اجازه دهید در نظر بگیریم که چگونه پیش بینی نیروی برهمکنش حاصل بین آنها بر روی خط مستقیمی که مراکز مولکول ها را به هم متصل می کند بسته به فاصله بین مولکول ها تغییر می کند. اگر مولکول ها در فواصل چندین برابر بزرگتر از اندازه خود قرار گیرند، نیروهای برهمکنش بین آنها عملاً هیچ تأثیری ندارند. نیروهای برهمکنش بین مولکول ها کوتاه برد هستند.
در فواصل بیش از 2-3 قطر مولکولی، نیروی دافعه عملاً صفر است. فقط نیروی جاذبه قابل توجه است. با کاهش فاصله، نیروی جاذبه افزایش می یابد و در همان زمان نیروی دافعه شروع به تأثیر می کند. هنگامی که لایه های الکترونی مولکول ها شروع به همپوشانی می کنند، این نیرو خیلی سریع افزایش می یابد.
شکل 2.10 به صورت گرافیکی وابستگی طرح ریزی را نشان می دهد اف r نیروهای برهمکنش مولکول ها در فاصله بین مراکز آنها. در فاصله r 0، تقریبا برابر با مجموع شعاع های مولکولی، اف r = 0 ، از آنجایی که نیروی جاذبه از نظر قدر با نیروی دافعه برابر است. در r > r 0 نیروی جاذبه بین مولکول ها وجود دارد. نیرویی که بر مولکول سمت راست وارد می شود منفی است. در r < r 0 یک نیروی دافعه با مقدار طرح ریزی مثبت وجود دارد اف r .
منشا نیروهای الاستیک
وابستگی نیروهای برهمکنش بین مولکول ها به فاصله بین آنها ظاهر نیروی الاستیک را در هنگام فشرده سازی و کشش اجسام توضیح می دهد. اگر سعی کنید مولکول ها را به فاصله کمتر از r0 نزدیک کنید، نیرویی شروع به عمل می کند که مانع از نزدیک شدن می شود. برعکس، زمانی که مولکول ها از یکدیگر دور می شوند، نیروی جاذبه ای عمل می کند و پس از قطع تأثیر خارجی، مولکول ها را به موقعیت اصلی خود باز می گرداند.
با جابجایی کوچک مولکول ها از موقعیت های تعادلی، نیروهای جاذبه یا دافعه به صورت خطی با افزایش جابجایی افزایش می یابد. در یک منطقه کوچک، منحنی را می توان یک بخش مستقیم در نظر گرفت (بخش ضخیم شده منحنی در شکل 2.10). به همین دلیل است که در تغییر شکل‌های کوچک، قانون هوک معتبر است که بر اساس آن نیروی الاستیک با تغییر شکل متناسب است. در جابجایی های مولکولی بزرگ، قانون هوک دیگر معتبر نیست.
از آنجایی که با تغییر شکل جسم، فاصله بین همه مولکول‌ها تغییر می‌کند، لایه‌های مجاور مولکول‌ها بخش ناچیزی از تغییر شکل کل را تشکیل می‌دهند. بنابراین، قانون هوک در تغییر شکل های میلیون ها برابر بزرگتر از اندازه مولکول ها ارضا می شود.
میکروسکوپ نیروی اتمی
دستگاه میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بر اساس عمل نیروهای دافعه بین اتم ها و مولکول ها در فواصل کوتاه است. این میکروسکوپ بر خلاف میکروسکوپ تونلی به شما امکان می دهد تصاویری از سطوحی که جریان الکتریکی را هدایت نمی کنند به دست آورید. به جای نوک تنگستن، AFM از قطعه کوچکی از الماس استفاده می کند که به اندازه اتمی تیز شده است. این قطعه بر روی یک نگهدارنده فلزی نازک ثابت می شود. با نزدیک شدن نوک به سطح مورد مطالعه، ابرهای الکترونی اتم های الماس و سطح شروع به همپوشانی می کنند و نیروهای دافعه ایجاد می شوند. این نیروها نوک نوک الماس را منحرف می کنند. انحراف با استفاده از پرتو لیزر منعکس شده از آینه نصب شده بر روی نگهدارنده ثبت می شود. پرتو بازتابی یک دستکاری کننده پیزوالکتریک را به حرکت در می‌آورد، شبیه به دستکاری‌کننده میکروسکوپ تونلی. مکانیسم بازخورد تضمین می کند که ارتفاع سوزن الماس بالای سطح به گونه ای باشد که خم صفحه نگهدارنده بدون تغییر باقی بماند.
در شکل 2.11 یک تصویر AFM از زنجیره های پلیمری اسید آمینه آلانین را مشاهده می کنید. هر غده نشان دهنده یک مولکول اسید آمینه است.
در حال حاضر، میکروسکوپ‌های اتمی ساخته شده‌اند که طراحی آنها بر اساس عمل نیروهای جاذبه مولکولی در فواصل چندین برابر بزرگتر از اندازه یک اتم است. این نیروها تقریباً 1000 برابر کمتر از نیروهای دافعه در AFM هستند. بنابراین برای ثبت نیروها از سیستم سنجش پیچیده تری استفاده می شود.
اتم ها و مولکول ها از ذرات باردار الکتریکی تشکیل شده اند. به دلیل اعمال نیروهای الکتریکی در فواصل کوتاه، مولکول ها جذب می شوند، اما زمانی که لایه های الکترونی اتم ها روی هم قرار می گیرند، شروع به دفع می کنند.
مایعات، اجسام آمورف و کریستالی
گازها و مایعات
گازها، مایعات و جامدات کریستالی
تقریباً برابر با قطر مولکول است
کوچکتر از قطر مولکول
تقریباً 10 برابر قطر مولکول
بستگی به دمای گاز دارد
مایعات
اجسام کریستالی
اجسام بی شکل
فقط مدل های ساختار گازی
تنها مدل هایی از ساختار اجسام آمورف
مدل های ساختار گازها و مایعات
مدل های ساختار گازها، مایعات و جامدات
فاصله بین مولکول ها افزایش می یابد
مولکول ها شروع به جذب یکدیگر می کنند
نظم در آرایش مولکول ها افزایش می یابد
فاصله بین مولکول ها کاهش می یابد
تغییر نکرده است
5 برابر افزایش یافت
5 برابر کاهش یافته است
با ریشه پنج افزایش یافته است
فاصله بین مولکول ها با اندازه مولکول ها (در شرایط عادی) قابل مقایسه است.
در گازها در شرایط عادی، میانگین فاصله بین مولکول ها برابر است
کمترین نظم در آرایش ذرات مشخصه است
فاصله بین ذرات همسایه ماده به طور متوسط چندین برابر بزرگتر از اندازه خود ذرات است. این عبارت با مدل مطابقت دارد
در حین انتقال آب از حالت مایع به حالت کریستالی
در فشار ثابت، غلظت مولکول های گاز 5 برابر افزایش یافت، اما جرم آن تغییر نکرد. میانگین انرژی جنبشی حرکت انتقالی مولکول های گاز
جدول نقطه ذوب و جوش برخی از مواد را نشان می دهد:
ماده | دمای جوش | ماده | دمای ذوب |
نفتالین |
عبارت صحیح را انتخاب کنید.
نقطه ذوب جیوه بالاتر از نقطه جوش اتر است
نقطه جوش الکل کمتر از نقطه ذوب جیوه است
نقطه جوش الکل بالاتر از نقطه ذوب نفتالین است
نقطه جوش اتر کمتر از نقطه ذوب نفتالین است
دمای جامد 17 درجه سانتیگراد کاهش یافت. در مقیاس دمای مطلق، این تغییر بود
1) 290 K 2) 256 K 3) 17 K 4) 0 K
9. ظرفی با حجم ثابت حاوی گاز ایده آل به مقدار 2 مول است. وقتی 1 مول گاز از ظرف آزاد می شود به طوری که فشار گاز بر روی دیواره های ظرف 2 برابر افزایش می یابد، دمای مطلق یک ظرف دارای گاز چگونه باید تغییر کند؟
1) افزایش 2 برابر 3) افزایش 4 برابر
2) کاهش 2 برابر 4) کاهش 4 برابر
10. در دمای T و فشار p، یک مول از یک گاز ایده آل حجم V را اشغال می کند. حجم همان گاز، در فشار 2p و دمای 2T، به مقدار 2 مول چقدر است؟
1) 4 ولت 2) 2 ولت 3) ولت 4) 8 ولت
11. دمای هیدروژن گرفته شده به مقدار 3 مول در ظرف برابر با T است. دمای اکسیژن به مقدار 3 مول در ظرفی با همان حجم و فشار یکسان چقدر است؟
1) T 2) 8T 3) 24 T 4) T/8
12. یک گاز ایده آل در یک مخزن بسته شده با پیستون وجود دارد. نموداری از وابستگی فشار گاز به دما با تغییر حالت آن در شکل ارائه شده است. کدام حالت گاز مربوط به کوچکترین حجم است؟
1) الف 2) ب 3) ج 4) د
13. ظرفی با حجم ثابت حاوی گاز ایده آل است که جرم آن متفاوت است. نمودار روند تغییر حالت گاز را نشان می دهد. جرم گاز در کدام نقطه از نمودار بیشتر است؟
1) الف 2) ب 3) ج 4) د
14. در همان دما، بخار اشباع در ظرف بسته با بخار غیراشباع در همان ظرف متفاوت است.
1) فشار
2) سرعت حرکت مولکول ها
3) انرژی متوسط حرکت بی نظم مولکول ها
4) عدم وجود گازهای خارجی
15. کدام نقطه از نمودار با حداکثر فشار گاز مطابقت دارد؟
نمی توان پاسخ دقیقی داد
17. بالون با حجم 2500 متر مکعب با جرم پوسته 400 کیلوگرم در قسمت پایین سوراخی دارد که هوای بالون از طریق آن توسط مشعل گرم می شود. هوای بالون باید تا چه حد حداقل دمایی گرم شود تا بالون همراه با بار (سبد و هوانورد) به وزن 200 کیلوگرم بلند شود؟ دمای هوای محیط 7ºС، چگالی آن 1.2 کیلوگرم بر متر مکعب است. پوسته توپ غیر قابل امتداد در نظر گرفته می شود.
MCT و ترمودینامیک
MCT و ترمودینامیک
برای این بخش، هر گزینه شامل پنج کار با یک انتخاب بود
پاسخی که 4 مورد آن پایه و 1 پیشرفته است. بر اساس نتایج امتحانات
عناصر محتوایی زیر آموخته شد:
کاربرد معادله مندلیف-کلاپیرون;
وابستگی فشار گاز به غلظت مولکول ها و دما؛
مقدار گرما در هنگام گرمایش و سرمایش (محاسبه)؛
ویژگی های انتقال حرارت؛
رطوبت نسبی هوا (محاسبه)؛
کار در ترمودینامیک (گراف)؛
کاربرد معادله گاز حالت.
در میان وظایف سطح پایه، سؤالات زیر مشکلاتی را ایجاد کردند:
1) تغییر در انرژی داخلی در فرآیندهای مختلف ایزو (مثلاً با
افزایش ایزوکوریک در فشار) - 50٪ تکمیل.
2) نمودارهای فرآیند ایزو - 56٪.
مثال 5.
جرم ثابت یک گاز ایده آل در فرآیند نشان داده شده دخیل است
روی تصویر بالاترین فشار گاز در فرآیند به دست می آید
1) در نقطه 1
2) در کل بخش 1-2
3) در نقطه 3
4) در کل بخش 2-3
پاسخ 1
3) تعیین رطوبت هوا - 50٪. این وظایف حاوی یک عکس بود
روان‌سنج، که بر اساس آن لازم بود خوانش‌های خشک و مرطوب انجام شود
دماسنج، و سپس رطوبت هوا را با استفاده از قطعه تعیین کنید
جدول روان سنجی ارائه شده در تکلیف.
4) کاربرد قانون اول ترمودینامیک. این وظایف بیشتر از همه بود
مشکل در میان وظایف سطح پایه برای این بخش - 45٪. اینجا
استفاده از نمودار و تعیین نوع ایزوفرایند ضروری بود
(یا ایزوترم یا ایزوکور استفاده شد) و مطابق با این
یکی از پارامترها را بر اساس پارامتر دیگر تعیین کنید.
در میان وظایف سطح پیشرفته، مشکلات محاسباتی ارائه شد
استفاده از معادله حالت گاز که به طور متوسط 54% تکمیل شد.
دانش آموزان و همچنین وظایفی که قبلاً برای تعیین تغییرات استفاده شده بودند
پارامترهای یک گاز ایده آل در یک فرآیند دلخواه با موفقیت با آنها برخورد می کند
فقط گروهی از فارغ التحصیلان قوی بودند و میانگین میزان تکمیل 45٪ بود.
یکی از این وظایف در زیر آورده شده است.
مثال 6
یک گاز ایده آل در یک مخزن بسته شده توسط پیستون وجود دارد. روند
تغییرات در حالت گاز در نمودار نشان داده شده است (شکل را ببینید). چگونه
آیا حجم گاز در طول انتقال از حالت A به حالت B تغییر کرده است؟
1) همیشه افزایش یافته است
2) همیشه کاهش یافته است
3) ابتدا افزایش یافته، سپس کاهش یافته است
4) ابتدا کاهش یافته، سپس افزایش یافته است
پاسخ 1
انواع فعالیت ها کمیت
وظایف %
عکس 2 10-12 25.0-30.0
4. فیزیک
4.1. ویژگی های مواد اندازه گیری کنترلی در فیزیک
2007
کار آزمون برای آزمون یکپارچه دولتی در سال 1386 داشت
همان ساختار دو سال گذشته این شامل 40 وظیفه بود،
از نظر شکل ارائه و سطح پیچیدگی متفاوت است. در قسمت اول کار
30 کار چند گزینه ای گنجانده شده بود که هر کار با آن همراه بود
چهار گزینه پاسخ که فقط یکی از آنها صحیح بود. قسمت دوم شامل 4 بود
تکالیف پاسخ کوتاه آنها بعد از حل مسائل محاسباتی بودند
که مستلزم آن بود که پاسخ به صورت عدد داده شود. بخش سوم امتحان
کار - اینها 6 مشکل محاسباتی است که لازم بود یک کامل برای آنها آورده شود
راه حل دقیق کل زمان انجام کار 210 دقیقه بود.
کدکننده عناصر و مشخصات محتوای آموزشی
اوراق امتحانی بر اساس حداقل اجباری گردآوری شد
1999 شماره 56) و مؤلفه فدرال استاندارد ایالتی را در نظر گرفت
تحصیلات متوسطه (کامل) فیزیک سطح تخصصی (حکم وزارت دفاع مورخ 5).
مارس 2004 شماره 1089). کدکننده عنصر محتوا مطابق با آن تغییری نکرده است
در مقایسه با سال 2006 و تنها شامل آن دسته از عناصری بود که به طور همزمان بودند
هر دو در مؤلفه فدرال استاندارد ایالتی وجود دارد
(سطح نمایه، 2004)، و در حداقل محتوای اجباری
آموزش و پرورش 1999
در مقایسه با کنترل مواد اندازه گیری سال 2006 در گزینه ها
در آزمون یکپارچه دولتی سال 2007 دو تغییر ایجاد شد. اولین مورد از اینها توزیع مجدد بود
تکالیف قسمت اول کار بر اساس موضوع. بدون توجه به سختی
(سطوح پایه یا پیشرفته)، ابتدا تمام وظایف مکانیک دنبال شد، سپس
در MCT و ترمودینامیک، الکترودینامیک و در نهایت، فیزیک کوانتومی. دومین
این تغییر مربوط به معرفی هدفمند تست وظایف بود
شکل گیری مهارت های روش شناختی در سال 2007، وظایف A30 مهارت ها را آزمایش کردند
تجزیه و تحلیل نتایج مطالعات تجربی، بیان شده در فرم
جداول یا گرافیک و همچنین ساخت نمودارها بر اساس نتایج آزمایش. انتخاب
تکالیف خط A30 بر اساس نیاز به تأیید در این مورد انجام شد
مجموعه ای از گزینه ها برای یک نوع فعالیت و بر این اساس بدون توجه به
وابستگی موضوعی یک کار خاص
برگه امتحان شامل وظایف مقدماتی، پیشرفته بود
و درجه سختی بالا تکالیف سطح پایه بیشترین تسلط را آزمایش کردند
مفاهیم و قوانین فیزیکی مهم وظایف سطح بالاتر کنترل شد
توانایی استفاده از این مفاهیم و قوانین برای تجزیه و تحلیل فرآیندهای پیچیده تر یا
توانایی حل مسائل مربوط به اعمال یک یا دو قانون (فرمول) با توجه به هر یک از آنها
سرفصل های درس فیزیک مدرسه وظایف سطح بالایی از پیچیدگی محاسبه می شود
وظایفی که نشان دهنده سطح الزامات آزمون ورودی دانشگاه ها و
نیاز به استفاده از دانش از دو یا سه بخش فیزیک به طور همزمان در اصلاح شده یا
وضعیت جدید
KIM 2007 شامل وظایفی بر روی تمام محتوای اصلی بود
بخش های درس فیزیک:
1) "مکانیک" (سینماتیک، دینامیک، استاتیک، قوانین بقای در مکانیک،
ارتعاشات و امواج مکانیکی)؛
2) «فیزیک مولکولی. ترمودینامیک"؛
3) "الکترودینامیک" (الکترواستاتیک، جریان مستقیم، میدان مغناطیسی،
القای الکترومغناطیسی، نوسانات و امواج الکترومغناطیسی، اپتیک).
4) "فیزیک کوانتومی" (عناصر STR، دوگانگی موج - ذره، فیزیک
اتم، فیزیک هسته اتم).
جدول 4.1 توزیع وظایف را در هر بلوک محتوا نشان می دهد
از قسمت هایی از برگه امتحانی
جدول 4.1
بسته به نوع وظایف
همه کار
(با انتخاب
(با مختصر
وظایف ٪ کمیت
وظایف ٪ کمیت
وظایف %
1 مکانیک 11-131 27.5-32.5 9-10 22.5-25.0 1 2.5 1-2 2.5-5.0
2 MCT و ترمودینامیک 8-10 20.0-25.0 6-7 15.0-17.5 1 2.5 1-2 2.5-5.0
3 الکترودینامیک 12-14 30.0-35.5 9-10 22.5-15.0 2 5.0 2-3 5.0-7.5
4 فیزیک کوانتومی و
STO 6-8 15.0-20.0 5-6 12.5-15.0 – – 1-2 2.5-5.0
جدول 4.2 توزیع وظایف را در بلوک های محتوا نشان می دهد
بسته به سطح سختی
جدول4.2
توزیع تکالیف بر اساس بخش های درس فیزیک
بسته به سطح دشواری
همه کار
یک سطح پایه از
(با انتخاب
مرتفع
(با انتخاب پاسخ
و کوتاه
سطح بالا
(با گسترش یافته
بخش پاسخ)
وظایف ٪ کمیت
وظایف ٪ کمیت
وظایف ٪ کمیت
وظایف %
1 مکانیک 11-13 27.5-32.5 7-8 17.5-20.0 3 7.5 1-2 2.5-5.0
2 MCT و ترمودینامیک 8-10 20.0-25.0 5-6 12.5-15.0 2 5.0 1-2 2.5-5.0
3 الکترودینامیک 12-14 30.0-35.5 7-8 17.5-20.0 4 10.0 2-3 5.0-7.5
4 فیزیک کوانتومی و
STO 6-8 15.0-20.0 4-5 10.0-12.5 1 2.5 1-2 2.5-5.0
هنگام توسعه محتوای مقاله امتحان، ما را در نظر گرفتیم
نیاز به آزمون تسلط بر انواع مختلف فعالیت ها. که در آن
وظایف برای هر یک از سری گزینه ها با در نظر گرفتن توزیع بر اساس نوع انتخاب شدند
فعالیت های ارائه شده در جدول 4.3.
1 تغییر در تعداد وظایف هر مبحث به دلیل موضوعات مختلف وظایف پیچیده C6 و
وظایف A30، آزمون مهارت های روش شناختی بر اساس مواد از شاخه های مختلف فیزیک، در
سری های مختلف گزینه ها
جدول4.3
توزیع وظایف بر اساس نوع فعالیت
انواع فعالیت ها کمیت
وظایف %
1 درک معنای فیزیکی مدل ها، مفاهیم، کمیت ها 4-5 10.0-12.5
2 پدیده های فیزیکی را توضیح دهید، تأثیر متفاوت را تشخیص دهید
عوامل بروز پدیده ها، تجلی پدیده ها در طبیعت یا
استفاده از آنها در وسایل فنی و زندگی روزمره
3 قوانین فیزیک (فرمول ها) را برای تجزیه و تحلیل فرآیندها اعمال کنید
سطح کیفیت 6-8 15.0-20.0
4 قوانین فیزیک (فرمول ها) را برای تجزیه و تحلیل فرآیندها اعمال کنید
سطح محاسبه شده 10-12 25.0-30.0
5 تجزیه و تحلیل نتایج مطالعات تجربی 1-2 2.5-5.0
6 تجزیه و تحلیل اطلاعات به دست آمده از نمودارها، جداول، نمودارها،
عکس 2 10-12 25.0-30.0
7 حل مسائل سطوح مختلف پیچیدگی 13-14 32.5-35.0
تمام وظایف بخش اول و دوم کار امتحانی در 1 ارزیابی شد
نمره اولیه راه حل مشکلات در بخش سوم (C1-C6) توسط دو متخصص بررسی شد
مطابق با معیارهای ارزیابی عمومی با در نظر گرفتن صحت و
کامل بودن پاسخ حداکثر امتیاز برای تمام وظایف با پاسخ دقیق 3 بود
نکته ها. اگر دانش آموز حداقل 2 امتیاز برای آن کسب می کرد، مشکل حل شده تلقی می شد.
بر اساس امتیازی که برای انجام کلیه تکالیف امتحانی تعلق می گیرد
کار، به امتیازات "آزمون" در مقیاس 100 امتیازی و به نمرات ترجمه شد
در مقیاس پنج درجه ای جدول 4.4 روابط بین اولیه،
نمرات آزمون با استفاده از یک سیستم پنج امتیازی در طول سه سال گذشته.
جدول4.4
نسبت امتیاز اولیه, نمرات آزمون و نمرات مدرسه
سال، امتیاز 2 3 4 5
2007 اولیه 0-11 12-22 23-35 36-52
تست 0-32 33-51 52-68 69-100
2006 ابتدایی 0-9 10-19 20-33 34-52
تست 0-34 35-51 52-69 70-100
2005 اولیه 0-10 11-20 21-35 36-52
تست 0-33 34-50 51-67 68-100
مقایسه مرزهای نمرات ابتدایی نشان می دهد که امسال شرایط
کسب نمرات مربوطه در مقایسه با سال 2006 سختگیرانه تر بود، اما
تقریباً با شرایط سال 2005 مطابقت داشت. این به این دلیل بود که در گذشته
سال نه تنها کسانی که قصد ورود به دانشگاه را داشتند در آزمون یکپارچه فیزیک شرکت کردند
در نمایه مربوطه، بلکه تقریباً 20٪ از دانش آموزان (از تعداد کل شرکت کنندگان در آزمون)،
که فیزیک را در سطح پایه خوانده اند (برای آنها این امتحان تصمیم گرفته شد
منطقه اجباری).
در مجموع، 40 گزینه برای امتحان در سال 2007 آماده شد.
که پنج سری 8 گزینه ای بودند که بر اساس طرح های مختلف ایجاد شدند.
مجموعه ای از گزینه ها در عناصر و انواع محتوای کنترل شده متفاوت بود
فعالیت هایی برای یک ردیف از وظایف، اما به طور کلی همه آنها تقریباً داشتند
2 در این مورد، منظور ما شکل اطلاعات ارائه شده در متن کار یا عوامل حواس پرتی است.
بنابراین، یک کار می تواند دو نوع فعالیت را آزمایش کند.
همان سطح سختی متوسط و مطابق با برنامه امتحانی
کار ارائه شده در پیوست 4.1.
4.2. ویژگی های آزمون دولتی واحد در شرکت کنندگان فیزیک2007 از سال
تعداد شرکت کنندگان در آزمون یکپارچه دولتی فیزیک امسال 70052 نفر بود که این تعداد
به طور قابل توجهی کمتر از سال قبل و تقریباً مطابق با شاخص ها است
2005 (به جدول 4.5 مراجعه کنید). تعداد مناطقی که فارغ التحصیلان در آزمون یکپارچه دولتی شرکت کردند
فیزیک، به 65 افزایش یافت. تعداد فارغ التحصیلانی که فیزیک را در قالب انتخاب کردند
آزمون یکپارچه دولتی برای مناطق مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است: از 5316 نفر. در جمهوری
تاتارستان تا 51 نفر در منطقه خودمختار ننتس. به عنوان درصدی از
به تعداد کل فارغ التحصیلان، تعداد شرکت کنندگان در آزمون یکپارچه دولتی در رشته فیزیک از
0.34 درصد در مسکو تا 19.1 درصد در منطقه سامارا.
جدول4.5
تعداد شرکت کنندگان در آزمون
سال شماره دختران پسر
مناطق
تعداد شرکت کنندگان % تعداد %
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
امتحان فیزیک عمدتاً توسط مردان جوان و فقط یک چهارم انتخاب می شود
از تعداد کل شرکت کنندگان دخترانی هستند که ادامه را انتخاب کرده اند
دانشگاه های آموزشی با مشخصات فیزیکی و فنی.
توزیع شرکت کنندگان در آزمون بر اساس دسته بندی تقریباً سال به سال بدون تغییر باقی می ماند.
انواع سکونتگاه ها (به جدول 4.6 مراجعه کنید). تقریبا نیمی از فارغ التحصیلانی که گرفتند
آزمون یکپارچه دولتی در فیزیک، در شهرهای بزرگ زندگی می کند و تنها 20٪ دانش آموزانی هستند که تکمیل شده اند
مدارس روستایی
جدول4.6
توزیع شرکت کنندگان در آزمون بر اساس نوع شهرک, که در آن
موسسات آموزشی آنها واقع شده است
تعداد آزمون شوندگان درصد
نوع محل امتحان شوندگان
سکونتگاه روستایی (روستا،
روستا، مزرعه، و غیره) 13,767 18,107 14,281 20.0 20.0 20.4
سکونتگاه شهری
(روستای کارگری، روستای شهری
نوع و غیره)
4 780 8 325 4 805 6,9 9,2 6,9
شهر با جمعیت کمتر از 50 هزار نفر 7,427 10,810 7,965 10.8 12.0 11.4
شهر با جمعیت 50-100 هزار نفر 6,063 8,757 7,088 8.8 9.7 10.1
شهر با جمعیت 100-450 هزار نفر 16,195 17,673 14,630 23.5 19.5 20.9
شهر با جمعیت 450-680 هزار نفر 7,679 11,799 7,210 11.1 13.1 10.3
شهری با بیش از 680 هزار نفر جمعیت.
افراد 13,005 14,283 13,807 18.9 15.8 19.7
سن پترزبورگ – 72 7 – 0.1 0.01
مسکو – 224 259 – 0.2 0.3
بدون داده – 339 – – 0.4 –
مجموع 68,916 90,389 70,052 100% 100% 100%
3 در سال 1385 در یکی از مناطق، آزمون ورودی دانشگاه ها در رشته فیزیک فقط در
فرمت آزمون دولتی یکپارچه این منجر به افزایش قابل توجهی در تعداد شرکت کنندگان در آزمون یکپارچه دولتی شد.
ترکیب شرکت کنندگان در آزمون بر اساس نوع تحصیلات تقریباً بدون تغییر باقی می ماند.
موسسات (جدول 4.7 را ببینید). مانند سال گذشته، اکثریت قریب به اتفاق
از کسانی که مورد آزمایش قرار گرفتند از موسسات آموزش عمومی فارغ التحصیل شدند و تنها حدود 2٪
فارغ التحصیلان از مؤسسات آموزشی ابتدایی یا به امتحان آمدند
آموزش متوسطه حرفه ای
جدول4.7
توزیع شرکت کنندگان در آزمون بر اساس نوع موسسه آموزشی
عدد
معاینه شوندگان
درصد
نوع موسسه آموزشی آزمون شوندگان
2006 جی. 2007 جی. 2006 جی. 2007 جی.
موسسات آموزشی عمومی 86,331 66,849 95.5 95.4
آموزش عمومی عصر (شیفتی).
مؤسسات 487 369 0.5 0.5
مدرسه شبانه روزی آموزش عمومی،
مدرسه کادت، مدرسه شبانه روزی با
آموزش اولیه پرواز
1 144 1 369 1,3 2,0
موسسات آموزشی ابتدایی و
آموزش متوسطه حرفه ای 1,469 1,333 1.7 1.9
بدون داده 958 132 1.0 0.2
مجموع: 90,389 70,052 100% 100%
4.3. نتایج اصلی برگه امتحانی فیزیک
به طور کلی نتایج کار آزمون در سال 1386 بود
کمی بالاتر از نتایج سال گذشته است، اما تقریبا در همان سطح است
ارقام مربوط به سال قبل جدول 4.8 نتایج آزمون دولتی واحد فیزیک در سال 2007 را نشان می دهد.
در یک مقیاس پنج نقطه ای، و در جدول 4.9 و شکل. 4.1 - بر اساس نمرات آزمون 100-
مقیاس نقطه ای برای وضوح مقایسه، نتایج در مقایسه با
دو سال قبل
جدول4.8
توزیع شرکت کنندگان در آزمون بر اساس سطح
آماده سازی(درصد از کل)
سال "2" علامت "p3o" 5 امتیاز "b4n" در مقیاس "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%
جدول4.9
توزیع شرکت کنندگان در آزمون
بر اساس نمرات آزمون به دست آمده در2005-2007 yy.
فاصله مقیاس نمره آزمون سال
تبادل 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
نمره آزمون
درصد دانش آموزانی که دریافت کردند
نمره آزمون مربوطه
برنج. 4.1 توزیع شرکت کنندگان در آزمون بر اساس نمرات آزمون دریافتی
جدول 4.10 مقایسه ای از مقیاس در نقاط آزمون از 100 را نشان می دهد
مقیاس با نتایج تکمیل وظایف نسخه امتحانی در ابتدایی
جدول4.10
مقایسه فواصل نمرات ابتدایی و آزمون در2007 سال
فاصله مقیاس
امتیاز تست 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100
فاصله مقیاس
امتیازات اولیه 0-3 4-6 7-10 11-15 16-22 23-29 30-37 38-44 45-48 49-52
برای دریافت 35 امتیاز (نمره 3، امتیاز اولیه - 13) آزمون گیرنده
کافی بود به 13 سوال ساده قسمت اول به درستی پاسخ دهید
کار کردن برای کسب 65 امتیاز (نمره 4، امتیاز اولیه - 34)، فارغ التحصیل باید
به عنوان مثال، به 25 سوال چند گزینه ای به درستی پاسخ دهید، از چهار سوال سه را حل کنید
مشکلات با یک پاسخ کوتاه، و همچنین مقابله با دو مشکل سطح بالا
مشکلات کسانی که 85 امتیاز گرفتند (امتیاز 5، امتیاز اولیه - 46)
قسمت اول و دوم کار را عالی اجرا کرد و حداقل چهار مشکل را حل کرد
بخش سوم.
بهترین از بهترین ها (محدوده از 91 تا 100 امتیاز) نه تنها نیاز دارند
آزادانه تمام مسائل دوره فیزیک مدرسه، بلکه به صورت عملی را بررسی کنید
حتی از خطاهای فنی نیز خودداری کنید. بنابراین، برای کسب 94 امتیاز (نمره اولیه
– 49) می‌توان تنها 3 امتیاز اولیه را «نداشتن» کرد، به عنوان مثال،
خطاهای حسابی هنگام حل یکی از مسائل با سطح پیچیدگی بالا
فاصله ها... بینتأثیرات و تفاوت های بیرونی و درونی شرایطبرای ... درطبیعیفشار به 100 درجه می رسد، سپس در ... برایعملیات آن به طور گسترده اندازه ها, برای ...
وینر نوربرت سایبرنتیک ویرایش دوم وینر n سایبرنتیک یا کنترل و ارتباطات در حیوانات و ماشین‌ها - ویرایش دوم - m Science نسخه اصلی انتشارات برای کشورهای خارجی 1983 - 344 ص.
سندیا قابل مقایسه ... برایاجرا طبیعیفرآیندهای تفکر درچنین شرایط ... اندازه برایخطوط اتصال بینپیچیدگی های مختلف فاصله... که کوچکتر مولکول هااجزای مخلوط ...
وینر n سایبرنتیک یا کنترل و ارتباطات در حیوانات و ماشین‌ها - ویرایش دوم - m Science هیئت تحریریه اصلی انتشارات برای کشورهای خارجی 1983 - 344 ص.
سندیا قابل مقایسه ... برایاجرا طبیعیفرآیندهای تفکر درچنین شرایط ... اندازه، اما با سطح صاف. از طرف دیگر، برایخطوط اتصال بینپیچیدگی های مختلف فاصله... که کوچکتر مولکول هااجزای مخلوط ...
نمونه ای از ساده ترین سیستم مورد مطالعه در فیزیک مولکولی است گاز. بر اساس رویکرد آماری، گازها به عنوان سیستم‌هایی متشکل از تعداد بسیار زیادی ذرات (تا 10 26 متر -3) در نظر گرفته می‌شوند که در حرکت تصادفی ثابت هستند. در نظریه سینتیک مولکولی استفاده می کنند مدل گاز ایده آل، که بر اساس آن اعتقاد بر این است که:
1) حجم ذاتی مولکول های گاز در مقایسه با حجم ظرف ناچیز است.
2) هیچ نیروی برهمکنشی بین مولکول های گاز وجود ندارد.
3) برخورد مولکول های گاز با یکدیگر و با دیواره های ظرف کاملاً کشسان است.
بیایید فاصله بین مولکول های یک گاز را تخمین بزنیم. در شرایط عادی (هنجار: р=1.03·10 5 Pa; t=0ºС) تعداد مولکول ها در واحد حجم: . سپس حجم متوسط هر مولکول:
(متر 3).
میانگین فاصله بین مولکول ها: 
متر قطر متوسط یک مولکول: d»3·10 -10 متر ابعاد ذاتی یک مولکول در مقایسه با فاصله بین آنها (10 برابر) کوچک است. در نتیجه، ذرات (مولکول ها) آنقدر کوچک هستند که می توان آنها را به نقاط مادی تشبیه کرد.
در یک گاز، مولکول ها در بیشتر مواقع به قدری از هم دور هستند که نیروهای برهمکنش بین آنها عملاً صفر است. می توان در نظر گرفت که انرژی جنبشی مولکول های گاز بسیار بیشتر از انرژی پتانسیل است،بنابراین دومی را می توان نادیده گرفت.
با این حال، در لحظات تعامل کوتاه مدت ( برخوردهانیروهای برهمکنش می توانند قابل توجه باشند که منجر به تبادل انرژی و تکانه بین مولکول ها می شود. برخوردها به عنوان مکانیزمی عمل می کنند که به وسیله آن یک ماکروسیستم می تواند از یک حالت انرژی قابل دسترسی تحت شرایط معین به حالت دیگر انتقال یابد.
مدل گاز ایده آل را می توان در مطالعه گازهای واقعی استفاده کرد، زیرا در شرایط نزدیک به حالت عادی (به عنوان مثال، اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن، دی اکسید کربن، بخار آب، هلیوم) و همچنین در فشارهای پایین و دماهای بالا، آنها خواص نزدیک به گاز ایده آل است.
وضعیت بدن هنگام گرم شدن، فشرده شدن، تغییر شکل، یعنی زمانی که هر پارامتری تغییر می کند، می تواند تغییر کند. حالت های تعادلی و غیرتعادلی سیستم وجود دارد. حالت تعادلحالتی است که در آن تمام پارامترهای سیستم در طول زمان تغییر نمی کنند (در غیر این صورت است حالت عدم تعادل، و هیچ نیرویی وجود ندارد که بتواند پارامترها را تغییر دهد.
مهمترین پارامترهای وضعیت سیستم، چگالی بدنه (یا مقدار معکوس چگالی - حجم خاص)، فشار و دما است. تراکم (r) جرم یک ماده در واحد حجم است. فشار (آر- نیرویی که در واحد سطح بدن وارد می شود و به طور عادی به این سطح هدایت می شود. تفاوت دما (DT) - اندازه گیری انحراف اجسام از حالت تعادل حرارتی. دمای تجربی و مطلق وجود دارد. دمای تجربی (تی) اندازه گیری انحراف اجسام از حالت تعادل حرارتی با ذوب یخ تحت فشار یک جو فیزیکی است. واحد اندازه گیری اتخاذ شده است 1 درجه سانتیگراد(1 o C) که با این شرط تعیین می شود که ذوب یخ تحت فشار اتمسفر به ترتیب 0 o C و آب جوش در همان فشار 100 o C تعیین می شود. تفاوت بین دمای مطلق و تجربی اول از همه در این است که دمای مطلق از دمای بسیار پایین اندازه گیری می شود - صفر مطلقکه در زیر دمای ذوب یخ 273.16 درجه قرار دارد، یعنی
| آر= f(وی، تی). | (6.2.2، b) |
توجه داشته باشید که هر رابطه تابعی که پارامترهای ترمودینامیکی مانند (6.2.2، a) را به هم متصل می کند، معادله حالت نیز نامیده می شود.. شکل تابع وابستگی بین پارامترهای ((6.2.2، a)، (6.2.2، b)) به صورت تجربی برای هر ماده تعیین می شود. با این حال، تاکنون تعیین معادله حالت فقط برای گازها در حالت های کمیاب و به صورت تقریبی برای برخی از گازهای فشرده امکان پذیر بوده است.
بسیاری از پدیده های طبیعی نشان دهنده حرکت آشفته ریزذرات، مولکول ها و اتم های ماده است. هر چه دمای ماده بالاتر باشد، این حرکت شدیدتر است. بنابراین گرمای یک جسم بازتابی از حرکت تصادفی مولکول ها و اتم های سازنده آن است.
اثبات اینکه همه اتم ها و مولکول های یک ماده در حرکت ثابت و تصادفی هستند می تواند انتشار باشد - نفوذ متقابل ذرات یک ماده به ماده دیگر (نگاه کنید به شکل 20a). بنابراین، بوی به سرعت در سراسر اتاق حتی در غیاب حرکت هوا پخش می شود. یک قطره جوهر به سرعت کل لیوان آب را به طور یکنواخت سیاه می کند، اگرچه به نظر می رسد که گرانش فقط در جهت بالا به پایین به رنگ آمیزی شیشه کمک می کند. اگر جامدات را محکم به هم فشار دهید و برای مدت طولانی رها کنید، می توان انتشار را در جامدات نیز تشخیص داد. پدیده انتشار نشان می دهد که ریز ذرات یک ماده قادر به حرکت خود به خود در همه جهات هستند. این حرکت ریز ذرات یک ماده و همچنین مولکول ها و اتم های آن را حرکت حرارتی می گویند.
بدیهی است که تمام مولکول های آب در لیوان در حال حرکت هستند حتی اگر قطره ای از جوهر در آن نباشد. به سادگی، انتشار جوهر باعث می شود که حرکت حرارتی مولکول ها قابل توجه باشد. یکی دیگر از پدیده هایی که امکان مشاهده حرکت حرارتی و حتی ارزیابی ویژگی های آن را فراهم می کند، حرکت براونی است که به حرکت هرج و مرج کوچکترین ذرات در یک مایع کاملا آرام و قابل مشاهده از طریق میکروسکوپ اشاره دارد. به افتخار گیاه شناس انگلیسی R. Brown که در سال 1827، با بررسی هاگ های گرده یکی از گیاهان معلق در آب از طریق میکروسکوپ، متوجه شد که آنها به طور مداوم و آشفته در حال حرکت هستند، این گیاه Brownian نامگذاری شد.
مشاهدات براون توسط بسیاری از دانشمندان دیگر تأیید شد. معلوم شد که حرکت براونی نه با جریان در مایع و نه با تبخیر تدریجی آن مرتبط نیست. کوچکترین ذرات (به آنها براونی نیز گفته می شد) طوری رفتار می کردند که گویی زنده هستند و این "رقص" ذرات با گرم شدن مایع و با کاهش اندازه ذرات تسریع می یابد و برعکس، هنگام جایگزینی آب با آب چسبناک تر، سرعت خود را کاهش می دهد. متوسط. حرکت براونی به ویژه هنگامی که در گاز مشاهده می شد، به عنوان مثال، با دنبال کردن ذرات دود یا قطرات مه در هوا قابل توجه بود. این پدیده شگفت انگیز هرگز متوقف نشد و تا زمانی که بخواهیم می توان آن را مشاهده کرد.
توضیحی در مورد حرکت براونی تنها در ربع آخر قرن نوزدهم ارائه شد، زمانی که برای بسیاری از دانشمندان آشکار شد که حرکت یک ذره براونی ناشی از برخورد تصادفی مولکولهای محیط (مایع یا گاز) است که در حال حرکت حرارتی هستند. شکل 20b را ببینید. به طور متوسط، مولکولهای محیط با نیروی مساوی از همه جهات بر یک ذره براونی ضربه می‌زنند، اما این ضربه‌ها هرگز دقیقاً یکدیگر را خنثی نمی‌کنند و در نتیجه، سرعت ذره براونی به طور تصادفی از نظر بزرگی و جهت متفاوت است. بنابراین، ذره براونی در یک مسیر زیگزاگی حرکت می کند. علاوه بر این، هرچه اندازه و جرم یک ذره براونی کوچکتر باشد، حرکت آن قابل توجه تر می شود.
در سال 1905، A. Einstein نظریه حرکت براونی را ایجاد کرد و معتقد بود که در هر لحظه از زمان شتاب یک ذره براونی به تعداد برخورد با مولکول های محیط بستگی دارد، به این معنی که به تعداد مولکول ها در واحد بستگی دارد. حجم محیط، یعنی از شماره آووگادرو انیشتین فرمولی را استخراج کرد که با آن می‌توان محاسبه کرد که میانگین مربع جابه‌جایی ذره براونی در طول زمان چگونه تغییر می‌کند، اگر دمای محیط، ویسکوزیته آن، اندازه ذره و عدد آووگادرو را بدانید که هنوز هم بود. در آن زمان ناشناخته اعتبار این نظریه انیشتین به طور تجربی توسط جی پرین تأیید شد که اولین کسی بود که مقدار عدد آووگادرو را به دست آورد. بنابراین، تجزیه و تحلیل حرکت براونی، پایه های نظریه جنبشی مولکولی مدرن ساختار ماده را بنا نهاد.
بررسی سوالات:
· انتشار چیست و چه ارتباطی با حرکت حرارتی مولکول ها دارد؟
· به چه چیزی حرکت براونی می گویند و آیا حرارتی است؟
· ماهیت حرکت براونی هنگام گرم شدن چگونه تغییر می کند؟
برنج. 20. (الف) - قسمت بالایی مولکولهای دو گاز مختلف را نشان می دهد که توسط یک پارتیشن جدا شده اند، که جدا می شود (به قسمت پایین مراجعه کنید)، پس از آن انتشار شروع می شود. (ب) در قسمت پایین سمت چپ یک نمایش شماتیک از یک ذره براونی (آبی) وجود دارد که توسط مولکولهای محیط احاطه شده است، که برخورد با آن باعث حرکت ذره می‌شود (سه مسیر ذره را ببینید).
§ 21. نیروهای بین مولکولی: ساختار اجسام گازی، مایع و جامد
ما به این واقعیت عادت کرده ایم که مایع را می توان از یک ظرف به ظرف دیگر ریخت و گاز به سرعت کل حجم ارائه شده به آن را پر می کند. آب فقط در امتداد بستر رودخانه جریان دارد و هوای بالای آن هیچ حد و مرزی نمی شناسد. اگر گاز سعی نمی کرد تمام فضای اطراف ما را اشغال کند، خفه می شدیم، زیرا ... دی اکسید کربنی که بازدم می کنیم در نزدیکی ما جمع می شود و ما را از تنفس هوای تازه باز می دارد. بله، و ماشین ها به همین دلیل به زودی متوقف می شوند، زیرا ... آنها همچنین برای سوزاندن سوخت به اکسیژن نیاز دارند.
چرا یک گاز بر خلاف مایع، کل حجمی را که برای آن در نظر گرفته شده پر می کند؟ بین همه مولکول ها نیروهای جاذبه بین مولکولی وجود دارد که با دور شدن مولکول ها از یکدیگر، مقدار آنها خیلی سریع کاهش می یابد و بنابراین در فاصله ای برابر با چندین قطر مولکولی اصلاً برهم کنش نمی کنند. به راحتی می توان نشان داد که فاصله بین مولکول های گاز همسایه چندین برابر بیشتر از فاصله یک مایع است. با استفاده از فرمول (19.3) و دانستن چگالی هوا (r=1.29 kg/m3) در فشار اتمسفر و جرم مولی آن (M=0.029 kg/mol)، می‌توان میانگین فاصله بین مولکولهای هوا را محاسبه کرد که برابر با 6.1.10- 9 متر که بیست برابر فاصله مولکول های آب است.
بنابراین، بین مولکول های مایع که تقریباً نزدیک به یکدیگر قرار دارند، نیروهای جاذبه ای عمل می کنند و از پراکندگی این مولکول ها در جهات مختلف جلوگیری می کنند. برعکس، نیروهای جاذبه ناچیز بین مولکول های گاز قادر به نگه داشتن آنها در کنار هم نیستند و بنابراین گازها می توانند منبسط شوند و کل حجم ارائه شده به آنها را پر کنند. وجود نیروهای جاذبه بین مولکولی را می توان با انجام یک آزمایش ساده - فشار دادن دو میله سربی روی یکدیگر - تأیید کرد. اگر سطوح تماس به اندازه کافی صاف باشند، میله ها به هم می چسبند و به سختی جدا می شوند.
با این حال، نیروهای جاذبه بین مولکولی به تنهایی نمی توانند تمام تفاوت های بین خواص مواد گازی، مایع و جامد را توضیح دهند. مثلاً چرا کاهش حجم مایع یا جامد بسیار دشوار است، اما فشرده کردن بالون نسبتاً آسان است؟ این با این واقعیت توضیح داده می شود که بین مولکول ها نه تنها نیروهای جاذبه وجود دارد، بلکه نیروهای دافعه بین مولکولی نیز وجود دارد که هنگامی که پوسته های الکترونی اتم های مولکول های همسایه شروع به همپوشانی می کنند، عمل می کنند. این نیروهای دافعه هستند که مانع از نفوذ یک مولکول به حجمی می شوند که قبلاً توسط مولکول دیگری اشغال شده است.
هنگامی که هیچ نیروی خارجی روی جسم مایع یا جامد وارد نمی شود، فاصله بین مولکول های آنها به اندازه ای است (به r0 در شکل 21a مراجعه کنید) که در آن نیروهای جاذبه و دافعه حاصل برابر با صفر است. اگر بخواهید حجم یک جسم را کاهش دهید، فاصله بین مولکول ها کاهش می یابد و افزایش نیروهای دافعه از سمت جسم فشرده شروع به عمل می کند. برعکس، وقتی جسمی کشیده می شود، نیروهای کشسانی که به وجود می آیند با افزایش نسبی نیروهای جاذبه همراه هستند، زیرا هنگامی که مولکول ها از یکدیگر دور می شوند، نیروهای دافعه بسیار سریعتر از نیروهای جاذبه سقوط می کنند (شکل 21a را ببینید).
مولکولهای گاز در فواصل ده‌ها برابر بزرگتر از اندازه‌شان قرار دارند، در نتیجه این مولکول‌ها با یکدیگر برهمکنش ندارند و بنابراین گازها بسیار راحت‌تر از مایعات و جامدات فشرده می‌شوند. گازها ساختار خاصی ندارند و مجموعه ای از مولکول های متحرک و در حال برخورد هستند (شکل 21b را ببینید).
مایع مجموعه ای از مولکول هایی است که تقریباً نزدیک به یکدیگر هستند (شکل 21c را ببینید). حرکت حرارتی به یک مولکول مایع اجازه می دهد تا هر از چندگاهی همسایگان خود را تغییر دهد و از مکانی به مکان دیگر بپرد. این سیال بودن مایعات را توضیح می دهد.
اتم‌ها و مولکولهای جامد از توانایی تغییر همسایگان خود محروم هستند و حرکت حرارتی آنها فقط نوسانات کوچکی نسبت به موقعیت اتم‌ها یا مولکولهای همسایه است (شکل 21d را ببینید). برهمکنش بین اتم ها می تواند منجر به این واقعیت شود که یک جامد به کریستال تبدیل می شود و اتم های موجود در آن موقعیت هایی را در مکان های شبکه کریستالی اشغال می کنند. از آنجایی که مولکول های اجسام جامد نسبت به همسایگان خود حرکت نمی کنند، این اجسام شکل خود را حفظ می کنند.
بررسی سوالات:
· چرا مولکول های گاز یکدیگر را جذب نمی کنند؟
· چه خواص اجسام تعیین کننده نیروهای بین مولکولی دافعه و جاذبه است؟
سیالیت یک مایع را چگونه توضیح می دهید؟
· چرا همه جامدات شکل خود را حفظ می کنند؟
§ 22. گاز ایده آل. معادله پایه نظریه مولکولی-سینتیکی گازها.
نظریه جنبشی مولکولی توضیح می دهد که همه مواد می توانند در سه حالت تجمع وجود داشته باشند: جامد، مایع و گاز. به عنوان مثال، یخ، آب و بخار آب. پلاسما اغلب حالت چهارم ماده در نظر گرفته می شود.
حالات مجموع ماده(از لاتین آگرگو- وصل کردن، وصل کردن) - حالت های یک ماده، انتقال بین آنها با تغییر در خواص فیزیکی آن همراه است. این تغییر در حالات مجموع ماده است.
در هر سه حالت، مولکول های یک ماده هیچ تفاوتی با یکدیگر ندارند، فقط مکان آنها، ماهیت حرکت حرارتی و نیروهای برهمکنش بین مولکولی تغییر می کند.
حرکت مولکول ها در گازها
در گازها معمولاً فاصله بین مولکول ها و اتم ها بسیار بیشتر از اندازه مولکول ها است و نیروهای جاذبه بسیار کم هستند. بنابراین گازها شکل و حجم ثابت خود را ندارند. گازها به راحتی فشرده می شوند زیرا نیروهای دافعه در فواصل زیاد نیز کم هستند. گازها دارای خاصیت انبساط نامحدود هستند و کل حجم ارائه شده به آنها را پر می کنند. مولکول های گاز با سرعت بسیار بالایی حرکت می کنند، با یکدیگر برخورد می کنند و در جهات مختلف از یکدیگر جهش می کنند. تأثیرات متعدد مولکول ها بر روی دیواره رگ ایجاد می کند فشار گاز.
حرکت مولکول ها در مایعات
در مایعات، مولکول ها نه تنها در اطراف موقعیت تعادلی نوسان می کنند، بلکه از یک موقعیت تعادلی به موقعیت دیگر نیز پرش می کنند. این پرش ها به صورت دوره ای اتفاق می افتد. فاصله زمانی بین این گونه پرش ها نامیده می شود میانگین زمان زندگی ساکن(یا متوسط زمان استراحت) و با حرف ? مشخص می شود. به عبارت دیگر، زمان استراحت، زمان نوسانات حول یک موقعیت تعادلی خاص است. در دمای اتاق این زمان به طور متوسط 10-11 ثانیه است. زمان یک نوسان 10 -12 ... 10 -13 ثانیه است.
زمان کم تحرکی با افزایش دما کاهش می یابد. فاصله بین مولکول های یک مایع کمتر از اندازه مولکول ها است، ذرات نزدیک به یکدیگر قرار دارند و جاذبه بین مولکولی قوی است. با این حال، آرایش مولکول های مایع به طور دقیق در سراسر حجم مرتب نمی شود.
مایعات، مانند جامدات، حجم خود را حفظ می کنند، اما شکل خاص خود را ندارند. بنابراین شکل ظرفی که در آن قرار دارند را به خود می گیرند. این مایع دارای خواص زیر است: سیالیت. به لطف این خاصیت، مایع در برابر تغییر شکل مقاومت نمی کند، کمی فشرده می شود و خواص فیزیکی آن در تمام جهات داخل مایع یکسان است (ایزوتروپی مایعات). ماهیت حرکت مولکولی در مایعات برای اولین بار توسط فیزیکدان شوروی یاکوف ایلیچ فرنکل (1894 - 1952) مشخص شد.
حرکت مولکول ها در جامدات
مولکول ها و اتم های یک جامد به ترتیب و شکل معینی قرار گرفته اند شبکه کریستالی. چنین جامداتی کریستالی نامیده می شوند. اتم ها حرکات ارتعاشی را در اطراف موقعیت تعادل انجام می دهند و جاذبه بین آنها بسیار قوی است. بنابراین جامدات در شرایط عادی حجم خود را حفظ می کنند و شکل خاص خود را دارند.
فیزیک
برهمکنش بین اتم ها و مولکول های ماده. ساختار اجسام جامد، مایع و گاز
بین مولکول های یک ماده، نیروهای جاذبه و دافعه به طور همزمان عمل می کنند. این نیروها تا حد زیادی به فاصله بین مولکول ها بستگی دارد.
بر اساس مطالعات تجربی و نظری، نیروهای برهمکنش بین مولکولی با توان n ام فاصله بین مولکول ها نسبت معکوس دارند:
که در آن برای نیروهای جاذبه n = 7 و برای نیروهای دافعه .
برهمکنش دو مولکول را می توان با استفاده از نموداری از پیش بینی نیروهای جاذبه و دافعه حاصل از مولکول ها در فاصله r بین مراکز آنها توصیف کرد. اجازه دهید محور r را از مولکول 1، که مرکز آن با مبدا مختصات منطبق است، به مرکز مولکول 2 که در فاصله ای از آن قرار دارد هدایت کنیم (شکل 1).
سپس نیروی دافعه مولکول 2 از مولکول 1 بر روی محور r مثبت خواهد بود. پیش بینی نیروی جاذبه مولکول 2 به مولکول 1 منفی خواهد بود.
نیروهای دافعه (شکل 2) بسیار بیشتر از نیروهای جاذبه در فواصل کوتاه هستند، اما با افزایش r بسیار سریعتر کاهش می یابند. نیروهای جاذبه نیز با افزایش r به سرعت کاهش می یابد، به طوری که با شروع از فاصله معین، می توان از تعامل مولکول ها غفلت کرد. بیشترین فاصله rm که در آن مولکول ها هنوز برهم کنش دارند، شعاع عمل مولکولی نامیده می شود 
.
نیروهای دافعه از نظر قدر با نیروهای جاذبه برابر هستند.
فاصله مربوط به موقعیت نسبی تعادل پایدار مولکول ها است.
در حالت های مختلف تجمع یک ماده، فاصله بین مولکول های آن متفاوت است. از این رو تفاوت در برهمکنش نیروی مولکول ها و تفاوت قابل توجهی در ماهیت حرکت مولکول های گازها، مایعات و جامدات وجود دارد.
در گازها، فاصله بین مولکول ها چندین برابر بیشتر از اندازه خود مولکول ها است. در نتیجه، نیروهای برهمکنش بین مولکول های گاز کوچک است و انرژی جنبشی حرکت حرارتی مولکول ها بسیار بیشتر از انرژی پتانسیل برهمکنش آنها است. هر مولکول آزادانه از مولکول های دیگر با سرعت های بسیار زیاد (صدها متر در ثانیه) حرکت می کند و در هنگام برخورد با مولکول های دیگر جهت و سرعت ماژول را تغییر می دهد. مسیر آزاد مولکول های گاز به فشار و دمای گاز بستگی دارد. در شرایط عادی.
در مایعات، فاصله بین مولکول ها بسیار کمتر از گازها است. نیروهای برهمکنش بین مولکول ها زیاد است و انرژی جنبشی حرکت مولکول ها با انرژی پتانسیل برهمکنش آنها متناسب است، در نتیجه مولکول های مایع حول یک موقعیت تعادل خاصی نوسان می کنند، سپس ناگهان به حالت جدید می پرند. موقعیت های تعادلی پس از مدت زمان بسیار کوتاهی که منجر به سیالیت مایع می شود. بنابراین، در یک مایع، مولکول ها عمدتاً حرکات ارتعاشی و انتقالی را انجام می دهند. در جامدات، نیروهای برهمکنش بین مولکول ها به قدری قوی است که انرژی جنبشی حرکت مولکول ها بسیار کمتر از انرژی پتانسیل برهمکنش آنها است. مولکول ها فقط ارتعاشاتی با دامنه کوچک در اطراف یک موقعیت تعادل ثابت خاص - یک گره از شبکه کریستالی - انجام می دهند.
این فاصله را می توان با دانستن چگالی ماده و جرم مولی تخمین زد. تمرکز -تعداد ذرات در واحد حجم با چگالی، جرم مولی و عدد آووگادرو با این رابطه مرتبط است.
