisi o broju sudara s molekulima medija, što znači da ovisi o broju molekula po jedinici. zapremine medijuma, tj. sa Avogadrovog broja. Einstein je izveo formulu po kojoj je bilo moguće izračunati kako se prosječni kvadrat kretanja Brownove čestice mijenja s vremenom, ako se zna temperatura medija, njen viskozitet, veličina čestice i Avogadrov broj, koji je u to vrijeme bio još uvijek nepoznato. Valjanost ove Ajnštajnove teorije eksperimentalno je potvrdio J. Perrin, koji je prvi dobio vrednost Avogadrovog broja. Dakle, analiza Brownovog kretanja postavila je temelje moderne molekularno-kinetičke teorije strukture materije.

Pitanja za pregled:

· Šta je difuzija i kako je povezana sa toplotnim kretanjem molekula?

Šta se naziva Brownovo kretanje i da li je toplotno?

Kako se priroda Brownovog kretanja mijenja kada se zagrije?

Rice. 20. (a) - u gornjem dijelu su prikazani molekuli dva različita plina, razdvojeni pregradom, koja se uklanja (vidi donji dio), nakon čega počinje difuzija; (b) donje lijevo prikazuje shematski prikaz Brownove čestice (plavo) okružene molekulima u mediju, sudari s kojima izazivaju kretanje čestice (vidi tri putanje kretanja čestice).

§ 21. INTERMOLEKULARNE SILE: STRUKTURA GASOVITA, TEČNIH I ČVRSTIH TELA

Navikli smo na činjenicu da se tekućina može sipati iz jedne posude u drugu, a plin brzo ispuni cijeli volumen koji mu se pruža. Voda može da teče samo koritom, a vazduh iznad nje ne poznaje granice. Da gas ne bi nastojao da zauzme sav prostor okolo, ugušili bismo se, jer. ugljični dioksid koji izdišemo nakupljao bi se oko nas, sprečavajući nas da udahnemo svježi zrak. Da, i automobili bi uskoro stali iz istog razloga. Takođe im je potreban kiseonik za sagorevanje goriva.

Zašto gas, za razliku od tečnosti, ispunjava čitavu zapreminu koja mu je data? Između svih molekula djeluju međumolekularne privlačne sile, čija veličina vrlo brzo opada s udaljavanjem molekula jedna od druge, pa stoga na udaljenosti koja je jednaka nekoliko promjera molekula, one uopće ne djeluju. Lako je pokazati da je udaljenost između susjednih molekula plina mnogo puta veća od udaljenosti tekućine. Koristeći formulu (19.3) i znajući gustinu vazduha (r=1,29 kg/m3) pri atmosferskom pritisku i njegovu molarnu masu (M=0,029 kg/mol), možemo izračunati prosečnu udaljenost između molekula vazduha, koja će biti jednaka 6.1.10- 9 m, što je dvadeset puta rastojanje između molekula vode.

Dakle, između molekula tekućine, smještenih gotovo blizu jedna drugoj, djeluju privlačne sile koje sprječavaju ove molekule da se rasprše u različitim smjerovima. Naprotiv, zanemarljive sile privlačenja između molekula plina nisu u stanju da ih drže zajedno, te se stoga plinovi mogu širiti, ispunjavajući cijeli volumen koji im je dat. Postojanje međumolekularnih sila privlačenja može se potvrditi postavljanjem jednostavnog eksperimenta - pritiskanjem dvije olovne šipke jedna na drugu. Ako su kontaktne površine dovoljno glatke, onda će se šipke zalijepiti i bit će ih teško razdvojiti.

Međutim, same međumolekularne sile privlačenja ne mogu objasniti sve razlike između svojstava plinovitih, tekućih i čvrstih tvari. Zašto je, na primjer, jako teško smanjiti volumen tekućine ili čvrste tvari, ali je relativno lako komprimirati balon? To se objašnjava činjenicom da između molekula ne postoje samo privlačne sile, već i intermolekularne sile odbijanja koje djeluju kada se elektronske ljuske atoma susjednih molekula počnu preklapati. Upravo te sile odbijanja sprečavaju jedan molekul da prodre u zapreminu koju već zauzima drugi molekul.

Kada vanjske sile ne djeluju na tečno ili čvrsto tijelo, udaljenost između njihovih molekula je takva (vidi r0 na slici 21a) na kojoj su rezultirajuće sile privlačenja i odbijanja jednake nuli. Ako pokušate smanjiti volumen tijela, tada se udaljenost između molekula smanjuje, a sa strane sabijenog tijela počinje djelovati rezultanta povećane odbojne sile. Naprotiv, kada se tijelo istegne, elastične sile koje nastaju povezane su s relativnim povećanjem sila privlačenja, jer kada se molekuli udaljavaju jedan od drugog, odbojne sile padaju mnogo brže od privlačnih sila (vidi sliku 21a).

Molekuli plina nalaze se na udaljenostima koje su desetine puta veće od njihove veličine, zbog čega ovi molekuli ne stupaju u interakciju jedni s drugima, pa se plinovi mnogo lakše sabijaju od tekućina i čvrstih tvari. Gasovi nemaju nikakvu specifičnu strukturu i predstavljaju skup pokretnih i sudarajućih molekula (vidi sliku 21b).

Tečnost je skup molekula koji su skoro blizu jedan drugom (vidi sliku 21c). Toplotno kretanje omogućava molekulu tečnosti da s vremena na vrijeme mijenja svoje susjede, skačući s jednog mjesta na drugo. Ovo objašnjava fluidnost tečnosti.

Atomi i molekuli čvrstih tela su lišeni mogućnosti da menjaju svoje susede, a njihovo toplotno kretanje je samo mala fluktuacija u odnosu na položaj susednih atoma ili molekula (vidi sliku 21d). Interakcija između atoma može dovesti do činjenice da čvrsta tvar postaje kristal, a atomi u njoj zauzimaju pozicije na čvorovima kristalne rešetke. Budući da se molekuli čvrstih tijela ne kreću u odnosu na svoje susjede, ova tijela zadržavaju svoj oblik.

Pitanja za pregled:

Zašto se molekuli gasa ne privlače jedni druge?

Koja svojstva tijela određuju međumolekularne sile odbijanja i privlačenja?

Kako se objašnjava protok fluida?

Zašto sva čvrsta tijela zadržavaju svoj oblik?

§ 22. IDEALNI GAS. OSNOVNA JEDNAČINA MOLEKULARNO-KINETIČKE TEORIJE GASA.

Teorija molekularne kinetike objašnjava da sve tvari mogu biti u tri agregatna stanja: čvrstom, tekućem i plinovitom. Na primjer, led, voda i vodena para. Plazma se često smatra četvrtim stanjem materije.

Agregatna stanja materije(iz latinskog aggrego- vezati, vezati) - stanja iste supstance, prijelazi između kojih su praćeni promjenom njenih fizičkih svojstava. Ovo je promjena u agregatnom stanju materije.

U sva tri stanja, molekule iste tvari se ni po čemu ne razlikuju jedna od druge, mijenjaju se samo njihova lokacija, priroda toplinskog kretanja i sile međumolekularne interakcije.

Kretanje molekula u gasovima

U plinovima je udaljenost između molekula i atoma obično mnogo veća od veličine molekula, a privlačne sile su vrlo male. Stoga plinovi nemaju svoj oblik i konstantan volumen. Plinovi se lako sabijaju jer su i sile odbijanja na velikim udaljenostima male. Plinovi imaju svojstvo neograničenog širenja, ispunjavajući cijeli volumen koji im se pruža. Molekuli plina kreću se vrlo velikom brzinom, sudaraju se jedni s drugima, odbijaju se jedni od drugih u različitim smjerovima. Stvaraju se brojni udari molekula na zidove posude pritisak gasa.

Kretanje molekula u tečnostima

U tečnostima, molekuli ne samo da osciliraju oko ravnotežnog položaja, već i skaču iz jednog ravnotežnog položaja u drugi. Ovi skokovi se dešavaju periodično. Vremenski interval između takvih skokova naziva se prosječno vrijeme mirnog života(ili prosečno vreme opuštanja) i označava se slovom ?. Drugim riječima, vrijeme relaksacije je vrijeme oscilacija oko jednog specifičnog ravnotežnog položaja. Na sobnoj temperaturi ovo vrijeme je u prosjeku 10 -11 s. Vrijeme jedne oscilacije je 10 -12 ... 10 -13 s.

Vrijeme ustaljenog života smanjuje se s povećanjem temperature. Udaljenost između molekula tekućine je manja od veličine molekula, čestice su blizu jedna drugoj, a međumolekularna privlačnost je velika. Međutim, raspored molekula tekućine nije striktno uređen u cijelom volumenu.

Tečnosti, kao i čvrste materije, zadržavaju svoj volumen, ali nemaju svoj oblik. Zbog toga poprimaju oblik posude u kojoj se nalaze. Tečnost ima svojstvo fluidnost. Zbog ovog svojstva tečnost se ne opire promjeni oblika, malo se kompresuje, a fizička svojstva su joj ista u svim smjerovima unutar tekućine (izotropija tekućina). Po prvi put je prirodu molekularnog kretanja u tečnostima ustanovio sovjetski fizičar Jakov Iljič Frenkel (1894 - 1952).

Kretanje molekula u čvrstim materijama

Molekule i atomi čvrstog tijela raspoređeni su u određenom redu i obliku kristalna rešetka. Takve čvrste tvari nazivaju se kristalnim. Atomi osciliraju oko ravnotežnog položaja, a privlačnost između njih je vrlo jaka. Stoga čvrsta tijela u normalnim uvjetima zadržavaju volumen i imaju svoj oblik.

fizika

Interakcija između atoma i molekula materije. Struktura čvrstih, tečnih i gasovitih tela

Privlačne i odbojne sile djeluju istovremeno između molekula tvari. Ove sile u velikoj mjeri zavise od udaljenosti između molekula.

Prema eksperimentalnim i teorijskim istraživanjima, međumolekulske sile interakcije su obrnuto proporcionalne n-tom stepenu udaljenosti između molekula:

gdje je za privlačne sile n = 7, a za sile odbijanja .

Interakcija dvaju molekula može se opisati pomoću dijagrama projekcije rezultujućih sila privlačenja i odbijanja molekula na rastojanje r između njihovih centara. Usmjerimo os r od molekula 1, čiji se centar poklapa sa ishodištem koordinata, u centar molekula 2 koji se nalazi na udaljenosti od njega (slika 1).

Tada će projekcija sile odbijanja molekula 2 od molekula 1 na os r biti pozitivna. Projekcija privlačne sile molekula 2 na molekul 1 bit će negativna.

Sile odbijanja (slika 2) su mnogo veće od privlačnih sila na malim udaljenostima, ali se znatno brže smanjuju sa povećanjem r. Privlačne sile također brzo opadaju s povećanjem r, tako da se, počevši od određene udaljenosti, interakcija molekula može zanemariti. Najveća udaljenost rm na kojoj molekuli još uvijek djeluju naziva se radijus molekularnog djelovanja. .

Sile odbijanja su po modulu jednake silama privlačenja.

Udaljenost odgovara stabilnom ravnotežnom međusobnom položaju molekula.

U različitim agregatnim stanjima tvari, udaljenost između njenih molekula je različita. Otuda i razlika u interakciji sila molekula i suštinska razlika u prirodi kretanja molekula gasova, tečnosti i čvrstih tela.

U plinovima su udaljenosti između molekula nekoliko puta veće od samih molekula. Kao rezultat toga, sile interakcije između molekula plina su male, a kinetička energija toplinskog kretanja molekula daleko premašuje potencijalnu energiju njihove interakcije. Svaki se molekul slobodno kreće od drugih molekula velikim brzinama (stotine metara u sekundi), mijenjajući smjer i modul brzine prilikom sudara s drugim molekulima. Srednji slobodni put molekula gasa zavisi od pritiska i temperature gasa. pod normalnim uslovima.

U tečnostima je razmak između molekula mnogo manji nego u gasovima. Sile interakcije između molekula su velike, a kinetička energija kretanja molekula je srazmjerna potencijalnoj energiji njihove interakcije, uslijed čega molekuli tekućine osciliraju oko određenog ravnotežnog položaja, a zatim naglo prelaze u novi ravnotežne pozicije nakon vrlo kratkih vremenskih intervala, što dovodi do fluidnosti tečnosti. Dakle, u tekućini molekuli izvode uglavnom oscilatorna i translacijska kretanja. U čvrstim tijelima sile interakcije između molekula su toliko velike da je kinetička energija kretanja molekula mnogo manja od potencijalne energije njihove interakcije. Molekule vrše samo vibracije sa malom amplitudom oko određenog konstantnog ravnotežnog položaja - čvora kristalne rešetke.

Ova udaljenost se može procijeniti poznavanjem gustine supstance i molarne mase. Koncentracija - broj čestica po jedinici zapremine povezan je sa gustinom, molarnom masom i Avogadrovim brojem relacijom.