Betrachten wir, wie sich die Projektion der resultierenden Wechselwirkungskraft zwischen ihnen auf die Gerade, die die Zentren der Moleküle verbindet, abhängig vom Abstand zwischen den Molekülen ändert. Befinden sich Moleküle in Abständen, die um ein Vielfaches größer sind als ihre Größe, haben die Wechselwirkungskräfte zwischen ihnen praktisch keinen Einfluss. Die Wechselwirkungskräfte zwischen Molekülen sind kurzreichweitig.
Bei Abständen von mehr als 2-3 Moleküldurchmessern ist die Abstoßungskraft praktisch Null. Lediglich die Anziehungskraft ist spürbar. Mit abnehmender Entfernung nimmt die Anziehungskraft zu und gleichzeitig beginnt die Abstoßungskraft zu wirken. Diese Kraft nimmt sehr schnell zu, wenn die Elektronenhüllen der Moleküle beginnen, sich zu überlappen.
Abbildung 2.10 zeigt grafisch die Projektionsabhängigkeit F R die Wechselwirkungskräfte von Molekülen auf den Abstand zwischen ihren Zentren. Auf Distanz R 0, ungefähr gleich der Summe der Molekülradien, F R = 0 , da die Anziehungskraft gleich groß ist wie die Abstoßungskraft. Bei R > R 0 gibt es eine Anziehungskraft zwischen den Molekülen. Die Projektion der auf das rechte Molekül wirkenden Kraft ist negativ. Bei R < R 0 Es gibt eine abstoßende Kraft mit einem positiven Projektionswert F R .
Ursprung elastischer Kräfte
Die Abhängigkeit der Wechselwirkungskräfte zwischen Molekülen vom Abstand zwischen ihnen erklärt das Auftreten elastischer Kraft beim Komprimieren und Dehnen von Körpern. Versucht man, die Moleküle auf einen Abstand kleiner als r0 anzunähern, dann beginnt eine Kraft zu wirken, die die Annäherung verhindert. Im Gegenteil, wenn sich Moleküle voneinander entfernen, wirkt eine Anziehungskraft, die die Moleküle nach dem Ende des äußeren Einflusses in ihre ursprüngliche Position zurückbringt.
Bei einer kleinen Verschiebung von Molekülen aus Gleichgewichtspositionen nehmen die Anziehungs- oder Abstoßungskräfte linear mit zunehmender Verschiebung zu. In einem kleinen Bereich kann die Kurve als gerades Segment betrachtet werden (der verdickte Abschnitt der Kurve in Abb. 2.10). Deshalb erweist sich bei kleinen Verformungen das Hookesche Gesetz als gültig, wonach die elastische Kraft proportional zur Verformung ist. Bei großen Molekülverschiebungen gilt das Hookesche Gesetz nicht mehr.
Da sich bei der Verformung eines Körpers die Abstände zwischen allen Molekülen ändern, haben die benachbarten Molekülschichten nur einen unbedeutenden Anteil an der Gesamtverformung. Daher ist das Hookesche Gesetz bei Verformungen erfüllt, die millionenfach größer sind als die Größe der Moleküle.
Rasterkraftmikroskop
Das Gerät eines Rasterkraftmikroskops (AFM) basiert auf der Wirkung abstoßender Kräfte zwischen Atomen und Molekülen auf kurze Distanz. Mit diesem Mikroskop können Sie im Gegensatz zu einem Tunnelmikroskop Bilder von Oberflächen erhalten, die keinen elektrischen Strom leiten. Anstelle einer Wolframspitze verwendet AFM ein kleines Diamantfragment, das auf Atomgröße geschärft ist. Dieses Fragment ist auf einem dünnen Metallhalter befestigt. Wenn sich die Spitze der zu untersuchenden Oberfläche nähert, beginnen sich die Elektronenwolken von Diamant- und Oberflächenatomen zu überlappen und es entstehen abstoßende Kräfte. Diese Kräfte lenken die Spitze der Diamantspitze ab. Die Abweichung wird mithilfe eines Laserstrahls erfasst, der von einem auf einer Halterung montierten Spiegel reflektiert wird. Der reflektierte Strahl treibt einen piezoelektrischen Manipulator an, ähnlich dem Manipulator eines Tunnelmikroskops. Der Feedback-Mechanismus sorgt dafür, dass die Höhe der Diamantnadel über der Oberfläche so ist, dass die Biegung der Halteplatte unverändert bleibt.
In Abbildung 2.11 sehen Sie ein AFM-Bild der Polymerketten der Aminosäure Alanin. Jeder Tuberkel repräsentiert ein Aminosäuremolekül.
Gegenwärtig wurden Atommikroskope konstruiert, deren Design auf der Wirkung molekularer Anziehungskräfte in Abständen basiert, die um ein Vielfaches größer als die Größe eines Atoms sind. Diese Kräfte sind etwa 1000-mal geringer als die Abstoßungskräfte im AFM. Daher wird zur Erfassung der Kräfte ein komplexeres Sensorsystem eingesetzt.
Atome und Moleküle bestehen aus elektrisch geladenen Teilchen. Durch die Einwirkung elektrischer Kräfte über kurze Distanzen werden Moleküle angezogen, beginnen sich jedoch abzustoßen, wenn sich die Elektronenhüllen der Atome überlappen.
Flüssigkeiten, amorphe und kristalline Körper
Gase und Flüssigkeiten
Gase, Flüssigkeiten und kristalline Feststoffe
ungefähr gleich dem Durchmesser des Moleküls
kleiner als der Durchmesser des Moleküls
etwa das Zehnfache des Moleküldurchmessers
hängt von der Gastemperatur ab
Flüssigkeiten
kristalline Körper
amorphe Körper
nur Gasstrukturmodelle
nur Modelle der Struktur amorpher Körper
Modelle der Struktur von Gasen und Flüssigkeiten
Modelle der Struktur von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen
Der Abstand zwischen den Molekülen nimmt zu
Moleküle beginnen, sich gegenseitig anzuziehen
Die Ordnung in der Anordnung der Moleküle nimmt zu
der Abstand zwischen den Molekülen nimmt ab
hat sich nicht geändert
um das Fünffache erhöht
um das Fünffache verringert
um die Wurzel aus fünf erhöht
Die Abstände zwischen Molekülen sind vergleichbar mit der Größe der Moleküle (unter normalen Bedingungen) für
In Gasen beträgt unter normalen Bedingungen der durchschnittliche Abstand zwischen Molekülen
Charakteristisch ist die geringste Ordnung in der Anordnung der Teilchen
Der Abstand zwischen benachbarten Materieteilchen ist im Durchschnitt um ein Vielfaches größer als die Größe der Teilchen selbst. Diese Aussage entspricht dem Modell
Beim Übergang von Wasser vom flüssigen in den kristallinen Zustand
Bei konstantem Druck erhöhte sich die Konzentration der Gasmoleküle um das Fünffache, ihre Masse änderte sich jedoch nicht. Durchschnittliche kinetische Energie der translatorischen Bewegung von Gasmolekülen
Die Tabelle zeigt die Schmelz- und Siedepunkte einiger Stoffe:
Substanz | Siedetemperatur | Substanz | Schmelztemperatur |
Naphthalin |
Wählen Sie die richtige Aussage.
Der Schmelzpunkt von Quecksilber liegt höher als der Siedepunkt von Ether
Der Siedepunkt von Alkohol liegt unter dem Schmelzpunkt von Quecksilber
Der Siedepunkt von Alkohol liegt höher als der Schmelzpunkt von Naphthalin
Der Siedepunkt von Ether ist niedriger als der Schmelzpunkt von Naphthalin
Die Temperatur des Feststoffs sank um 17 °C. Auf der absoluten Temperaturskala war diese Änderung
1) 290 K 2) 256 K 3) 17 K 4) 0 K
9. Ein Gefäß mit konstantem Volumen enthält ein ideales Gas in einer Menge von 2 Mol. Wie soll sich die absolute Temperatur eines Gefäßes mit Gas ändern, wenn 1 Mol Gas aus dem Gefäß freigesetzt wird, sodass sich der Druck des Gases an den Gefäßwänden um das Zweifache erhöht?
1) 2-mal erhöhen 3) 4-mal erhöhen
2) um das 2-fache reduzieren 4) um das 4-fache reduzieren
10. Bei der Temperatur T und dem Druck p nimmt ein Mol eines idealen Gases das Volumen V ein. Wie groß ist das Volumen desselben Gases in einer Menge von 2 Mol bei Druck 2p und Temperatur 2T?
1) 4V 2) 2V 3) V 4) 8V
11. Die Temperatur von Wasserstoff in einer Menge von 3 Mol in einem Gefäß ist gleich T. Wie hoch ist die Temperatur von Sauerstoff in einer Menge von 3 Mol in einem Gefäß mit demselben Volumen und demselben Druck?
1) T 2) 8T 3) 24 T 4) T/8
12. In einem mit einem Kolben verschlossenen Gefäß befindet sich ein ideales Gas. In der Abbildung ist ein Diagramm der Abhängigkeit des Gasdrucks von der Temperatur bei Änderungen seines Zustands dargestellt. Welchem Gaszustand entspricht das kleinste Volumen?
1) A 2) B 3) C 4) D
13. Ein Gefäß mit konstantem Volumen enthält ein ideales Gas, dessen Masse variiert. Das Diagramm zeigt den Prozess der Zustandsänderung eines Gases. An welchem Punkt im Diagramm ist die Gasmasse am größten?
1) A 2) B 3) C 4) D
14. Bei gleicher Temperatur unterscheidet sich gesättigter Dampf in einem geschlossenen Gefäß vom ungesättigten Dampf im gleichen Gefäß
1) Druck
2) die Bewegungsgeschwindigkeit von Molekülen
3) die durchschnittliche Energie der chaotischen Bewegung von Molekülen
4) Abwesenheit von Fremdgasen
15. Welcher Punkt im Diagramm entspricht dem maximalen Gasdruck?
Es ist unmöglich, eine genaue Antwort zu geben
17. Ein Ballon mit einem Volumen von 2500 Kubikmetern und einer Hüllenmasse von 400 kg hat am Boden ein Loch, durch das die Luft im Ballon von einem Brenner erhitzt wird. Auf welche Mindesttemperatur muss die Luft im Ballon erhitzt werden, damit der Ballon zusammen mit einer 200 kg schweren Ladung (Korb und Aeronaute) abheben kann? Die Umgebungslufttemperatur beträgt 7 °C, ihre Dichte beträgt 1,2 kg pro Kubikmeter. Die Hülle des Balls gilt als nicht dehnbar.
MCT und Thermodynamik
MCT und Thermodynamik
In diesem Abschnitt umfasste jede Option fünf Aufgaben mit einer Auswahl
Antwort, davon 4 für die Grundstufe und 1 für Fortgeschrittene. Basierend auf Prüfungsergebnissen
Folgende Inhaltselemente wurden erlernt:
Anwendung der Mendeleev-Clapeyron-Gleichung;
Abhängigkeit des Gasdrucks von der Molekülkonzentration und der Temperatur;
Wärmemenge beim Heizen und Kühlen (Berechnung);
Merkmale der Wärmeübertragung;
Relative Luftfeuchtigkeit (Berechnung);
Arbeit in der Thermodynamik (Grafik);
Anwendung der Gaszustandsgleichung.
Bei den Grundaufgaben bereiteten folgende Fragen Schwierigkeiten:
1) Änderung der inneren Energie in verschiedenen Isoprozessen (z. B. mit
isochorischer Druckanstieg) – 50 % Abschluss.
2) Isoprozessdiagramme – 56 %.
Beispiel 5.
An dem dargestellten Prozess ist die konstante Masse eines idealen Gases beteiligt
auf dem Bild. Dabei wird der höchste Gasdruck erreicht
1) unter Punkt 1
2) im gesamten Segment 1–2
3) unter Punkt 3
4) im gesamten Segment 2–3
Antwort 1
3) Bestimmung der Luftfeuchtigkeit – 50 %. Diese Aufgaben enthielten ein Foto
Psychrometer, nach dem es notwendig war, Trocken- und Nasswerte zu messen
Thermometer, und bestimmen Sie dann die Luftfeuchtigkeit mit Teil
psychrometrische Tabelle, die in der Aufgabe angegeben ist.
4) Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik. Diese Aufgaben erwiesen sich als die häufigsten
schwierig unter den Grundaufgaben für diesen Abschnitt – 45 %. Hier
Es war notwendig, das Diagramm zu verwenden und die Art des Isoprozesses zu bestimmen
(Es wurden entweder Isothermen oder Isochoren verwendet) und in Übereinstimmung damit
Bestimmen Sie einen der Parameter basierend auf dem gegebenen anderen.
Zu den Aufgaben der fortgeschrittenen Stufe gehörten auch Rechenaufgaben
Anwendung der Gaszustandsgleichung, die im Durchschnitt zu 54 % abgeschlossen wurde
Studierende sowie zuvor verwendete Aufgaben zur Feststellung von Veränderungen
Parameter eines idealen Gases in einem beliebigen Prozess. Geht erfolgreich mit ihnen um
nur eine Gruppe starker Absolventen, und die durchschnittliche Abschlussquote betrug 45 %.
Eine solche Aufgabe ist unten aufgeführt.
Beispiel 6
Ein ideales Gas befindet sich in einem durch einen Kolben verschlossenen Behälter. Verfahren
Änderungen im Gaszustand werden im Diagramm dargestellt (siehe Abbildung). Wie
Hat sich das Volumen des Gases beim Übergang vom Zustand A in den Zustand B verändert?
1) ist ständig gestiegen
2) nahm ständig ab
3) zuerst erhöht, dann verringert
4) zuerst verringert, dann erhöht
Antwort 1
Arten von Aktivitäten Menge
Aufgaben %
Fotos2 10-12 25,0-30,0
4. PHYSIK
4.1. Eigenschaften von Kontrollmessmaterialien in der Physik
2007
Die Prüfungsarbeit für das Einheitliche Staatsexamen im Jahr 2007 hatte
die gleiche Struktur wie in den beiden Vorjahren. Es bestand aus 40 Aufgaben,
unterscheiden sich in der Darstellungsform und dem Komplexitätsgrad. Im ersten Teil der Arbeit
Es waren 30 Multiple-Choice-Aufgaben enthalten, bei denen jede Aufgabe begleitet wurde
vier Antwortmöglichkeiten, von denen nur eine richtig war. Der zweite Teil enthielt 4
kurze Antwortaufgaben. Nach der Lösung handelte es sich um Rechenaufgaben
was erforderte, dass die Antwort in Form einer Zahl gegeben werden musste. Der dritte Teil der Prüfung
Arbeit - das sind 6 Rechenaufgaben, zu denen es notwendig war, sie zu vervollständigen
detaillierte Lösung. Die Gesamtzeit für die Fertigstellung der Arbeit betrug 210 Minuten.
Kodierer für Elemente und Spezifikationen von Bildungsinhalten
Die Prüfungsunterlagen wurden auf der Grundlage des obligatorischen Minimums zusammengestellt
1999 Nr. 56) und berücksichtigte die Bundeskomponente des Landesstandards
Sekundarschulbildung (vollständige) Ausbildung in Physik, Fachniveau (Verordnung des Verteidigungsministeriums vom 5
März 2004 Nr. 1089). Der Inhaltselement-Kodifizierer hat sich entsprechend nicht geändert
im Vergleich zu 2006 und umfasste nur die Elemente, die gleichzeitig vorhanden waren
beide in der Bundeskomponente des Landesstandards vorhanden
(Profilebene, 2004) und im obligatorischen Mindestinhalt
Ausbildung 1999
Im Vergleich zu Kontrollmessmaterialien von 2006 in Optionen
Beim Einheitlichen Staatsexamen 2007 wurden zwei Änderungen vorgenommen. Die erste davon war die Umverteilung
Aufgabenstellungen im ersten Teil der Arbeit thematisch gegliedert. Egal wie schwierig es ist
(Grund- oder Fortgeschrittenenniveau), dann folgten zuerst alle mechanischen Aufgaben
in MCT und Thermodynamik, Elektrodynamik und schließlich Quantenphysik. Zweite
Die Änderung betraf die gezielte Einführung von Aufgabentests
Ausbildung methodischer Kompetenzen. Im Jahr 2007 testeten A30-Aufgaben die Fähigkeiten
Analysieren Sie die Ergebnisse experimenteller Studien, ausgedrückt in der Form
Tabellen oder Grafiken erstellen und Diagramme basierend auf den Ergebnissen des Experiments erstellen. Auswahl
Die Zuordnungen für die Linie A30 erfolgten auf der Grundlage des dortigen Nachweisbedarfs
eine Reihe von Optionen für eine Art von Aktivität und dementsprechend unabhängig davon
thematische Zugehörigkeit zu einer bestimmten Aufgabe.
Die Prüfungsarbeit umfasste grundlegende und fortgeschrittene Aufgaben
und hohe Schwierigkeitsgrade. Aufgaben auf Basisniveau stellten die Beherrschung am meisten auf die Probe
wichtige physikalische Konzepte und Gesetze. Übergeordnete Aufgaben wurden kontrolliert
die Fähigkeit, diese Konzepte und Gesetze zur Analyse komplexerer Prozesse zu nutzen oder
die Fähigkeit, Probleme zu lösen, die die Anwendung eines oder zweier Gesetze (Formeln) nach einem der folgenden beinhalten
Themen des Schulphysikkurses. Es werden Aufgaben mit hoher Komplexität berechnet
Aufgaben, die das Anforderungsniveau für Aufnahmeprüfungen an Universitäten widerspiegeln und
erfordern die gleichzeitige Anwendung von Wissen aus zwei oder drei Abschnitten der Physik in modifizierter oder
neue Situation.
Das KIM 2007 umfasste Aufgaben zu allen grundlegenden Inhalten
Abschnitte des Physikstudiums:
1) „Mechanik“ (Kinematik, Dynamik, Statik, Erhaltungssätze in der Mechanik,
mechanische Schwingungen und Wellen);
2) „Molekularphysik. Thermodynamik";
3) „Elektrodynamik“ (Elektrostatik, Gleichstrom, Magnetfeld,
elektromagnetische Induktion, elektromagnetische Schwingungen und Wellen, Optik);
4) „Quantenphysik“ (Elemente der STR, Welle-Teilchen-Dualität, Physik
Atom, Physik des Atomkerns).
Tabelle 4.1 zeigt die Verteilung der Aufgaben auf die jeweiligen Inhaltsblöcke
aus Teilen der Prüfungsarbeit.
Tabelle 4.1
abhängig von der Art der Aufgaben
Alle Arbeit
(mit Wahl
(mit kurzen
Aufgaben % Menge
Aufgaben % Menge
Aufgaben %
1 Mechanik 11-131 27,5-32,5 9-10 22,5-25,0 1 2,5 1-2 2,5-5,0
2 MCT und Thermodynamik 8-10 20,0-25,0 6-7 15,0-17,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0
3 Elektrodynamik 12-14 30,0-35,5 9-10 22,5-15,0 2 5,0 2-3 5,0-7,5
4 Quantenphysik und
STO 6-8 15,0-20,0 5-6 12,5-15,0 – – 1-2 2,5-5,0
Tabelle 4.2 zeigt die Verteilung der Aufgaben auf die Inhaltsblöcke in
je nach Schwierigkeitsgrad.
Tisch4.2
Verteilung der Aufgaben nach Abschnitten des Physikstudiums
je nach Schwierigkeitsgrad
Alle Arbeit
Ein Grundniveau von
(mit Wahl
Erhöht
(mit Antwortwahl
und kurz
Hohes Niveau
(mit erweiterter
Antwortbereich)
Aufgaben % Menge
Aufgaben % Menge
Aufgaben % Menge
Aufgaben %
1 Mechanik 11-13 27,5-32,5 7-8 17,5-20,0 3 7,5 1-2 2,5-5,0
2 MCT und Thermodynamik 8-10 20,0-25,0 5-6 12,5-15,0 2 5,0 1-2 2,5-5,0
3 Elektrodynamik 12-14 30,0-35,5 7-8 17,5-20,0 4 10,0 2-3 5,0-7,5
4 Quantenphysik und
STO 6-8 15,0-20,0 4-5 10,0-12,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0
Bei der Entwicklung des Inhalts der Prüfungsarbeit haben wir dies berücksichtigt
die Notwendigkeit, die Beherrschung verschiedener Arten von Aktivitäten zu testen. Dabei
Aufgaben für jede Optionsreihe wurden unter Berücksichtigung der Verteilung nach Typ ausgewählt
Aktivitäten in Tabelle 4.3 dargestellt.
1 Die Änderung der Anzahl der Aufgaben für jedes Thema ist auf die unterschiedlichen Themen der komplexen Aufgaben C6 und zurückzuführen
Aufgaben A30, Prüfung methodischer Fähigkeiten anhand von Material aus verschiedenen Teilgebieten der Physik, in
verschiedene Serien von Optionen.
Tisch4.3
Verteilung der Aufgaben nach Art der Tätigkeit
Arten von Aktivitäten Menge
Aufgaben %
1 Verstehen Sie die physikalische Bedeutung von Modellen, Konzepten und Größen 4-5 10,0-12,5
2 Erklären Sie physikalische Phänomene und unterscheiden Sie den Einfluss verschiedener
Faktoren für das Auftreten von Phänomenen, Erscheinungsformen von Phänomenen in der Natur oder
deren Einsatz in technischen Geräten und im Alltag
3 Wenden Sie die Gesetze der Physik (Formeln) an, um Prozesse zu analysieren
Qualitätsstufe 6-8 15,0-20,0
4 Wenden Sie die Gesetze der Physik (Formeln) an, um Prozesse zu analysieren
berechnetes Niveau 10-12 25,0-30,0
5 Analysieren Sie die Ergebnisse der experimentellen Studien 1-2 2,5-5,0
6 Analysieren Sie Informationen aus Grafiken, Tabellen, Diagrammen usw.
Fotos2 10-12 25,0-30,0
7 Lösen Sie Probleme unterschiedlicher Komplexität 13-14 32,5-35,0
Alle Aufgaben des ersten und zweiten Teils der Prüfungsarbeit wurden mit der Note 1 bewertet
Primärpunktzahl. Lösungen zu Problemen im dritten Teil (C1-C6) wurden von zwei Experten überprüft
nach allgemeinen Beurteilungskriterien unter Berücksichtigung der Richtigkeit und
Vollständigkeit der Antwort. Die maximale Punktzahl für alle Aufgaben mit ausführlicher Antwort betrug 3
Punkte. Das Problem galt als gelöst, wenn der Student mindestens 2 Punkte dafür erzielte.
Basierend auf den Punkten, die für die Erledigung aller Prüfungsaufgaben vergeben werden
Arbeit, wurde in „Test“-Punkte auf einer 100-Punkte-Skala und in Noten umgerechnet
auf einer fünfstufigen Skala. Tabelle 4.4 zeigt die Beziehungen zwischen Primär-,
Testergebnisse nach einem Fünf-Punkte-System in den letzten drei Jahren.
Tisch4.4
Primäres Punkteverhältnis, Testergebnisse und Schulnoten
Jahre, Punkte 2 3 4 5
2007 Grundschule 0-11 12-22 23-35 36-52
Test 0-32 33-51 52-68 69-100
2006 Grundschule 0-9 10-19 20-33 34-52
Test 0-34 35-51 52-69 70-100
2005 Grundschule 0-10 11-20 21-35 36-52
Test 0-33 34-50 51-67 68-100
Ein Vergleich der Grenzen der Primärpunktzahlen zeigt, dass in diesem Jahr die Voraussetzungen gegeben sind
Die Erlangung der entsprechenden Noten war im Vergleich zu 2006 jedoch strenger
entsprach in etwa den Verhältnissen im Jahr 2005. Dies lag daran, dass in der Vergangenheit
Jahr legten nicht nur diejenigen, die ein Universitätsstudium planten, die einheitliche Prüfung in Physik ab
im entsprechenden Profil, aber auch knapp 20 % der Studierenden (von der Gesamtzahl der Prüfungsteilnehmer),
die Physik auf einem Grundniveau studiert haben (für sie wurde diese Prüfung entschieden).
Region obligatorisch).
Insgesamt wurden 2007 40 Optionen für die Prüfung vorbereitet,
Dabei handelte es sich um fünf Serien mit je 8 Optionen, die nach unterschiedlichen Plänen erstellt wurden.
Die Auswahlmöglichkeiten unterschieden sich in den kontrollierten Inhaltselementen und -typen
Aktivitäten für den gleichen Aufgabenbereich, aber im Allgemeinen hatten sie alle ungefähr
2 In diesem Fall meinen wir die Form der im Text der Aufgabe präsentierten Informationen oder Ablenker,
Daher kann dieselbe Aufgabe zwei Arten von Aktivitäten testen.
den gleichen durchschnittlichen Schwierigkeitsgrad aufwiesen und dem Prüfungsplan entsprachen
Arbeiten in Anhang 4.1.
4.2. Merkmale der Teilnehmer des Einheitlichen Staatsexamens in Physik2007 des Jahres
Die Zahl der Teilnehmer am Einheitlichen Staatsexamen in Physik betrug in diesem Jahr 70.052 Personen
deutlich niedriger als im Vorjahr und in etwa auf der Höhe der Indikatoren
2005 (siehe Tabelle 4.5). Anzahl der Regionen, in denen Absolventen das Einheitliche Staatsexamen abgelegt haben
Physik, stieg auf 65. Die Zahl der Absolventen, die sich für Physik im Format entschieden haben
Das Einheitliche Staatsexamen unterscheidet sich je nach Region erheblich: ab 5316 Personen. in der Republik
Tatarstan bis zu 51 Personen im Autonomen Kreis der Nenzen. Als Prozentsatz von
zur Gesamtzahl der Absolventen reicht die Zahl der Teilnehmer am Einheitlichen Staatsexamen in Physik von
0,34 % in Moskau bis 19,1 % in der Region Samara.
Tisch4.5
Anzahl der Prüfungsteilnehmer
Jahreszahl Mädchen Jungen
Regionen
Teilnehmer Anzahl % Anzahl %
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
Die Physikprüfung wird überwiegend von jungen Männern gewählt, und zwar nur zu einem Viertel
Von der Gesamtzahl der Teilnehmer sind Mädchen, die sich entschieden haben, weiterzumachen
Bildungsuniversitäten mit einem physischen und technischen Profil.
Die Verteilung der Prüfungsteilnehmer nach Kategorien bleibt von Jahr zu Jahr nahezu unverändert.
Siedlungsarten (siehe Tabelle 4.6). Fast die Hälfte der Absolventen, die teilgenommen haben
Einheitliches Staatsexamen in Physik, lebt in Großstädten und nur 20 % sind Absolventen
ländliche Schulen.
Tisch4.6
Verteilung der Prüfungsteilnehmer nach Art der Abrechnung, in welchem
ihre Bildungseinrichtungen liegen
Anzahl der Prüflinge in Prozent
Ortsart der Prüflinge
Ländliche Siedlung (Dorf,
Dorf, Gehöft usw.) 13.767 18.107 14.281 20,0 20,0 20,4
Städtische Siedlung
(Arbeiterdorf, städtisches Dorf
Typ usw.)
4 780 8 325 4 805 6,9 9,2 6,9
Stadt mit weniger als 50.000 Einwohnern 7.427 10.810 7.965 10,8 12,0 11,4
Stadt mit 50-100.000 Einwohnern 6.063 8.757 7.088 8,8 9,7 10,1
Stadt mit einer Bevölkerung von 100-450 Tausend Menschen 16.195 17.673 14.630 23,5 19,5 20,9
Stadt mit einer Bevölkerung von 450-680 Tausend Menschen 7.679 11.799 7.210 11,1 13,1 10,3
Eine Stadt mit mehr als 680.000 Einwohnern.
Personen 13.005 14.283 13.807 18,9 15,8 19,7
St. Petersburg – 72 7 – 0,1 0,01
Moskau – 224 259 – 0,2 0,3
Keine Daten – 339 – – 0,4 –
Gesamt 68.916 90.389 70.052 100 % 100 % 100 %
3 Im Jahr 2006 fanden in einer der Regionen Aufnahmeprüfungen für Universitäten im Fach Physik nur in statt
Einheitliches Staatsexamensformat. Dies führte zu einem so deutlichen Anstieg der Zahl der Teilnehmer am Einheitlichen Staatsexamen.
Die Zusammensetzung der Prüfungsteilnehmer nach Ausbildungsart bleibt nahezu unverändert.
Institutionen (siehe Tabelle 4.7). Wie im letzten Jahr die überwiegende Mehrheit
der Getesteten haben einen allgemeinbildenden Hochschulabschluss und nur etwa 2 %
Zur Prüfung kamen Absolventen von Bildungseinrichtungen der Grundschule oder
weiterführende Berufsausbildung.
Tisch4.7
Verteilung der Prüfungsteilnehmer nach Art der Bildungseinrichtung
Nummer
Prüflinge
Prozent
Art der Bildungseinrichtung der Prüflinge
2006 G. 2007 G. 2006 G. 2007 G.
Allgemeine Bildungseinrichtungen 86.331 66.849 95,5 95,4
Abendliche (Schicht-)Allgemeinbildung
Institutionen 487 369 0,5 0,5
Allgemeinbildendes Internat,
Kadettenschule, Internat mit
erste Flugausbildung
1 144 1 369 1,3 2,0
Bildungseinrichtungen der Grundschule und
Sekundarschulbildung 1.469 1.333 1,7 1,9
Keine Daten 958 132 1,0 0,2
Gesamt: 90.389 70.052 100 % 100 %
4.3. Die wichtigsten Ergebnisse der Prüfungsarbeit in Physik
Im Allgemeinen waren die Ergebnisse der Prüfungsarbeit im Jahr 2007
etwas höher als die Vorjahresergebnisse, aber ungefähr auf dem gleichen Niveau wie
Zahlen aus dem vorletzten Jahr. Tabelle 4.8 zeigt die Ergebnisse des Einheitlichen Staatsexamens in Physik im Jahr 2007.
auf einer fünfstufigen Skala und in Tabelle 4.9 und Abb. 4.1 – basierend auf Testergebnissen von 100-
Punkteskala. Zur besseren Vergleichbarkeit werden die Ergebnisse im Vergleich mit dargestellt
die letzten beiden Jahre.
Tisch4.8
Verteilung der Prüfungsteilnehmer nach Niveau
Vorbereitung(Prozentsatz der Gesamtsumme)
Jahre „2“ Note „p3o“ 5 Punkte „b4n“ auf Skala „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%
Tisch4.9
Verteilung der Prüfungsteilnehmer
basierend auf Testergebnissen, die in erhalten wurden2005-2007 jj.
Intervall der Testergebnisskala für das Jahr
Austausch 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
Prüfungsergebnis
Prozentsatz der Studierenden, die erhalten haben
entsprechende Testnote
Reis. 4.1 Verteilung der Prüfungsteilnehmer nach erhaltenen Testergebnissen
Tabelle 4.10 zeigt einen Vergleich der Skala in Testpunkten von 100
Skala mit den Ergebnissen der Erledigung der Aufgaben der Prüfungsversion im Primarbereich
Tisch4.10
Vergleich der Intervalle der Primär- und Testergebnisse in2007 Jahr
Skalenintervall
Testpunkte 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100
Skalenintervall
Primärpunkte 0-3 4-6 7-10 11-15 16-22 23-29 30-37 38-44 45-48 49-52
Der Testteilnehmer erhält 35 Punkte (Punktzahl 3, Hauptpunktzahl – 13).
Es reichte aus, die 13 einfachsten Fragen des ersten Teils richtig zu beantworten
arbeiten. Um 65 Punkte zu erreichen (Punktzahl 4, Anfangspunktzahl – 34), muss ein Absolvent sein
B. 25 Multiple-Choice-Fragen richtig beantworten und drei von vier lösen
Probleme mit einer kurzen Antwort und bewältigen auch zwei Probleme auf hoher Ebene
Schwierigkeiten. Diejenigen, die 85 Punkte erhalten haben (Punktzahl 5, Hauptpunktzahl – 46)
hat den ersten und zweiten Teil der Arbeit perfekt ausgeführt und mindestens vier Probleme gelöst
Dritter Teil.
Die Besten der Besten (Bereich von 91 bis 100 Punkten) brauchen nicht nur
Sie können sich frei in allen Themen des Schulphysikkurses bewegen, aber auch praktisch
Vermeiden Sie auch technische Fehler. Um also 94 Punkte zu erreichen (Primärpunktzahl
– 49) es war möglich, nur 3 Hauptpunkte „nicht zu bekommen“, was zum Beispiel erlaubte,
Rechenfehler bei der Lösung eines der Probleme mit hoher Komplexität
Entfernungen... zwischenäußere und innere Einflüsse und Unterschiede BedingungenFür ... beinormal Der Druck erreicht dann 100° bei ... Für seine Funktionsweise im Großen und Ganzen Größen, Für ...
Wiener Norbert Kybernetik Zweite Auflage Wiener N Kybernetik oder Kontrolle und Kommunikation bei Tieren und Maschinen – 2. Auflage – M Wissenschaft Hauptausgabe der Veröffentlichungen für das Ausland 1983 – 344 S.
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Wiener n Kybernetik oder Kontrolle und Kommunikation bei Tieren und Maschinen – 2. Auflage – m Wissenschaft Hauptredaktion für Veröffentlichungen für das Ausland 1983 – 344 S.
DokumentierenOder vergleichbar ... Für Ausführung normal Denkprozesse. Bei solch Bedingungen ... Größe, aber mit glatter Oberfläche. Andererseits, Für Verbindungsleitungen zwischen verschiedene Windungen Distanz... davon die kleineren Moleküle Mischungsbestandteile...
Ein Beispiel für das einfachste in der Molekularphysik untersuchte System ist Gas. Nach dem statistischen Ansatz werden Gase als Systeme betrachtet, die aus einer sehr großen Anzahl von Partikeln (bis zu 10 26 m –3) bestehen, die sich in ständiger zufälliger Bewegung befinden. In der molekularkinetischen Theorie verwenden sie ideales Gasmodell, wonach angenommen wird, dass:
1) Das Eigenvolumen der Gasmoleküle ist im Vergleich zum Volumen des Behälters vernachlässigbar;
2) es gibt keine Wechselwirkungskräfte zwischen Gasmolekülen;
3) Kollisionen von Gasmolekülen untereinander und mit den Gefäßwänden sind absolut elastisch.
Schätzen wir die Abstände zwischen Molekülen in einem Gas. Unter normalen Bedingungen (Norm: ð=1,03·10 5 Pa; t=0ºС) beträgt die Anzahl der Moleküle pro Volumeneinheit: . Dann ist das durchschnittliche Volumen pro Molekül:
(m 3).
Durchschnittlicher Abstand zwischen Molekülen: 
m. Durchschnittlicher Durchmesser eines Moleküls: d»3·10 -10 m. Die intrinsischen Abmessungen eines Moleküls sind klein im Vergleich zum Abstand zwischen ihnen (10-mal). Folglich sind Teilchen (Moleküle) so klein, dass sie mit materiellen Punkten verglichen werden können.
In einem Gas sind die Moleküle die meiste Zeit so weit voneinander entfernt, dass die Wechselwirkungskräfte zwischen ihnen praktisch Null sind. Das kann man in Betracht ziehen die kinetische Energie von Gasmolekülen ist viel größer als die potentielle Energie, Daher kann Letzteres vernachlässigt werden.
In Momenten kurzfristiger Interaktion ( Kollisionen) Wechselwirkungskräfte können erheblich sein und zu einem Energie- und Impulsaustausch zwischen Molekülen führen. Kollisionen dienen als Mechanismus, durch den ein Makrosystem von einem ihm unter bestimmten Bedingungen zugänglichen Energiezustand in einen anderen übergehen kann.
Das ideale Gasmodell kann bei der Untersuchung realer Gase verwendet werden, da unter nahezu normalen Bedingungen (z. B. Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf, Helium) sowie bei niedrigen Drücken und hohen Temperaturen ihre Die Eigenschaften liegen nahe am idealen Gas.
Der Zustand des Körpers kann sich ändern, wenn er erhitzt, komprimiert oder in seiner Form verändert wird, also wenn sich irgendwelche Parameter ändern. Es gibt Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtszustände des Systems. Gleichgewichtszustand ist ein Zustand, in dem sich alle Systemparameter im Laufe der Zeit nicht ändern (andernfalls ist dies der Fall). Nichtgleichgewichtszustand), und es gibt keine Kräfte, die die Parameter verändern könnten.
Die wichtigsten Parameter des Systemzustands sind die Dichte des Körpers (oder der Kehrwert der Dichte – spezifisches Volumen), Druck und Temperatur. Dichte (R) ist die Masse eines Stoffes pro Volumeneinheit. Druck (R– Kraft, die pro Flächeneinheit eines Körpers wirkt und senkrecht zu dieser Oberfläche gerichtet ist. Unterschied Temperaturen (DT) – ein Maß für die Abweichung von Körpern vom thermischen Gleichgewichtszustand. Es gibt empirische und absolute Temperatur. Empirische Temperatur (T) ist ein Maß für die Abweichung von Körpern vom thermischen Gleichgewichtszustand bei schmelzendem Eis unter dem Druck einer physikalischen Atmosphäre. Die verwendete Maßeinheit ist 1 Grad Celsius(1 o C), was durch die Bedingung bestimmt wird, dass schmelzendem Eis unter Atmosphärendruck 0 o C und kochendem Wasser bei demselben Druck 100 o C zugeordnet werden. Der Unterschied zwischen absoluter und empirischer Temperatur liegt zunächst darin, dass die absolute Temperatur aus der extrem niedrigen Temperatur gemessen wird – Absoluter Nullpunkt, die um 273,16 °C unter der Eisschmelztemperatur liegt
| R= F(V,T). | (6.2.2,b) |
Beachten Sie, dass Jede funktionale Beziehung, die thermodynamische Parameter wie (6.2.2,a) verbindet, wird auch Zustandsgleichung genannt. Die Form der Abhängigkeitsfunktion zwischen den Parametern ((6.2.2,a), (6.2.2,b)) wird für jeden Stoff experimentell ermittelt. Die Zustandsgleichung konnte jedoch bisher nur für Gase im verdünnten Zustand und in näherer Form auch für einige komprimierte Gase ermittelt werden.
Viele Naturphänomene weisen auf die chaotische Bewegung von Mikropartikeln, Molekülen und Atomen der Materie hin. Je höher die Temperatur des Stoffes ist, desto intensiver ist diese Bewegung. Daher ist die Wärme eines Körpers ein Spiegelbild der zufälligen Bewegung seiner Moleküle und Atome, aus denen er besteht.
Der Beweis dafür, dass sich alle Atome und Moleküle eines Stoffes in ständiger und zufälliger Bewegung befinden, kann Diffusion sein – das Durchdringen von Teilchen eines Stoffes in einen anderen (siehe Abb. 20a). Dadurch breitet sich der Geruch auch ohne Luftbewegung schnell im Raum aus. Ein Tropfen Tinte färbt schnell das gesamte Wasserglas gleichmäßig schwarz, obwohl es den Anschein hat, dass die Schwerkraft nur dazu beitragen sollte, das Glas von oben nach unten zu färben. Diffusion lässt sich auch bei Festkörpern nachweisen, wenn diese über längere Zeit fest zusammengepresst werden. Das Diffusionsphänomen zeigt, dass Mikropartikel einer Substanz sich spontan in alle Richtungen bewegen können. Diese Bewegung von Mikropartikeln eines Stoffes sowie seiner Moleküle und Atome wird als thermische Bewegung bezeichnet.
Offensichtlich bewegen sich alle Wassermoleküle im Glas, auch wenn sich kein Tintentropfen darin befindet. Die Diffusion von Tinte macht einfach die thermische Bewegung von Molekülen spürbar. Ein weiteres Phänomen, das es ermöglicht, thermische Bewegungen zu beobachten und sogar ihre Eigenschaften zu bewerten, kann die Brownsche Bewegung sein, die sich auf die chaotische Bewegung kleinster Partikel in einer völlig ruhigen Flüssigkeit bezieht, die durch ein Mikroskop sichtbar ist. Den Namen Brownian erhielt es zu Ehren des englischen Botanikers R. Brown, der 1827 bei der Untersuchung der Pollensporen einer der im Wasser suspendierten Pflanzen mit einem Mikroskop feststellte, dass sie sich kontinuierlich und chaotisch bewegten.
Browns Beobachtung wurde von vielen anderen Wissenschaftlern bestätigt. Es stellte sich heraus, dass die Brownsche Bewegung weder mit Strömungen in der Flüssigkeit noch mit ihrer allmählichen Verdunstung zusammenhängt. Die kleinsten Partikel (sie wurden auch Brownian genannt) verhielten sich, als wären sie lebendig, und dieser „Tanz“ der Partikel beschleunigte sich mit der Erwärmung der Flüssigkeit und mit einer Verringerung der Partikelgröße und verlangsamte sich umgekehrt, wenn Wasser durch ersetzt wurde ein viskoseres Medium. Die Brownsche Bewegung war besonders auffällig, wenn sie in Gas beobachtet wurde, beispielsweise indem man Rauchpartikeln oder Nebeltröpfchen in der Luft folgte. Dieses erstaunliche Phänomen hörte nie auf und konnte so lange beobachtet werden, wie man wollte.
Eine Erklärung der Brownschen Bewegung wurde erst im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts gegeben, als vielen Wissenschaftlern klar wurde, dass die Bewegung eines Brownschen Teilchens durch zufällige Stöße von Molekülen des Mediums (Flüssigkeit oder Gas) verursacht wird, die einer thermischen Bewegung unterliegen ( siehe Abb. 20b). Im Durchschnitt treffen die Moleküle des Mediums aus allen Richtungen mit gleicher Kraft auf ein Brownsches Teilchen. Allerdings heben sich diese Stöße gegenseitig nie vollständig auf und daher variiert die Geschwindigkeit des Brownschen Teilchens zufällig in Größe und Richtung. Daher bewegt sich das Brownsche Teilchen auf einer Zickzackbahn. Darüber hinaus wird seine Bewegung umso deutlicher, je kleiner die Größe und Masse eines Brownschen Teilchens ist.
Im Jahr 1905 entwickelte A. Einstein die Theorie der Brownschen Bewegung und glaubte, dass die Beschleunigung eines Brownschen Teilchens zu einem bestimmten Zeitpunkt von der Anzahl der Kollisionen mit Molekülen des Mediums abhängt, was bedeutet, dass sie von der Anzahl der Moleküle pro Einheit abhängt Volumen des Mediums, d.h. aus Avogadros Nummer. Einstein leitete eine Formel ab, mit der man berechnen konnte, wie sich das mittlere Quadrat der Verschiebung eines Brownschen Teilchens im Laufe der Zeit ändert, wenn man die Temperatur des Mediums, seine Viskosität, die Größe des Teilchens und die Avogadro-Zahl kennt, die still war damals unbekannt. Die Gültigkeit dieser Einstein-Theorie wurde experimentell von J. Perrin bestätigt, der als erster den Wert der Avogadro-Zahl ermittelte. Somit legte die Analyse der Brownschen Bewegung den Grundstein für die moderne molekularkinetische Theorie der Struktur der Materie.
Rezensionsfragen:
· Was ist Diffusion und wie hängt sie mit der thermischen Bewegung von Molekülen zusammen?
· Was nennt man Brownsche Bewegung und ist sie thermisch?
· Wie verändert sich die Natur der Brownschen Bewegung bei Erwärmung?
Reis. 20. (a) – der obere Teil zeigt Moleküle zweier verschiedener Gase, die durch eine Trennwand getrennt sind, die entfernt wird (siehe unterer Teil), wonach die Diffusion beginnt; (b) Im unteren linken Teil befindet sich eine schematische Darstellung eines Brownschen Teilchens (blau), umgeben von Molekülen des Mediums, deren Kollisionen dazu führen, dass sich das Teilchen bewegt (siehe drei Flugbahnen des Teilchens).
§ 21. INTERMOLEKULARE KRÄFTE: STRUKTUR VON GASFÖRMIGEN, FLÜSSIGEN UND FESTEN KÖRPERN
Wir sind daran gewöhnt, dass Flüssigkeit von einem Gefäß in ein anderes gegossen werden kann und Gas schnell das gesamte bereitgestellte Volumen ausfüllt. Wasser kann nur entlang des Flussbettes fließen, und die Luft darüber kennt keine Grenzen. Wenn das Gas nicht versuchen würde, den gesamten Raum um uns herum einzunehmen, würden wir ersticken, weil... Das Kohlendioxid, das wir ausatmen, würde sich in unserer Nähe ansammeln und uns daran hindern, frische Luft einzuatmen. Ja, und aus dem gleichen Grund würden die Autos bald anhalten, denn... Außerdem benötigen sie Sauerstoff, um Treibstoff zu verbrennen.
Warum füllt ein Gas im Gegensatz zu einer Flüssigkeit das gesamte ihm zur Verfügung gestellte Volumen aus? Zwischen allen Molekülen gibt es intermolekulare Anziehungskräfte, deren Größe sehr schnell abnimmt, wenn sich die Moleküle voneinander entfernen, und daher interagieren sie in einem Abstand von mehreren Moleküldurchmessern überhaupt nicht. Es lässt sich leicht zeigen, dass der Abstand zwischen benachbarten Gasmolekülen um ein Vielfaches größer ist als der einer Flüssigkeit. Mithilfe der Formel (19.3) und der Kenntnis der Luftdichte (r=1,29 kg/m3) bei atmosphärischem Druck und ihrer Molmasse (M=0,029 kg/mol) können wir den durchschnittlichen Abstand zwischen Luftmolekülen berechnen, der gleich ist 6.1.10- 9 m, was dem Zwanzigfachen des Abstands zwischen Wassermolekülen entspricht.
Zwischen fast nahe beieinander liegenden Flüssigkeitsmolekülen wirken also Anziehungskräfte, die verhindern, dass diese Moleküle in verschiedene Richtungen streuen. Im Gegenteil, die unbedeutenden Anziehungskräfte zwischen Gasmolekülen sind nicht in der Lage, sie zusammenzuhalten, und daher können sich Gase ausdehnen und das gesamte ihnen zur Verfügung stehende Volumen ausfüllen. Die Existenz intermolekularer Anziehungskräfte kann durch ein einfaches Experiment nachgewiesen werden – indem man zwei Bleistäbe gegeneinander drückt. Wenn die Kontaktflächen ausreichend glatt sind, verkleben die Stäbe und lassen sich nur schwer trennen.
Allerdings können intermolekulare Anziehungskräfte allein nicht alle Unterschiede zwischen den Eigenschaften gasförmiger, flüssiger und fester Stoffe erklären. Warum ist es beispielsweise sehr schwierig, das Volumen einer Flüssigkeit oder eines Feststoffs zu reduzieren, es aber relativ einfach, einen Ballon zu komprimieren? Dies erklärt sich dadurch, dass zwischen Molekülen nicht nur Anziehungskräfte, sondern auch intermolekulare Abstoßungskräfte wirken, die wirken, wenn sich die Elektronenhüllen der Atome benachbarter Moleküle zu überlappen beginnen. Es sind diese Abstoßungskräfte, die verhindern, dass ein Molekül in ein Volumen eindringt, das bereits von einem anderen Molekül besetzt ist.
Wenn keine äußeren Kräfte auf einen flüssigen oder festen Körper einwirken, ist der Abstand zwischen ihren Molekülen so groß (siehe r0 in Abb. 21a), dass die resultierenden Anziehungs- und Abstoßungskräfte gleich Null sind. Versucht man, das Volumen eines Körpers zu verringern, verringert sich der Abstand zwischen den Molekülen und die daraus resultierenden erhöhten Abstoßungskräfte beginnen von der Seite des komprimierten Körpers zu wirken. Im Gegenteil, wenn ein Körper gedehnt wird, sind die auftretenden elastischen Kräfte mit einer relativen Zunahme der Anziehungskräfte verbunden, weil Wenn sich Moleküle voneinander entfernen, nehmen die Abstoßungskräfte viel schneller ab als die Anziehungskräfte (siehe Abb. 21a).
Gasmoleküle befinden sich in Abständen, die zehnmal größer sind als ihre Größe, wodurch diese Moleküle nicht miteinander interagieren und Gase daher viel leichter komprimiert werden als Flüssigkeiten und Feststoffe. Gase haben keine spezifische Struktur und sind eine Ansammlung sich bewegender und kollidierender Moleküle (siehe Abb. 21b).
Eine Flüssigkeit ist eine Ansammlung von Molekülen, die nahezu eng beieinander liegen (siehe Abb. 21c). Durch thermische Bewegung kann ein flüssiges Molekül von Zeit zu Zeit seine Nachbarn wechseln und von einem Ort zum anderen springen. Dies erklärt die Fließfähigkeit von Flüssigkeiten.
Atomen und Molekülen von Festkörpern ist die Fähigkeit entzogen, ihre Nachbarn zu verändern, und ihre thermische Bewegung unterliegt nur geringen Schwankungen relativ zur Position benachbarter Atome oder Moleküle (siehe Abb. 21d). Die Wechselwirkung zwischen Atomen kann dazu führen, dass aus einem Festkörper ein Kristall wird und die darin enthaltenen Atome Positionen an den Stellen des Kristallgitters einnehmen. Da sich die Moleküle fester Körper relativ zu ihren Nachbarn nicht bewegen, behalten diese Körper ihre Form.
Rezensionsfragen:
· Warum ziehen sich Gasmoleküle nicht gegenseitig an?
· Welche Eigenschaften von Körpern bestimmen die intermolekularen Abstoßungs- und Anziehungskräfte?
Wie erklärt man die Fließfähigkeit einer Flüssigkeit?
· Warum behalten alle Festkörper ihre Form?
§ 22. IDEALES GAS. GRUNDGLEICHUNG DER MOLEKULAR-KINETISCHEN THEORIE DER GASE.
Die molekularkinetische Theorie erklärt, dass alle Stoffe in drei Aggregatzuständen existieren können: fest, flüssig und gasförmig. Zum Beispiel Eis, Wasser und Wasserdampf. Plasma wird oft als der vierte Aggregatzustand angesehen.
Aggregatzustände der Materie(aus dem Lateinischen Aggrego– anhängen, verbinden) – Zustände derselben Substanz, deren Übergänge mit einer Änderung ihrer physikalischen Eigenschaften einhergehen. Dies ist die Änderung der Aggregatzustände der Materie.
In allen drei Zuständen unterscheiden sich die Moleküle derselben Substanz nicht voneinander, lediglich ihr Standort, die Art der thermischen Bewegung und die Kräfte der intermolekularen Wechselwirkung ändern sich.
Bewegung von Molekülen in Gasen
In Gasen ist der Abstand zwischen Molekülen und Atomen meist viel größer als die Größe der Moleküle und die Anziehungskräfte sind sehr gering. Daher haben Gase keine eigene Form und kein konstantes Volumen. Gase lassen sich leicht komprimieren, da auch die Abstoßungskräfte über große Entfernungen gering sind. Gase haben die Eigenschaft, sich unbegrenzt auszudehnen und das gesamte ihnen zur Verfügung stehende Volumen auszufüllen. Gasmoleküle bewegen sich mit sehr hoher Geschwindigkeit, kollidieren miteinander und prallen in verschiedene Richtungen voneinander ab. Es entstehen zahlreiche Einwirkungen von Molekülen auf die Gefäßwände Gasdruck.
Bewegung von Molekülen in Flüssigkeiten
In Flüssigkeiten schwingen Moleküle nicht nur um die Gleichgewichtslage, sondern machen auch Sprünge von einer Gleichgewichtslage zur nächsten. Diese Sprünge treten periodisch auf. Das Zeitintervall zwischen solchen Sprüngen wird aufgerufen durchschnittliche Zeit des sesshaften Lebens(oder durchschnittliche Entspannungszeit) und wird mit dem Buchstaben ? bezeichnet. Mit anderen Worten: Die Relaxationszeit ist die Zeit der Schwingungen um eine bestimmte Gleichgewichtsposition. Bei Raumtemperatur beträgt diese Zeit durchschnittlich 10 -11 s. Die Zeit einer Schwingung beträgt 10 -12 ... 10 -13 s.
Mit steigender Temperatur verkürzt sich die Zeit der sesshaften Lebensweise. Der Abstand zwischen den Molekülen einer Flüssigkeit ist kleiner als die Größe der Moleküle, die Partikel liegen nahe beieinander und die intermolekulare Anziehung ist stark. Allerdings ist die Anordnung der Flüssigkeitsmoleküle im gesamten Volumen nicht streng geordnet.
Flüssigkeiten behalten wie Feststoffe ihr Volumen, haben aber keine eigene Form. Daher nehmen sie die Form des Gefäßes an, in dem sie sich befinden. Die Flüssigkeit hat folgende Eigenschaften: Flüssigkeit. Dank dieser Eigenschaft widersteht die Flüssigkeit einer Formänderung nicht, wird leicht komprimiert und ihre physikalischen Eigenschaften sind in allen Richtungen innerhalb der Flüssigkeit gleich (Isotropie von Flüssigkeiten). Die Natur der molekularen Bewegung in Flüssigkeiten wurde erstmals vom sowjetischen Physiker Jakow Iljitsch Frenkel (1894 – 1952) festgestellt.
Bewegung von Molekülen in Festkörpern
Die Moleküle und Atome eines Festkörpers sind in einer bestimmten Reihenfolge und Form angeordnet Kristallgitter. Solche Feststoffe nennt man kristallin. Atome führen Schwingungsbewegungen um die Gleichgewichtsposition aus und die Anziehung zwischen ihnen ist sehr stark. Daher behalten Feststoffe unter normalen Bedingungen ihr Volumen und haben ihre eigene Form.
Physik
Wechselwirkung zwischen Atomen und Molekülen der Materie. Struktur fester, flüssiger und gasförmiger Körper
Zwischen den Molekülen eines Stoffes wirken gleichzeitig anziehende und abstoßende Kräfte. Diese Kräfte hängen weitgehend von den Abständen zwischen den Molekülen ab.
Experimentellen und theoretischen Studien zufolge sind intermolekulare Wechselwirkungskräfte umgekehrt proportional zur n-ten Potenz des Abstands zwischen Molekülen:
wobei für Anziehungskräfte n = 7 und für Abstoßungskräfte gilt.
Die Wechselwirkung zweier Moleküle kann anhand einer grafischen Darstellung der Projektion der resultierenden Anziehungs- und Abstoßungskräfte von Molekülen auf den Abstand r zwischen ihren Zentren beschrieben werden. Richten wir die r-Achse vom Molekül 1, dessen Mittelpunkt mit dem Koordinatenursprung übereinstimmt, auf den entfernten Mittelpunkt des Moleküls 2 (Abb. 1).
Dann ist die Projektion der Abstoßungskraft von Molekül 2 von Molekül 1 auf die r-Achse positiv. Die Projektion der Anziehungskraft von Molekül 2 auf Molekül 1 wird negativ sein.
Abstoßende Kräfte (Abb. 2) sind auf kurzen Distanzen viel größer als anziehende Kräfte, nehmen aber mit zunehmendem r viel schneller ab. Auch die Anziehungskräfte nehmen mit zunehmendem r rapide ab, sodass ab einem gewissen Abstand die Wechselwirkung der Moleküle vernachlässigt werden kann. Der größte Abstand rm, bei dem Moleküle noch interagieren, wird als molekularer Wirkungsradius bezeichnet 
.
Die Abstoßungskräfte sind gleich groß wie die Anziehungskräfte.
Der Abstand entspricht der stabilen Gleichgewichtsrelativposition der Moleküle.
In verschiedenen Aggregatzuständen eines Stoffes ist der Abstand zwischen seinen Molekülen unterschiedlich. Daher der Unterschied in der Kraftwechselwirkung von Molekülen und ein signifikanter Unterschied in der Art der Bewegung von Molekülen in Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen.
In Gasen sind die Abstände zwischen den Molekülen um ein Vielfaches größer als die Größe der Moleküle selbst. Dadurch sind die Wechselwirkungskräfte zwischen Gasmolekülen gering und die kinetische Energie der thermischen Bewegung der Moleküle übersteigt die potentielle Energie ihrer Wechselwirkung bei weitem. Jedes Molekül bewegt sich mit enormen Geschwindigkeiten (Hunderte von Metern pro Sekunde) frei von anderen Molekülen und ändert seine Richtung und sein Geschwindigkeitsmodul, wenn es mit anderen Molekülen kollidiert. Die freie Weglänge von Gasmolekülen hängt vom Druck und der Temperatur des Gases ab. Unter normalen Bedingungen.
In Flüssigkeiten ist der Abstand zwischen Molekülen viel kleiner als in Gasen. Die Wechselwirkungskräfte zwischen Molekülen sind groß und die kinetische Energie der Bewegung der Moleküle entspricht der potentiellen Energie ihrer Wechselwirkung, wodurch die Moleküle der Flüssigkeit um eine bestimmte Gleichgewichtslage schwingen und dann abrupt in eine neue springen Gleichgewichtslagen nach sehr kurzer Zeit, was zur Fließfähigkeit der Flüssigkeit führt. Daher führen Moleküle in einer Flüssigkeit hauptsächlich Schwingungs- und Translationsbewegungen aus. In Festkörpern sind die Wechselwirkungskräfte zwischen Molekülen so stark, dass die kinetische Bewegungsenergie der Moleküle viel geringer ist als die potentielle Energie ihrer Wechselwirkung. Moleküle führen nur Schwingungen mit kleiner Amplitude um eine bestimmte konstante Gleichgewichtsposition aus – einen Knotenpunkt des Kristallgitters.
Dieser Abstand kann durch Kenntnis der Dichte der Substanz und der Molmasse abgeschätzt werden. Konzentration – Die Anzahl der Partikel pro Volumeneinheit hängt durch die Beziehung mit der Dichte, der Molmasse und der Avogadro-Zahl zusammen.
