Որքա՞ն է մոլեկուլների միջև հեռավորությունը: Պինդ մարմիններ՝ հատկություններ, կառուցվածք, խտություն և օրինակներ

Մոլեկուլները շատ փոքր են, սովորական մոլեկուլները հնարավոր չէ տեսնել նույնիսկ ամենահզոր օպտիկական մանրադիտակով, բայց մոլեկուլների որոշ պարամետրեր կարելի է հաշվարկել բավականին ճշգրիտ (զանգված), իսկ որոշները կարող են գնահատվել միայն շատ կոպիտ (չափեր, արագություն), և դա կլինի: հաճելի է հասկանալ, թե ինչ է «չափը», մոլեկուլները» և ինչ «մոլեկուլային արագության» մասին է խոսքը: Այսպիսով, մոլեկուլի զանգվածը հայտնաբերվում է որպես «մեկ մոլի զանգված» / «մոլեկուլների թիվը մոլում»: Օրինակ, ջրի մոլեկուլի համար m = 0,018/6 1023 = 3 10-26 կգ (կարելի է ավելի ճշգրիտ հաշվարկել. Ավոգադրոյի թիվը հայտնի է լավ ճշգրտությամբ, իսկ ցանկացած մոլեկուլի մոլեկուլը հեշտ է գտնել):
Մոլեկուլի չափը գնահատելը սկսվում է այն հարցից, թե որն է համարվում դրա չափը: Եթե ​​միայն նա լիներ հիանալի հղկված խորանարդ: Սակայն այն ոչ խորանարդ է, ոչ էլ գնդակ, և ընդհանրապես չունի հստակ սահմանված սահմաններ։ Ինչպե՞ս լինել նման դեպքերում: Սկսենք հեռվից։ Եկեք գնահատենք շատ ավելի ծանոթ առարկայի՝ դպրոցականի չափը: Մենք բոլորս տեսել ենք դպրոցականներին, մենք կվերցնենք միջին դպրոցականի զանգվածը հավասար է 60 կգ (և հետո կտեսնենք, թե արդյոք այս ընտրությունը մեծապես կազդի արդյունքի վրա), դպրոցականի խտությունը մոտավորապես նույնն է, ինչ ջրի խտությունը (հիշեք. որ արժե օդը խորը շունչ քաշել, և դրանից հետո կարող ես «կախվել» ջրի մեջ՝ գրեթե ամբողջությամբ ընկղմված, և եթե արտաշնչես, անմիջապես սկսում ես սուզվել): Այժմ կարող եք գտնել ուսանողի ծավալը՝ V \u003d 60/1000 \u003d 0,06 խորանարդ մետր: մետր։ Եթե ​​հիմա ենթադրենք, որ աշակերտը ունի խորանարդի ձև, ապա դրա չափը հայտնաբերվում է որպես ծավալի խորանարդային արմատ, այսինքն. մոտ 0,4 մ. Այսպես է ստացվել չափը՝ աճից պակաս (չափը «բարձրությամբ»), ավելի մեծ հաստություն (չափը «խորության մեջ»)։ Եթե ​​մենք ոչինչ չգիտենք ուսանողի մարմնի ձևի մասին, ապա այս պատասխանից լավ բան չենք գտնի (խորանարդի փոխարեն կարող եք գնդակ վերցնել, բայց պատասխանը մոտավորապես նույնն է լինելու, և դա ավելին է. դժվար է հաշվարկել գնդակի տրամագիծը, քան խորանարդի եզրը): Բայց եթե լրացուցիչ տեղեկություններ ունենանք (օրինակ՝ լուսանկարների վերլուծությունից), ապա պատասխանը կարելի է շատ ավելի խելամիտ դարձնել։ Հայտնի դարձնենք, որ դպրոցականի «լայնությունը» միջինում չորս անգամ պակաս է հասակից, իսկ «խորությունը»՝ երեք անգամ։ Այնուհետև H * H / 4 * H / 12 \u003d V, հետևաբար H \u003d 1,5 մ (անիմաստ է նման վատ սահմանված արժեքի ավելի ճշգրիտ հաշվարկ կատարել, պարզապես անգրագետ է կենտրոնանալ հաշվիչի հնարավորությունների վրա: նման «հաշվարկով»): Մենք ստացել ենք դպրոցականի հասակի բավականին ողջամիտ գնահատական, եթե մենք վերցնում ենք մոտ 100 կգ զանգված (և կան այդպիսի դպրոցականներ), մենք ստանում ենք մոտ 1,7 - 1,8 մ - նույնպես բավականին խելամիտ:
Այժմ գնահատենք ջրի մոլեկուլի չափը։ Եկեք գտնենք այն ծավալը, որն ընկնում է մեկ մոլեկուլի վրա «հեղուկ ջրի» մեջ. դրա մեջ մոլեկուլները ամենախիտ են փաթեթավորված (դրանք ավելի ուժեղ են սեղմված միմյանց, քան պինդ, «սառցե» վիճակում): Մեկ մոլ ջրի զանգվածը 18 գ է, ծավալը՝ 18 խմ։ սանտիմետր: Այնուհետև մեկ մոլեկուլը կազմում է V= 18 10-6/6 1023 = 3 10-29 մ3 ծավալ: Եթե ​​մենք տեղեկություն չունենք ջրի մոլեկուլի ձևի մասին (կամ եթե չենք ուզում հաշվի առնել մոլեկուլների բարդ ձևը), ապա ամենահեշտ ձևը այն համարելն է որպես խորանարդ և գտնել այն չափը, ինչպիսին մենք պարզապես գտել է մի խորանարդ դպրոցականի չափը՝ d = (V) 1/3 = 3 10-10 մ։ Ահա՛ վերջ։ Բավականին բարդ մոլեկուլների ձևի ազդեցությունը հաշվարկի արդյունքի վրա կարող եք գնահատել, օրինակ՝ հետևյալ կերպ՝ հաշվարկել բենզինի մոլեկուլների չափը՝ մոլեկուլները դիտարկելով որպես խորանարդներ, և այնուհետև կատարել փորձ՝ նայելով տարածքի մակերեսը։ ջրի մակերեսին բենզինի կաթիլից առաջացած կետը. Թաղանթը դիտարկելով որպես «մեկ մոլեկուլ հաստությամբ հեղուկ մակերես» և իմանալով անկման զանգվածը՝ կարող ենք համեմատել այս երկու մեթոդներով ստացված չափերը։ Շատ ուսանելի արդյունք!
Օգտագործված գաղափարը նույնպես հարմար է բոլորովին այլ հաշվարկի համար։ Եկեք գնահատենք հարևան հազվագյուտ գազի մոլեկուլների միջև միջին հեռավորությունը կոնկրետ դեպքի համար՝ ազոտ 1 ատմ ճնշման և 300K ջերմաստիճանի դեպքում: Դա անելու համար մենք գտնում ենք այն ծավալը, որն այս գազում ընկնում է մեկ մոլեկուլի վրա, և այնուհետև ամեն ինչ պարզ կդառնա: Այսպիսով, եկեք այս պայմաններում վերցնենք մեկ մոլ ազոտ և գտնենք պայմանում նշված մասի ծավալը, այնուհետև այս ծավալը բաժանենք մոլեկուլների թվի վրա. V = R T / P NA = 8.3 300/105 6 1023 = 4 10: -26 մ3. Մենք կենթադրենք, որ ծավալը բաժանված է խիտ փաթեթավորված խորանարդ բջիջների, և յուրաքանչյուր մոլեկուլ «միջին հաշվով» նստում է իր բջջի կենտրոնում։ Այնուհետև հարևան (մոտակա) մոլեկուլների միջև միջին հեռավորությունը հավասար է խորանարդ բջիջի եզրին. նավը. Այս դեպքում նույնպես մենք հաշվարկը կատարեցինք շատ մոտավոր. իմաստ չունի ավելի ճշգրիտ հաշվարկել այնպիսի ոչ շատ որոշակի արժեքներ, ինչպիսիք են «հարևան մոլեկուլների միջև միջին հեռավորությունը»:

MKT-ի գազի օրենքներն ու հիմքերը.

Եթե ​​գազը բավական հազվադեպ է (և սա սովորական բան է, մենք ամենից հաճախ գործ ունենք հազվադեպ գազերի հետ), ապա գրեթե ցանկացած հաշվարկ կատարվում է բանաձևով, որը կապում է ճնշումը P, V ծավալը, գազի քանակությունը ν և ջերմաստիճանը T - սա հայտնի «իդեալական գազի հավասարման վիճակն է» P·V= ν·R·T: Ինչպես գտնել այս քանակներից մեկը, եթե բոլորը տրված են, բավականին պարզ է և հասկանալի: Բայց կարելի է խնդիրը ձևակերպել այնպես, որ հարցը վերաբերի ինչ-որ այլ մեծության, օրինակ՝ գազի խտության։ Այսպիսով, խնդիրն է գտնել ազոտի խտությունը 300K ջերմաստիճանի և 0,2 ատմ ճնշման դեպքում: Եկեք լուծենք այն: Դատելով պայմանից՝ գազը բավականին հազվադեպ է (80% ազոտից բաղկացած օդը և շատ ավելի բարձր ճնշման տակ կարելի է համարել հազվագյուտ, մենք ազատ ենք շնչում և հեշտությամբ անցնում դրա միջով), և եթե դա չլիներ, մենք դեռ կունենայինք. այլ բանաձևեր ոչ - օգտագործեք սա, սիրելիս: Պայմանում նշված չէ գազի որևէ մասի ծավալը, մենք ինքներս կսահմանենք։ Վերցնենք 1 խորանարդ մետր ազոտ և գտնենք գազի քանակությունը այս ծավալում։ Իմանալով ազոտի մոլային զանգվածը M = 0,028 կգ/մոլ, մենք գտնում ենք այս մասի զանգվածը, և խնդիրը լուծված է: Գազի քանակը ν= P V/R T, զանգվածը m = ν M = M P V/R T, հետևաբար խտությունը ρ= m/V = M P/R T = 0,028 20000/( 8,3 300) ≈ 0,2 կգ/մ3։ Մեր ընտրած ծավալը երբեք չի ներառվել պատասխանի մեջ, մենք այն ընտրել ենք կոնկրետության համար. այսպես ավելի հեշտ է պատճառաբանել, քանի որ անպայման անմիջապես չես գիտակցում, որ ծավալը կարող է լինել ցանկացած, բայց խտությունը կստացվի նույնը: Սակայն կարելի է մտածել՝ «վերցնելով ծավալ, ասենք, հինգ անգամ ավել, գազի քանակն ուղիղ հինգ անգամ կավելացնենք, հետեւաբար, ինչ ծավալ էլ վերցնենք, խտությունը նույնն է լինելու»։ Դուք կարող եք պարզապես վերաշարադրել ձեր սիրած բանաձևը, դրանում փոխարինելով գազի քանակի արտահայտությունը գազի մի մասի զանգվածի և դրա մոլային զանգվածի միջոցով. անմիջապես արտահայտված, և սա խտությունն է: Կարելի էր վերցնել գազի մոլը եւ գտնել նրա զբաղեցրած ծավալը, որից հետո անմիջապես հայտնաբերվում է խտությունը, քանի որ մոլի զանգվածը հայտնի է։ Ընդհանրապես, որքան պարզ է առաջադրանքը, այնքան ավելի հավասար և գեղեցիկ եղանակներ են այն լուծելու ...
Ահա ևս մեկ խնդիր, որտեղ հարցը կարող է անսպասելի թվալ՝ գտնել օդի ճնշման տարբերությունը 20 մ բարձրության վրա և գետնի մակարդակից 50 մ բարձրության վրա: Ջերմաստիճանը 00С, ճնշումը 1 ատմ. Լուծում. եթե այս պայմաններում գտնենք օդի ρ խտությունը, ապա ճնշման տարբերությունը ∆P = ρ·g·∆H: Մենք գտնում ենք խտությունը այնպես, ինչպես նախորդ խնդրին, միակ դժվարությունն այն է, որ օդը գազերի խառնուրդ է։ Ենթադրելով, որ այն բաղկացած է 80% ազոտից և 20% թթվածնից, մենք գտնում ենք խառնուրդի մոլի զանգվածը՝ m = 0,8 0,028 + 0,2 0,032 ≈ 0,029 կգ։ Այս մոլի զբաղեցրած ծավալը V= R·T/P է, և խտությունը հայտնաբերվում է որպես այս երկու մեծությունների հարաբերակցությունը։ Հետո ամեն ինչ պարզ է, պատասխանը կլինի մոտավորապես 35 Պա:
Գազի խտությունը պետք է հաշվարկվի նաև, օրինակ, տվյալ ծավալի օդապարիկի բարձրացման ուժը գտնելիս, երբ հաշվարկվում է սկուբայական բալոններում օդի քանակությունը, որն անհրաժեշտ է ջրի տակ շնչելու համար հայտնի ժամանակով, թիվը հաշվարկելիս: էշեր, որոնք անհրաժեշտ են որոշակի քանակությամբ սնդիկի գոլորշի տեղափոխելու համար անապատով, և շատ այլ դեպքերում:
Բայց խնդիրն ավելի բարդ է՝ սեղանի վրա էլեկտրական թեյնիկը աղմկոտ եռում է, էներգիայի սպառումը 1000 Վտ է, արդյունավետությունը։ ջեռուցիչ 75% (մնացածը «թողնում» է շրջակա տարածք): Վարդակից - «քթի» տարածքը 1 սմ 2 է - դուրս է թռչում գոլորշու շիթ, գնահատեք գազի արագությունը այս շիթում: Բոլոր անհրաժեշտ տվյալները վերցված են աղյուսակներից։
Լուծում. Ենթադրենք, որ ջրի վերևում գտնվող թեյնիկում առաջանում է հագեցած գոլորշի, այնուհետև +1000C ջերմաստիճանում ժայթքից դուրս է թռչում հագեցած ջրի գոլորշի։ Նման գոլորշու ճնշումը 1 ատմ է, հեշտ է գտնել դրա խտությունը։ Իմանալով գոլորշիացման համար օգտագործվող հզորությունը P = 0,75 P0 = 750 Վտ և գոլորշիացման (գոլորշիացման) հատուկ ջերմություն r = 2300 կՋ / կգ, մենք գտնում ենք ժամանակի ընթացքում առաջացած գոլորշու զանգվածը τ: m = 0,75 P0 τ / ռ: Մենք գիտենք խտությունը, ապա հեշտ է գտնել այս քանակությամբ գոլորշու ծավալը։ Մնացածն արդեն պարզ է. եկեք այս ծավալը պատկերացնենք որպես 1 սմ2 հատման մակերես ունեցող սյունակ, այս սյունակի երկարությունը, բաժանելով τ-ի, կտա մեզ մեկնման արագությունը (այդպիսի երկարությունը դուրս է թռչում ներս. վայրկյան): Այսպիսով, շիթային հեռանալու արագությունը թեյնիկի ժայթքից V = m/(ρ S τ) = 0,75P0 τ/(r ρ S τ) = 0,75P0 R T/(r P M S) = 750 8,3 373/(2,3 106 1 105): 0,018 1 10-4) ≈ 5 մ/վ:
(գ) Զիլբերման Ա. Ռ.

Մոլեկուլների միջև հեռավորությունները համեմատելի են մոլեկուլների չափերի հետ (նորմալ պայմաններում)

1. հեղուկներ, ամորֆ և բյուրեղային մարմիններ

   գազեր և հեղուկներ

   գազեր, հեղուկներ և բյուրեղային մարմիններ

Գազերում նորմալ պայմաններում՝ մոլեկուլների միջին հեռավորությունը

1. մոտավորապես հավասար է մոլեկուլի տրամագծին

   պակաս, քան մոլեկուլի տրամագիծը

   մոտ 10 անգամ մեծ է մոլեկուլի տրամագծից

   կախված է գազի ջերմաստիճանից

Մասնիկների դասավորության նվազագույն կարգը բնորոշ է

1. հեղուկներ

   բյուրեղային մարմիններ

   ամորֆ մարմիններ

Նյութի հարակից մասնիկների միջև հեռավորությունը միջինում շատ անգամ ավելի մեծ է, քան բուն մասնիկների չափը: Այս հայտարարությունը համապատասխանում է մոդելին

1. միայն գազի կառուցվածքի մոդելներ

   միայն ամորֆ մարմինների կառուցվածքի մոդելներ

   գազերի և հեղուկների կառուցվածքի մոդելներ

   գազերի, հեղուկների և պինդ մարմինների կառուցվածքի մոդելներ

Ջրի հեղուկից բյուրեղային վիճակի անցնելու ժամանակ

1. մոլեկուլների միջև հեռավորությունը մեծանում է

   մոլեկուլները սկսում են գրավել միմյանց

   մոլեկուլների դասավորվածության աճող կարգը

   մոլեկուլների միջև հեռավորությունը նվազում է

Մշտական ​​ճնշման դեպքում գազի մոլեկուլների կոնցենտրացիան ավելացել է 5 անգամ, իսկ զանգվածը չի փոխվել։ Գազի մոլեկուլների թարգմանական շարժման միջին կինետիկ էներգիան

1. չի փոխվել

   ավելացել է 5 անգամ

   նվազել է 5 անգամ

   արմատից ավելացել է հինգ անգամ

Աղյուսակում ներկայացված են որոշ նյութերի հալման և եռման կետերը.

նյութ	Եռման ջերմաստիճանը	նյութ	Հալման ջերմաստիճանը
		նաֆթալին

Ընտրեք ճիշտ հայտարարությունը:

Սնդիկի հալման կետը ավելի մեծ է, քան եթերի եռման կետը

Ալկոհոլի եռման կետը փոքր է սնդիկի հալման կետից

Ալկոհոլի եռման ջերմաստիճանը ավելի մեծ է, քան նաֆթալինի հալման կետը

Եթերի եռման կետը պակաս է նաֆթալինի հալման կետից

Պինդ մարմնի ջերմաստիճանն իջել է 17 ºС-ով։ Բացարձակ ջերմաստիճանի սանդղակի վրա այս փոփոխությունը եղել է

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

9. Հաստատուն ծավալով անոթում կա իդեալական գազ՝ 2 մոլի քանակով։ Ինչպե՞ս պետք է փոխվի գազով անոթի բացարձակ ջերմաստիճանը, երբ անոթից 1 մոլ գազ է բաց թողնվում, որպեսզի անոթի պատերի վրա գազի ճնշումը մեծանա 2 անգամ։

1) մեծացնել 2 անգամ 3) ավելացնել 4 անգամ

2) նվազել 2 անգամ 4) նվազել 4 անգամ

10. T ջերմաստիճանում և p ճնշման դեպքում իդեալական գազի մեկ մոլը զբաղեցնում է V ծավալ։ Որքա՞ն է նույն գազի ծավալը՝ վերցված 2 մոլ քանակով, 2p ճնշման և 2Տ ջերմաստիճանի դեպքում։

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

11. Ջրածնի ջերմաստիճանը, վերցված 3 մոլ քանակով, անոթում հավասար է T. Որքա՞ն է թթվածնի ջերմաստիճանը, վերցված 3 մոլ քանակությամբ, նույն ծավալով և նույն ճնշման անոթում։ ?

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

12. Մխոցով փակված անոթում կա իդեալական գազ։ Գազի ճնշման կախվածության գրաֆիկը ջերմաստիճանից իր վիճակի փոփոխությամբ ներկայացված է նկարում: Գազի ո՞ր վիճակն է համապատասխանում ծավալի ամենափոքր արժեքին.

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

13. Հաստատուն ծավալով անոթում կա իդեալական գազ, որի զանգվածը փոխվում է։ Դիագրամը ցույց է տալիս գազի վիճակի փոփոխման գործընթացը: Գծի ո՞ր կետում է գազի զանգվածն ամենամեծը.

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

14. Նույն ջերմաստիճանում փակ տարայի մեջ հագեցած գոլորշին տարբերվում է նույն անոթի չհագեցած գոլորշուց.

1) ճնշում

2) մոլեկուլների շարժման արագությունը

3) մոլեկուլների քաոսային շարժման միջին էներգիան

4) օտար գազերի խառնուրդ չկա

15. Դիագրամի ո՞ր կետն է համապատասխանում գազի առավելագույն ճնշմանը:

ստույգ պատասխան տալ չեմ կարող

17. 400 կգ պատյան զանգվածով 2500 խորանարդ մետր ծավալով փուչիկը ներքեւում ունի բացվածք, որով օդապարիկի օդը տաքացվում է այրիչով։ Որքա՞ն նվազագույն ջերմաստիճանի պետք է տաքացվի օդապարիկը, որպեսզի օդապարիկը օդ բարձրանա 200 կգ կշռող բեռով (զամբյուղ և օդագնաց): Շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը 7ºС է, խտությունը՝ 1,2 կգ/խմ։ Ոլորտի պատյանը ենթադրվում է, որ անքակտելի է։

MKT և թերմոդինամիկա

MKT և թերմոդինամիկա

Այս բաժնի համար յուրաքանչյուր տարբերակ ներառում էր հինգ առաջադրանք՝ ընտրությամբ

պատասխան, որից 4-ը հիմնական, իսկ 1-ը՝ առաջադեմ: Քննությունների արդյունքների հիման վրա

Սովորել են բովանդակության հետևյալ տարրերը.

Մենդելեև-Կլապեյրոն հավասարման կիրառում;

Գազի ճնշման կախվածությունը մոլեկուլների կոնցենտրացիայից և ջերմաստիճանից;

Ջեռուցման և հովացման ժամանակ ջերմության քանակը (հաշվարկ);

Ջերմության փոխանցման առանձնահատկությունները;

օդի հարաբերական խոնավությունը (հաշվարկ);

Աշխատանք թերմոդինամիկայի մեջ (գրաֆիկ);

Գազի վիճակի հավասարման կիրառում.

Բարդության հիմնական մակարդակի առաջադրանքների թվում բարձրացվել են հետևյալ հարցերը.

1) Ներքին էներգիայի փոփոխություն տարբեր իզոպրոցեսներում (օրինակ, երբ

ճնշման իզոխորիկ աճ) - ավարտի 50%:

2) Իզոպրոցեսների գրաֆիկները՝ 56%.

Օրինակ 5

Ցուցադրված գործընթացում ներգրավված է իդեալական գազի մշտական ​​զանգվածը

պատկերի վրա։ Գործընթացում գազի ամենաբարձր ճնշումը հասնում է

1) 1-ին կետում

2) 1–2 ամբողջ հատվածի վրա

3) 3-րդ կետում

4) ամբողջ 2–3 հատվածի վրա

Պատասխան՝ 1

3) օդի խոնավության որոշում՝ 50%. Այս հանձնարարությունները ներառում էին լուսանկար

հոգեմետր, ըստ որի անհրաժեշտ էր չոր և թաց ցուցանիշներ վերցնել

ջերմաչափեր, այնուհետև որոշեք օդի խոնավությունը մասնակի միջոցով

Առաջադրանքում տրված հոգեմետրիկ աղյուսակ.

4) Ջերմոդինամիկայի առաջին օրենքի կիրառումը. Այս առաջադրանքները ամենաշատն էին

այս բաժնի հիմնական մակարդակի առաջադրանքների շարքում դժվար է` 45%: Այստեղ

անհրաժեշտ էր օգտագործել գրաֆիկը, որոշել իզոպրոցեսի տեսակը

(օգտագործվել են կա՛մ իզոթերմներ, կա՛մ իզոխորներ) և ըստ սրա

որոշել մյուսին տրված պարամետրերից մեկը.

Առաջադեմ մակարդակի առաջադրանքների շարքում ներկայացված էին հաշվողական առաջադրանքներ

գազի վիճակի հավասարման կիրառում, որին հաջողվել է միջինը 54%-ը

ուսանողներին, ինչպես նաև նախկինում օգտագործված առաջադրանքներին՝ փոփոխությունը որոշելու համար

Իդեալական գազի պարամետրերը կամայական գործընթացում: Նրանց հետ հաջողությամբ վարվելը

միայն ուժեղ շրջանավարտների խումբ, իսկ ավարտվածության միջին տոկոսը կազմել է 45%:

Այս առաջադրանքներից մեկը ներկայացված է ստորև:

Օրինակ 6

Իդեալական գազը պարունակվում է մխոցով փակված տարայի մեջ։ Գործընթացը

գազի վիճակի փոփոխությունը ցույց է տրված դիագրամում (տես նկարը): Ինչպես

փոխվե՞լ է արդյոք գազի ծավալը A վիճակից B վիճակի անցնելու ժամանակ.

1) անընդհատ ավելացել է

2) անընդհատ նվազել է

3) սկզբում ավելացել, ապա նվազել

4) սկզբում նվազել է, ապա աճել

Պատասխան՝ 1

Գործունեություն Քանակ

աշխատատեղեր %

լուսանկարներ2 10-12 25.0-30.0

4. ՖԻԶԻԿԱ

4.1. Հսկիչ չափիչ նյութերի բնութագրերը ֆիզիկայում

2007 թ

Պետական ​​միասնական քննության քննական թերթիկն ուներ 2007թ

նույն կառուցվածքով, ինչ նախորդ երկու տարիներին։ Այն բաղկացած էր 40 առաջադրանքից,

տարբերվում են ներկայացման ձևով և բարդության մակարդակով: Աշխատանքի առաջին մասում

Ընդգրկված էր 30 առաջադրանք՝ պատասխանների ընտրությամբ, որտեղ տրված էր յուրաքանչյուր առաջադրանք

չորս հնարավոր պատասխաններ, որոնցից միայն մեկն էր ճիշտ: Երկրորդ մասը պարունակում էր 4

կարճ պատասխանների հարցեր: Դրանք հաշվողական խնդիրներ էին, լուծելուց հետո

որը պահանջում էր պատասխանը տալ որպես թիվ։ Քննության երրորդ մասը

աշխատանք - սրանք 6 հաշվարկային առաջադրանքներ են, որոնց անհրաժեշտ էր բերել ամբողջական

ընդլայնված լուծում. Աշխատանքն ավարտելու ընդհանուր ժամանակը 210 րոպե էր։

Կրթության բովանդակության տարրերի կոդավորիչ և ճշգրտում

Պարտադիր նվազագույնի հիման վրա կազմվել են քննական թերթիկները

1999 թ. թիվ 56) և հաշվի է առել պետական ​​ստանդարտի դաշնային բաղադրիչը

միջնակարգ (ամբողջական) կրթություն ֆիզիկայից, պրոֆիլային մակարդակ (ՊՆ 5 հրաման.

Մարտ 2004 թիվ 1089): Բովանդակության տարրի կոդավորիչը դրանից հետո չի փոխվել

համեմատ 2006թ.-ի հետ և ներառել միայն այն տարրերը, որոնք միաժամանակ են

առկա են ինչպես պետական ​​ստանդարտի դաշնային բաղադրիչում

(պրոֆիլի մակարդակ, 2004 թ.) և Պարտադիր նվազագույն սպասարկում

Կրթություն 1999 թ

Ընտրանքներում 2006 թվականի հսկիչ չափիչ նյութերի համեմատ

2007 թվականի USE-ը փոփոխվել է երկու ձևով: Դրանցից առաջինը վերաբաշխումն էր

առաջադրանքներ աշխատանքի առաջին մասում թեմատիկ հիմունքներով. Անկախ դժվարությունից

(հիմնական կամ առաջադեմ մակարդակներ), նախ հաջորդեցին մեխանիկայի բոլոր առաջադրանքները, ապա

ՄԿՏ–ում և թերմոդինամիկայի, էլեկտրադինամիկայի և, վերջապես, քվանտային ֆիզիկայի մեջ։ Երկրորդ

փոփոխությունը վերաբերել է առաջադրանքների նպատակային ներդրմանը, որոնք ստուգում են

մեթոդական հմտությունների ձևավորում. 2007 թվականին A30 առաջադրանքները ստուգեցին հմտությունները

վերլուծել փորձարարական ուսումնասիրությունների արդյունքները, որոնք արտահայտված են որպես

աղյուսակներ կամ գրաֆիկներ, ինչպես նաև փորձի արդյունքների հիման վրա գրաֆիկներ կառուցել: Ընտրություն

A30 գծի առաջադրանքները կատարվել են՝ ելնելով դրանում ստուգման անհրաժեշտությունից

գործունեության մեկ տեսակի տարբերակների շարքը և, համապատասխանաբար, անկախ նրանից

որոշակի առաջադրանքի թեմատիկ պատկանելություն.

Քննական թերթում՝ հիմնական, առաջադեմ առաջադրանքներ

և դժվարության բարձր մակարդակ: Հիմնական մակարդակի առաջադրանքները փորձարկեցին ամենաշատի յուրացումը

կարևոր ֆիզիկական հասկացություններ և օրենքներ: Վերահսկվող բարձրացված առաջադրանքներ

ավելի բարդ գործընթացները վերլուծելու համար այս հասկացությունները և օրենքներն օգտագործելու ունակությունը կամ

որևէ մեկի համար մեկ կամ երկու օրենքների (բանաձևերի) կիրառման համար խնդիրներ լուծելու ունակություն

դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացի թեմաներ. Հաշվարկված են բարդության բարձր մակարդակի առաջադրանքներ

առաջադրանքներ, որոնք արտացոլում են բուհական ընդունելության քննություններին ներկայացվող պահանջների մակարդակը և

պահանջում են ֆիզիկայի միանգամից երկու կամ երեք բաժինների գիտելիքների կիրառում փոփոխված կամ

նոր իրավիճակ.

KIM 2007-ը ներառում էր առաջադրանքներ բոլոր հիմնական բովանդակության համար

ֆիզիկայի դասընթացի բաժինները.

1) «մեխանիկա» (կինեմատիկա, դինամիկա, ստատիկա, պահպանման օրենքներ մեխանիկայում,

մեխանիկական թրթռումներ և ալիքներ);

2) «Մոլեկուլային ֆիզիկա. Թերմոդինամիկա»;

3) «Էլեկտրադինամիկա» (էլեկտրոստատիկա, ուղղակի հոսանք, մագնիսական դաշտ,

էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա, էլեկտրամագնիսական տատանումներ և ալիքներ, օպտիկա);

4) «Քվանտային ֆիզիկա» (SRT-ի տարրեր, կորպուսուլյար-ալիքային դուալիզմ, ֆիզիկա.

ատոմ, միջուկային ֆիզիկա):

Աղյուսակ 4.1-ում ներկայացված է առաջադրանքների բաշխումն ըստ բովանդակության բլոկների յուրաքանչյուրում

քննական թերթի մի մասը։

Աղյուսակ 4.1

կախված առաջադրանքների տեսակից

Ամբողջ աշխատանք

(ընտրությամբ

(համառոտ

Աշխատատեղեր % No.

Աշխատատեղեր % No.

աշխատատեղեր %

1 Մեխանիկա 11-131 27.5-32.5 9-10 22.5-25.0 1 2.5 1-2 2.5-5.0

2 ՄԿՏ և թերմոդինամիկա 8-10 20.0-25.0 6-7 15.0-17.5 1 2.5 1-2 2.5-5.0

3 Էլեկտրադինամիկա 12-14 30.0-35.5 9-10 22.5-15.0 2 5.0 2-3 5.0-7.5

4 Քվանտային ֆիզիկա և

STO 6-8 15.0-20.0 5-6 12.5-15.0 – – 1-2 2.5-5.0

Աղյուսակ 4.2-ում ներկայացված են առաջադրանքների բաշխումն ըստ բովանդակության բլոկների

կախված դժվարության մակարդակից.

Աղյուսակ4.2

Առաջադրանքների բաշխում ըստ ֆիզիկայի դասընթացի բաժինների

կախված դժվարության մակարդակից

Ամբողջ աշխատանք

Հիմնական մակարդակը

(ընտրությամբ

բարձրացված

(պատասխանի ընտրությամբ

և հակիրճ

Բարձր մակարդակ

(երկարաձգված

Պատասխանների բաժին)

Աշխատատեղեր % No.

Աշխատատեղեր % No.

Աշխատատեղեր % No.

աշխատատեղեր %

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

2 ՄԿՏ և թերմոդինամիկա 8-10 20.0-25.0 5-6 12.5-15.0 2 5.0 1-2 2.5-5.0

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

4 Քվանտային ֆիզիկա և

STO 6-8 15.0-20.0 4-5 10.0-12.5 1 2.5 1-2 2.5-5.0

Քննական թերթի բովանդակությունը մշակելիս հաշվի է առնվել

տարբեր գործողությունների վարպետությունը ստուգելու անհրաժեշտությունը. Որտեղ

Տարբերակներից յուրաքանչյուրի առաջադրանքները ընտրվել են՝ հաշվի առնելով բաշխումն ըստ տեսակների

աղյուսակ 4.3-ում ներկայացված գործողությունները:

1 Թեմաներից յուրաքանչյուրի համար առաջադրանքների քանակի փոփոխությունը կապված է բարդ առաջադրանքների տարբեր թեմաների հետ C6 և

առաջադրանքներ A30, մեթոդական հմտությունների փորձարկում ֆիզիկայի տարբեր բաժինների նյութի վրա,

տարբեր տարբերակների շարք:

Աղյուսակ4.3

Առաջադրանքների բաշխում ըստ գործունեության տեսակների

Գործունեություն Քանակ

աշխատատեղեր %

1 Հասկանալ մոդելների, հասկացությունների, մեծությունների ֆիզիկական նշանակությունը 4-5 10.0-12.5

2 Բացատրել ֆիզիկական երևույթները, տարբերակել տարբերի ազդեցությունը

գործոնները երևույթների ընթացքի վրա, բնության մեջ երևույթների դրսևորումները կամ

դրանց օգտագործումը տեխնիկական սարքերում և առօրյա կյանքում

3 Կիրառել ֆիզիկայի օրենքները (բանաձևեր)՝ վերլուծելու գործընթացները

որակի մակարդակ 6-8 15.0-20.0

4 Կիրառել ֆիզիկայի օրենքները (բանաձևերը)՝ վերլուծելու գործընթացները

հաշվարկված մակարդակ 10-12 25.0-30.0

5 Վերլուծել փորձարարական ուսումնասիրությունների արդյունքները 1-2 2.5-5.0

6 Վերլուծել գրաֆիկներից, աղյուսակներից, դիագրամներից ստացված տեղեկատվությունը,

լուսանկարներ2 10-12 25.0-30.0

7 Լուծել բարդության տարբեր մակարդակների խնդիրներ 13-14 32.5-35.0

Քննական թերթի առաջին և երկրորդ մասերի բոլոր առաջադրանքները գնահատվել են 1-ով

առաջնային միավոր. Երրորդ մասի (С1-С6) խնդիրների լուծումները ստուգվել են երկու փորձագետների կողմից

ընդհանրացված գնահատման չափանիշներին համապատասխան՝ հաշվի առնելով կոռեկտությունը և

պատասխանի ամբողջականությունը. Մանրամասն պատասխանով բոլոր առաջադրանքների առավելագույն միավորը եղել է 3

միավորներ. Առաջադրանքը համարվել է լուծված, եթե աշակերտը դրա համար վաստակել է առնվազն 2 միավոր։

Քննության բոլոր առաջադրանքների կատարման համար նշանակված միավորների հիման վրա

աշխատանքը թարգմանվել է 100 բալանոց սանդղակով «թեստային» միավորների և գնահատականների

հինգ բալանոց սանդղակով։ Աղյուսակ 4.4-ն արտացոլում է առաջնային,

թեստային գնահատականները հինգ միավորանոց համակարգով վերջին երեք տարիների ընթացքում:

Աղյուսակ4.4

Առաջնային միավորի հարաբերակցությունը, թեստի միավորները և դպրոցի գնահատականները

Տարիներ, միավորներ 2 3 4 5

2007 հիմնական 0-11 12-22 23-35 36-52

թեստ 0-32 33-51 52-68 69-100

2006 հիմնական 0-9 10-19 20-33 34-52

թեստ 0-34 35-51 52-69 70-100

2005 հիմնական 0-10 11-20 21-35 36-52

թեստ 0-33 34-50 51-67 68-100

Առաջնային միավորների սահմանների համեմատությունը ցույց է տալիս, որ այս տարի պայմանները

համապատասխան գնահատականներն ավելի խիստ էին, քան 2006թ., սակայն

մոտավորապես համապատասխանում էր 2005 թվականի պայմաններին։ Դա պայմանավորված էր նրանով, որ նախկինում

տարի ֆիզիկայից միասնական քննություն հանձնեցին ոչ միայն նրանք, ովքեր պատրաստվում էին բուհ ընդունվել

համապատասխան պրոֆիլում, բայց նաև ուսանողների գրեթե 20%-ը (դիմորդների ընդհանուր թվից),

ովքեր ֆիզիկա են սովորել հիմնական մակարդակում (նրանց համար այս քննությունը եղել է որոշմամբ

տարածաշրջանը պարտադիր է):

Ընդհանուր առմամբ, քննությանը պատրաստվել է 40 տարբերակ 2007թ.

որոնք հինգ շարք էին 8 տարբերակներից՝ ստեղծված տարբեր պլաններով։

Տարբերակների շարքը տարբերվում էր վերահսկվող բովանդակության տարրերով և տեսակներով:

գործողություններ նույն գծի առաջադրանքների համար, բայց ընդհանուր առմամբ դրանք բոլորն էլ մոտավորապես ունեին

2 Այս դեպքում մենք նկատի ունենք առաջադրանքի տեքստում տեղեկատվության ներկայացման ձևը կամ շեղողները,

այնպես որ նույն աշխատանքը կարող է ստուգել երկու գործողություն:

նույն միջին դժվարության մակարդակը և համապատասխանում էր քննության պլանին

Հավելված 4.1-ում տրված աշխատանքի մասին:

4.2. USE-ի մասնակիցների բնութագրերը ֆիզիկայում2007 տարվա

Ֆիզիկայի USE-ի մասնակիցների թիվը այս տարի կազմել է 70052 մարդ, որը

նախորդ տարվա համեմատ զգալիորեն ցածր և ցուցանիշներին մոտավորապես համահունչ

2005 (տես աղյուսակ 4.5): Տարածաշրջանների թիվը, որտեղ շրջանավարտները ընդունեցին USE-ը

ֆիզիկա, ավելացել է մինչև 65։ Շրջանավարտների թիվը, ովքեր ընտրել են ֆիզիկան ձևաչափով

ՕԳՏԱԳՈՐԾՈՒՄԸ, զգալիորեն տարբերվում է տարբեր տարածաշրջանների համար՝ 5316 հոգուց: Հանրապետությունում

Թաթարստան՝ մինչև 51 մարդ Նենեցյան ինքնավար օկրուգում։ Որպես տոկոս

շրջանավարտների ընդհանուր թիվը, ֆիզիկայի USE-ի մասնակիցների թիվը տատանվում է

Մոսկվայում՝ 0,34%, Սամարայի մարզում՝ 19,1%:

Աղյուսակ4.5

Քննության մասնակիցների թիվը

Տարի Աղջիկներ Տղաներ

շրջաններ

մասնակիցների թիվը % Համար %

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

Ֆիզիկայի քննությունը հիմնականում ընտրվում է երիտասարդ տղամարդկանց կողմից, և միայն մեկ քառորդը

Մասնակիցների ընդհանուր թվից աղջիկներ են, ովքեր որոշել են շարունակել

ֆիզիկական և տեխնիկական պրոֆիլի կրթական բուհեր.

Քննության մասնակիցների բաշխումն ըստ

բնակավայրերի տեսակները (տե՛ս աղյուսակ 4.6): Շրջանավարտների գրեթե կեսը, ովքեր վերցրել են

Ֆիզիկայի միասնական պետական ​​քննությունը, ապրում է խոշոր քաղաքներում, և միայն 20%-ն են ավարտած ուսանողները

գյուղական դպրոցներ.

Աղյուսակ4.6

Քննությունների մասնակիցների բաշխումն ըստ բնակավայրերի տեսակների, որի մեջ

գտնվում են նրանց ուսումնական հաստատությունները

Քննվողների թիվը Տոկոս

Ուսումնասիրված կարգավորման տեսակը

Գյուղական տիպի բնակավայր (գյուղ,

գյուղ, ֆերմա և այլն) 13,767 18,107 14,281 20.0 20.0 20.4

Քաղաքային բնակավայր

(աշխատանքային բնակավայր, քաղաքային բնակավայր

տեսակը և այլն)

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

50 հազարից պակաս բնակչությամբ քաղաք 7,427 10,810 7,965 10.8 12.0 11.4

50-100 հազար մարդ բնակչությամբ քաղաք 6,063 8,757 7,088 8.8 9.7 10.1

100-450 հազար մարդ բնակչությամբ քաղաք 16195 17673 14630 23.5 19.5 20.9

450-680 հազար մարդ բնակչությամբ քաղաք 7679 11799 7210 11.1 13.1 10.3

Ավելի քան 680,000 բնակչություն ունեցող քաղաք։

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

Սանկտ Պետերբուրգ - 72 7 - 0,1 0,01

Մոսկվա - 224 259 - 0.2 0.3

Տվյալներ չկան – 339 – – 0,4 –

Ընդամենը 68,916 90,389 70,052 100% 100% 100%

3 2006 թվականին մարզերից մեկում ֆիզիկայի բուհերի ընդունելության քննություններն անցկացվել են միայն ք.

ՕԳՏԱԳՈՐԾԵԼ ձևաչափը: Դա հանգեցրեց քննության մասնակիցների թվի նման զգալի աճի։

Քննությունների մասնակիցների կազմն ըստ ուսումնական հաստատությունների տեսակների գործնականում չի փոխվում։

հաստատություններ (տես աղյուսակ 4.7): Ինչպես անցյալ տարի, ճնշող մեծամասնությունը

թեստավորվածներից ավարտել է հանրակրթական հաստատությունները, և միայն մոտ 2%-ը

շրջանավարտները քննության էին եկել տարրական կամ

միջին մասնագիտական ​​կրթություն.

Աղյուսակ4.7

Քննությունների մասնակիցների բաշխումն ըստ ուսումնական հաստատությունների տեսակների

Թիվ

քննվողներ

տոկոս

Ուսումնասիրված ուսումնական հաստատության տեսակը

2006 Գ. 2007 Գ. 2006 Գ. 2007 Գ.

Հանրակրթական հաստատություններ 86,331 66,849 95,5 95,4

երեկոյան (հերթափոխային) հանրակրթություն

հաստատություններ 487 369 0.5 0.5

Հանրակրթական գիշերօթիկ դպրոց,

կուրսանտների դպրոց, գիշերօթիկ դպրոց հետ

նախնական թռիչքային ուսուցում

1 144 1 369 1,3 2,0

Ուսումնական հաստատությունները տարրական և

միջին մասնագիտական ​​կրթություն 1,469 1,333 1.7 1.9

Տվյալներ չկան 958 132 1.0 0.2

Ընդհանուր՝ 90,389 70,052 100% 100%

4.3. Քննական աշխատանքի հիմնական արդյունքները ֆիզիկայից

Ընդհանուր առմամբ, քննական աշխատանքների արդյունքները 2007թ

մի փոքր ավելի բարձր, քան անցյալ տարի, բայց մոտավորապես նույն մակարդակի վրա, ինչ

նախորդ տարվա ցուցանիշները։ Աղյուսակ 4.8-ում ներկայացված են ֆիզիկայում USE-ի արդյունքները 2007թ.

հինգ բալանոց սանդղակով, իսկ աղյուսակ 4.9-ում և նկ. 4.1 - թեստի միավորների վրա 100-ով

կետային սանդղակ. Համեմատության պարզության համար արդյունքները ներկայացված են համեմատության մեջ

նախորդ երկու տարին։

Աղյուսակ4.8

Քննությունների մասնակիցների բաշխումն ըստ մակարդակների

վերապատրաստում(ընդհանուրի տոկոսը)

«2» տարիները «5» սանդղակով նշում են «n3o» 5 միավոր «b4n»

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%

Աղյուսակ4.9

Քննությունների մասնակիցների բաշխում

թեստի միավորների հիման վրա2005-2007 gg.

Տարի Թեստի միավորների սանդղակի միջակայքը

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

Թեստի միավոր

Ստացած ուսանողների տոկոսը

համապատասխան թեստի միավոր

Բրինձ. 4.1 Քննությունների մասնակիցների բաշխումն ըստ ստացված թեստի միավորների

Աղյուսակ 4.10-ը համեմատում է թեստի միավորների սանդղակը 100 միավորով

սանդղակ՝ նախնականում քննական տարբերակի առաջադրանքների կատարման արդյունքներով

Աղյուսակ4.10

Առաջնային և թեստային միավորների միջակայքերի համեմատություն2007 տարին

Սանդղակի ընդմիջում

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

Սանդղակի ընդմիջում

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

35 միավոր (միավոր 3, առաջնային միավոր՝ 13) ստանալու համար թեստ հանձնողը

բավական էր ճիշտ պատասխանել առաջին մասի 13 պարզագույն հարցերին

աշխատանք. 65 միավոր (4-րդ դասարան, սկզբնական միավոր՝ 34) վաստակելու համար շրջանավարտը պետք է

էր, օրինակ, ճիշտ պատասխանել 25 առաջադրանք՝ պատասխանների ընտրությամբ, լուծել չորսից երեքը

կարճ պատասխանի խնդիրներ և ևս երկու բարձր մակարդակի խնդիրներ

դժվարություններ. Նրանք, ովքեր ստացել են 85 միավոր (5 միավոր, նախնական միավոր՝ 46) գործնականում

կատարյալ կատարել է աշխատանքի առաջին և երկրորդ մասերը և լուծել առնվազն չորս առաջադրանք

երրորդ մաս.

Լավագույններից լավագույնը (91-ից 100 միավորի միջակայքը) պետք է ոչ միայն

ազատորեն նավարկեք ֆիզիկայի դպրոցական դասընթացի բոլոր հարցերում, բայց նաև գործնականում

խուսափել նույնիսկ տեխնիկական սխալներից. Այսպիսով, ստանալ 94 միավոր (առաջնային միավոր

– 49) հնարավոր է եղել «չստանալ» միայն 3 առաջնային միավոր՝ թույլ տալով, օրինակ.

թվաբանական սխալներ բարդության բարձր մակարդակի խնդիրներից մեկի լուծման ժամանակ

հեռավորություններ... միջեւարտաքին և ներքին ազդեցություններն ու տարբերությունները պայմաններըՀամար ... ժամընորմալճնշումը հասնում է 100°-ի, ապա ժամը ... Համարդրա գործարկումը մեծ մասամբ չափերը, Համար ...

Wiener Norbert Cybernetics 2nd Edition Wiener Cybernetics or Control and Communication in Animal and Machine - 2nd Edition - M Science Main Edition of Editions for Foreign Countries 1983 - 344 p.

Փաստաթուղթ

Կամ համեմատելի ... Համարիրագործում նորմալմտածողության գործընթացները. ժամըայդպիսին պայմանները ... չափը Համարմիացնող գծեր միջեւտարբեր ոլորումներ հեռավորությունը... որն ավելի փոքր է մոլեկուլներըխառնուրդի բաղադրիչներ...

Վիներ և կիբեռնետիկա կամ հսկողություն և հաղորդակցություն կենդանիների և մեքենաների մեջ - 2-րդ հրատարակություն - m Science հրատարակությունների հիմնական հրատարակություն արտասահմանյան երկրների համար 1983 - 344 p.

Փաստաթուղթ

Կամ համեմատելի ... Համարիրագործում նորմալմտածողության գործընթացները. ժամըայդպիսին պայմանները ... չափըբայց հարթ մակերեսով: Մյուս կողմից, Համարմիացնող գծեր միջեւտարբեր ոլորումներ հեռավորությունը... որն ավելի փոքր է մոլեկուլներըխառնուրդի բաղադրիչներ...

Մոլեկուլային կինետիկ տեսությունը բացատրում է, որ բոլոր նյութերը կարող են լինել ագրեգացման երեք վիճակում՝ պինդ, հեղուկ և գազային։ Օրինակ՝ սառույց, ջուր և ջրային գոլորշի։ Պլազման հաճախ համարվում է նյութի չորրորդ վիճակը:

Նյութի ագրեգատային վիճակներ(լատիներենից ագրեգո- կցել, կապել) - նույն նյութի վիճակներ, որոնց միջև անցումները ուղեկցվում են նրա ֆիզիկական հատկությունների փոփոխությամբ: Սա նյութի ագրեգատային վիճակների փոփոխությունն է։

Բոլոր երեք վիճակներում նույն նյութի մոլեկուլները ոչ մի կերպ չեն տարբերվում միմյանցից, փոխվում են միայն նրանց գտնվելու վայրը, ջերմային շարժման բնույթը և միջմոլեկուլային փոխազդեցության ուժերը։

Մոլեկուլների շարժումը գազերում

Գազերում մոլեկուլների և ատոմների միջև հեռավորությունը սովորաբար շատ ավելի մեծ է, քան մոլեկուլների չափերը, իսկ գրավիչ ուժերը շատ փոքր են։ Ուստի գազերը չունեն իրենց ձևը և մշտական ​​ծավալը։ Գազերը հեշտությամբ սեղմվում են, քանի որ մեծ հեռավորությունների վրա վանող ուժերը նույնպես փոքր են։ Գազերն ունեն անվերջ ընդլայնվելու հատկություն՝ լրացնելով իրենց տրամադրված ողջ ծավալը։ Գազի մոլեկուլները շարժվում են շատ մեծ արագությամբ, բախվում միմյանց, ցատկում միմյանցից տարբեր ուղղություններով։ Ստեղծվում են մոլեկուլների բազմաթիվ ազդեցություններ նավի պատերին գազի ճնշում.

Մոլեկուլների շարժումը հեղուկներում

Հեղուկների մեջ մոլեկուլները ոչ միայն տատանվում են հավասարակշռության դիրքի շուրջ, այլև ցատկում են մի հավասարակշռության դիրքից մյուսը։ Այս թռիչքները պարբերաբար տեղի են ունենում: Նման թռիչքների միջև ընկած ժամանակահատվածը կոչվում է հաստատված կյանքի միջին ժամանակը(կամ հանգստի միջին ժամանակը) և նշվում է տառով: Այլ կերպ ասած, հանգստի ժամանակը մեկ որոշակի հավասարակշռության դիրքի շուրջ տատանումների ժամանակն է: Սենյակային ջերմաստիճանում այս ժամանակը միջինում 10 -11 վ է։ Մեկ տատանման ժամանակը 10 -12 ... 10 -13 վ է։

Հաստատված կյանքի ժամանակը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Հեղուկի մոլեկուլների միջև հեռավորությունը փոքր է, քան մոլեկուլների չափը, մասնիկները մոտ են միմյանց, իսկ միջմոլեկուլային ձգողականությունը մեծ է։ Այնուամենայնիվ, հեղուկ մոլեկուլների դասավորությունը խստորեն կարգավորված չէ ամբողջ ծավալով:

Հեղուկները, ինչպես և պինդները, պահպանում են իրենց ծավալը, բայց չունեն իրենց ձևը: Հետեւաբար, նրանք վերցնում են այն նավի ձեւը, որտեղ գտնվում են: Հեղուկն ունի հատկություն հոսունություն. Այս հատկության շնորհիվ հեղուկը չի դիմադրում ձևի փոփոխությանը, այն քիչ է սեղմվում, և նրա ֆիզիկական հատկությունները հեղուկի ներսում բոլոր ուղղություններով նույնն են (հեղուկների իզոտրոպիա): Առաջին անգամ հեղուկների մեջ մոլեկուլային շարժման բնույթը հաստատել է խորհրդային ֆիզիկոս Յակով Իլյիչ Ֆրենկելը (1894 - 1952 թթ.):

Մոլեկուլների շարժումը պինդ մարմիններում

Պինդ մարմնի մոլեկուլներն ու ատոմները դասավորված են որոշակի կարգով և ձևով բյուրեղյա վանդակ. Նման պինդ մարմինները կոչվում են բյուրեղային: Ատոմները տատանվում են հավասարակշռության դիրքի շուրջ, և նրանց միջև ձգողությունը շատ ուժեղ է։ Ուստի պինդ մարմինները նորմալ պայմաններում պահպանում են ծավալը և ունեն իրենց ձևը։

Ֆիզիկա

Ատոմների և նյութի մոլեկուլների փոխազդեցությունը: Պինդ, հեղուկ և գազային մարմինների կառուցվածքը

Գրավիչ և վանող ուժերը միաժամանակ գործում են նյութի մոլեկուլների միջև: Այս ուժերը մեծապես կախված են մոլեկուլների միջև եղած հեռավորություններից:

Ըստ փորձարարական և տեսական ուսումնասիրությունների՝ փոխազդեցության միջմոլեկուլային ուժերը հակադարձ համեմատական ​​են մոլեկուլների միջև հեռավորության n-րդ ուժին.

որտեղ գրավիչ ուժերի համար n = 7, իսկ վանող ուժերի համար:

Երկու մոլեկուլների փոխազդեցությունը կարելի է նկարագրել՝ օգտագործելով մոլեկուլների ձգման և վանման արդյունքում առաջացած ուժերի պրոյեկցիայի սյուժեն դրանց կենտրոնների միջև r հեռավորության վրա։ Եկեք r առանցքը 1-ին մոլեկուլից, որի կենտրոնը համընկնում է կոորդինատների սկզբնավորման հետ, ուղղենք նրանից հեռու գտնվող մոլեկուլ 2-ի կենտրոն (նկ. 1):

Այնուհետև մոլեկուլ 2-ի վանող ուժի պրոյեկցիան 1-ին մոլեկուլից դեպի r առանցքի վրա դրական կլինի։ 2-րդ մոլեկուլի գրավիչ ուժի պրոյեկցիան դեպի մոլեկուլ 1 բացասական կլինի։

վանող ուժերը (նկ. 2) շատ ավելի մեծ են, քան գրավիչ ուժերը փոքր հեռավորությունների վրա, բայց շատ ավելի արագ են նվազում r-ի ավելացման հետ։ Գրավիչ ուժերը նույնպես արագորեն նվազում են r-ի մեծացման հետ, այնպես որ, սկսած որոշակի հեռավորությունից, կարող է անտեսվել մոլեկուլների փոխազդեցությունը։ Ամենամեծ հեռավորությունը rm, որի վրա մոլեկուլները դեռ փոխազդում են, կոչվում է մոլեկուլային գործողության շառավիղ։ .

վանող ուժերը մոդուլով հավասար են գրավիչ ուժերին։

Հեռավորությունը համապատասխանում է մոլեկուլների կայուն հավասարակշռության փոխադարձ դիրքին։

Նյութի տարբեր ագրեգատային վիճակներում նրա մոլեկուլների միջև հեռավորությունը տարբեր է: Այստեղից է գալիս մոլեկուլների ուժային փոխազդեցության տարբերությունը և գազերի, հեղուկների և պինդ մարմինների մոլեկուլների շարժման բնույթի էական տարբերությունը։

Գազերում մոլեկուլների միջև հեռավորությունը մի քանի անգամ մեծ է հենց մոլեկուլների չափից: Արդյունքում, գազի մոլեկուլների միջև փոխազդեցության ուժերը փոքր են, և մոլեկուլների ջերմային շարժման կինետիկ էներգիան զգալիորեն գերազանցում է դրանց փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան: Յուրաքանչյուր մոլեկուլ ազատորեն շարժվում է այլ մոլեկուլներից հսկայական արագություններով (վայրկյանում հարյուրավոր մետր)՝ փոխելով ուղղությունը և արագության մոդուլը այլ մոլեկուլների հետ բախվելիս։ Գազի մոլեկուլների միջին ազատ ուղին կախված է գազի ճնշումից և ջերմաստիճանից։ նորմալ պայմաններում։

Հեղուկներում մոլեկուլների միջև հեռավորությունը շատ ավելի փոքր է, քան գազերում: Մոլեկուլների միջև փոխազդեցության ուժերը մեծ են, և մոլեկուլների շարժման կինետիկ էներգիան համարժեք է դրանց փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիային, որի արդյունքում հեղուկի մոլեկուլները տատանվում են որոշակի հավասարակշռության դիրքի շուրջ, այնուհետև կտրուկ տեղափոխվում են նոր. հավասարակշռության դիրքերը շատ կարճ ժամանակային ընդմիջումներից հետո, ինչը հանգեցնում է հեղուկի հեղուկության: Այսպիսով, հեղուկում մոլեկուլները հիմնականում կատարում են տատանողական և թարգմանական շարժումներ։ Պինդ մարմիններում մոլեկուլների փոխազդեցության ուժերն այնքան մեծ են, որ մոլեկուլների շարժման կինետիկ էներգիան շատ ավելի քիչ է, քան դրանց փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան։ Մոլեկուլները կատարում են միայն թրթռումներ փոքր ամպլիտուդով որոշակի կայուն հավասարակշռության դիրքի շուրջ՝ բյուրեղային ցանցի հանգույց:

Այս հեռավորությունը կարելի է գնահատել՝ իմանալով նյութի խտությունը և մոլային զանգվածը։ Համակենտրոնացում -Միավոր ծավալով մասնիկների քանակը կապված է խտության, մոլային զանգվածի և Ավոգադրոյի թվի հետ։

Բազմաթիվ բնական երևույթներ վկայում են միկրոմասնիկների, մոլեկուլների և նյութի ատոմների քաոսային շարժման մասին։ Որքան բարձր է նյութի ջերմաստիճանը, այնքան ավելի ինտենսիվ է այս շարժումը: Հետևաբար, մարմնի ջերմությունը նրա բաղկացուցիչ մոլեկուլների և ատոմների պատահական շարժման արտացոլումն է։

Ապացույցը, որ նյութի բոլոր ատոմներն ու մոլեկուլները գտնվում են մշտական ​​և պատահական շարժման մեջ, կարող է լինել դիֆուզիոն՝ մի նյութի մասնիկների փոխներթափանցումը մյուսի մեջ (տե՛ս նկ. 20ա): Այսպիսով, հոտը արագորեն տարածվում է սենյակում նույնիսկ օդի շարժման բացակայության դեպքում: Թանաքի մի կաթիլն արագորեն միատեսակ սև է դարձնում ջրի ամբողջ բաժակը, թեև թվում է, թե ձգողականությունը պետք է օգնի ապակին գունավորել միայն վերևից ներքև: Դիֆուզիոն կարող է հայտնաբերվել նաև պինդ մարմիններում, եթե դրանք ամուր սեղմվեն իրար և երկար ժամանակ թողնվեն։ Դիֆուզիայի ֆենոմենը ցույց է տալիս, որ նյութի միկրոմասնիկները կարող են ինքնաբուխ շարժվել բոլոր ուղղություններով։ Նյութի միկրոմասնիկների, ինչպես նաև նրա մոլեկուլների և ատոմների նման շարժումը կոչվում է նրանց ջերմային շարժում։

Ակնհայտ է, որ ապակու բոլոր ջրի մոլեկուլները շարժվում են, նույնիսկ եթե դրա մեջ թանաքի կաթիլ չկա: Պարզապես, թանաքի տարածումը տեսանելի է դարձնում մոլեկուլների ջերմային շարժումը։ Մեկ այլ երևույթ, որը հնարավորություն է տալիս դիտարկել ջերմային շարժումը և նույնիսկ գնահատել դրա բնութագրերը, կարող է լինել Բրաունյան շարժումը, որը կոչվում է ցանկացած ամենափոքր մասնիկի քաոսային շարժումը լիովին հանգիստ հեղուկում, որը տեսանելի է մանրադիտակով: Այն կոչվել է Բրաունյան՝ ի պատիվ անգլիացի բուսաբան Ռ. Բրաունի, ով 1827 թվականին, մանրադիտակի տակ ուսումնասիրելով ջրի մեջ կախված բույսերից մեկի ծաղկափոշու սպորները, պարզել է, որ դրանք անընդհատ և քաոսային շարժվում են։

Բրաունի դիտարկումը հաստատել են բազմաթիվ այլ գիտնականներ։ Պարզվեց, որ Բրոունյան շարժումը կապված չէ ոչ հեղուկի հոսքերի, ոչ էլ նրա աստիճանական գոլորշիացման հետ։ Ամենափոքր մասնիկները (դրանք նաև կոչվում էին Բրոունյան) իրենց պահում էին այնպես, ասես կենդանի լինեին, և մասնիկների այս «պարը» արագացավ հեղուկի տաքացման և մասնիկների չափի նվազման հետ, և, ընդհակառակը, դանդաղեց, երբ ջուրը փոխարինվեց ավելի մածուցիկ միջավայր: Բրաունյան շարժումը հատկապես նկատելի էր, երբ այն նկատվում էր գազի մեջ, օրինակ՝ հետևելով ծխի մասնիկներին կամ մառախուղի կաթիլներին օդում։ Այս զարմանալի երևույթը երբեք չի դադարել, և այն կարելի էր անվերջ դիտարկել։

Բրոունյան շարժման բացատրությունը տրվել է միայն 19-րդ դարի վերջին քառորդում, երբ շատ գիտնականների համար ակնհայտ դարձավ, որ բրոունյան մասնիկի շարժումը պայմանավորված է ջերմային շարժում կատարող միջին մոլեկուլների (հեղուկ կամ գազ) պատահական ազդեցությամբ (տես. Նկար 20բ): Միջին հաշվով, միջավայրի մոլեկուլները բրոունյան մասնիկի վրա գործում են բոլոր կողմերից հավասար ուժով, սակայն այդ ազդեցությունները երբեք ճիշտ չեն հավասարակշռում միմյանց, և արդյունքում Բրաունի մասնիկի արագությունը պատահականորեն փոխվում է մեծության և ուղղության մեջ: Հետևաբար, Բրոունյան մասնիկը շարժվում է զիգզագաձեւ ճանապարհով։ Այս դեպքում որքան փոքր է բրոունյան մասնիկի չափն ու զանգվածը, այնքան ավելի նկատելի է դառնում նրա շարժումը։

1905 թվականին Ա.Էյնշտեյնը ստեղծեց Բրոունյան շարժման տեսությունը՝ հավատալով, որ ցանկացած պահի բրոունյան մասնիկի արագացումը կախված է միջավայրի մոլեկուլների հետ բախումների քանակից, ինչը նշանակում է, որ այն կախված է միավորի մոլեկուլների քանակից։ միջավայրի ծավալը, այսինքն. Ավոգադրոյի համարից։ Էյնշտեյնը ստացավ մի բանաձև, որով հնարավոր եղավ հաշվարկել, թե ինչպես է փոխվում Բրաունի մասնիկի շարժման միջին քառակուսին ժամանակի հետ, եթե գիտեք միջավայրի ջերմաստիճանը, դրա մածուցիկությունը, մասնիկների չափը և Ավոգադրոյի թիվը, որն այդ ժամանակ եղել է։ դեռ անհայտ. Էյնշտեյնի այս տեսության վավերականությունը փորձնականորեն հաստատել է Ջ. Պերինը, ով առաջինն է ստացել Ավոգադրոյի թվի արժեքը։ Այսպիսով, Բրոունյան շարժման վերլուծությունը դրեց նյութի կառուցվածքի ժամանակակից մոլեկուլային-կինետիկ տեսության հիմքերը։

Վերանայման հարցեր.

· Ի՞նչ է դիֆուզիան և ինչպե՞ս է այն կապված մոլեկուլների ջերմային շարժման հետ:

Ի՞նչ է կոչվում Բրոունյան շարժում և արդյոք այն ջերմային:

Ինչպե՞ս է փոխվում Բրոունյան շարժման բնույթը տաքացնելիս:

Բրինձ. 20. ա) - վերին մասում ցուցադրված են երկու տարբեր գազերի մոլեկուլներ՝ բաժանված միջնորմով, որը հանվում է (տես ստորին մասը), որից հետո սկսվում է դիֆուզիան. բ) ներքևի ձախ մասը ցույց է տալիս բրոունյան մասնիկի (կապույտ) սխեմատիկ պատկերը, որը շրջապատված է միջավայրում մոլեկուլներով, որոնց բախումները առաջացնում են մասնիկի շարժումը (տես մասնիկի շարժման երեք հետագիծ):

§ 21. ՄԻՋՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ՈՒԺԵՐ.

Մենք սովոր ենք, որ հեղուկը կարելի է լցնել մի նավից մյուսը, և գազն արագորեն լրացնում է իրեն տրամադրվող ամբողջ ծավալը։ Ջուրը կարող է հոսել միայն գետի հունով, իսկ նրա վերևում գտնվող օդը սահմաններ չի ճանաչում: Եթե ​​գազը չձգտի զբաղեցնել շուրջբոլոր տարածությունը, մենք կխեղդվեինք, քանի որ. ածխաթթու գազը, որը մենք արտաշնչում ենք, կկուտակվի մեր շուրջը՝ թույլ չտալով մաքուր օդ շնչել: Այո, և մեքենաները շուտով կկանգնեին նույն պատճառով։ Նրանք նաև թթվածնի կարիք ունեն վառելիքը այրելու համար:

Ինչո՞ւ է գազը, ի տարբերություն հեղուկի, լրացնում իրեն տրամադրված ամբողջ ծավալը: Բոլոր մոլեկուլների միջև գործում են միջմոլեկուլային գրավիչ ուժեր, որոնց մեծությունը շատ արագ նվազում է մոլեկուլների միմյանցից հեռավորության հետ և, հետևաբար, մոլեկուլների մի քանի տրամագծերին հավասար հեռավորության վրա նրանք ընդհանրապես չեն փոխազդում։ Հեշտ է ցույց տալ, որ հարեւան գազի մոլեկուլների միջև հեռավորությունը շատ անգամ ավելի մեծ է, քան հեղուկինը: Օգտագործելով բանաձևը (19.3) և իմանալով օդի խտությունը (r=1.29 կգ/մ3) մթնոլորտային ճնշման և նրա մոլային զանգվածը (M=0.029 կգ/մոլ), կարող ենք հաշվարկել օդի մոլեկուլների միջև միջին հեռավորությունը, որը հավասար է 6.1.10- 9 մ, որը քսան անգամ մեծ է ջրի մոլեկուլների միջև եղած հեռավորությունից:

Այսպիսով, հեղուկի մոլեկուլների միջև, որոնք գտնվում են գրեթե միմյանց մոտ, գործում են գրավիչ ուժեր, որոնք թույլ չեն տալիս այդ մոլեկուլները ցրվել տարբեր ուղղություններով: Ընդհակառակը, գազի մոլեկուլների միջև ձգողականության աննշան ուժերը ի վիճակի չեն դրանք միասին պահել, և, հետևաբար, գազերը կարող են ընդլայնվել՝ լրացնելով նրանց տրամադրված ամբողջ ծավալը։ Ներգրավման միջմոլեկուլային ուժերի առկայությունը կարելի է ստուգել պարզ փորձի միջոցով՝ սեղմել երկու կապարաձողեր միմյանց դեմ: Եթե ​​կոնտակտային մակերեսները բավականաչափ հարթ են, ապա ձողերը միմյանց կպչեն, և դժվար կլինի դրանք առանձնացնել:

Այնուամենայնիվ, միայն ձգողականության միջմոլեկուլային ուժերը չեն կարող բացատրել գազային, հեղուկ և պինդ նյութերի հատկությունների բոլոր տարբերությունները: Ինչո՞ւ, օրինակ, շատ դժվար է նվազեցնել հեղուկի կամ պինդի ծավալը, բայց համեմատաբար հեշտ է սեղմել օդապարիկը: Սա բացատրվում է նրանով, որ մոլեկուլների միջև կան ոչ միայն գրավիչ ուժեր, այլև միջմոլեկուլային վանող ուժեր, որոնք գործում են, երբ հարևան մոլեկուլների ատոմների էլեկտրոնային թաղանթները սկսում են համընկնել: Հենց այդ վանող ուժերն են խանգարում մեկ մոլեկուլի ներթափանցմանը մի ծավալի մեջ, որն արդեն զբաղեցնում է մեկ այլ մոլեկուլ:

Երբ արտաքին ուժերը չեն գործում հեղուկ կամ պինդ մարմնի վրա, նրանց մոլեկուլների միջև հեռավորությունն այնպիսին է (տես r0-ը Նկար 21ա-ում), որի արդյունքում ձգող և վանող ուժերը հավասար են զրոյի: Եթե ​​դուք փորձում եք նվազեցնել մարմնի ծավալը, ապա մոլեկուլների միջև հեռավորությունը նվազում է, իսկ սեղմված մարմնի կողմից սկսում է գործել վանող ուժերի աճի արդյունքը։ Ընդհակառակը, երբ մարմինը ձգվում է, առաձգական ուժերը, որոնք առաջանում են, կապված են ձգողական ուժերի հարաբերական աճի հետ, քանի որ. երբ մոլեկուլները հեռանում են միմյանցից, վանող ուժերը շատ ավելի արագ են ընկնում, քան գրավիչ ուժերը (տես նկ. 21ա):

Գազի մոլեկուլները գտնվում են իրենց չափից տասնյակ անգամ մեծ հեռավորությունների վրա, ինչի արդյունքում այդ մոլեկուլները չեն փոխազդում միմյանց հետ, և, հետևաբար, գազերը շատ ավելի հեշտ են սեղմվում, քան հեղուկներն ու պինդները: Գազերը չունեն որևէ կոնկրետ կառուցվածք և իրենից ներկայացնում են շարժվող և բախվող մոլեկուլների հավաքածու (տե՛ս նկ. 21b):

Հեղուկը մոլեկուլների հավաքածու է, որոնք գրեթե մոտ են միմյանց (տես նկ. 21c): Ջերմային շարժումը թույլ է տալիս հեղուկ մոլեկուլին ժամանակ առ ժամանակ փոխել իր հարեւաններին՝ ցատկելով մի տեղից մյուսը: Սա բացատրում է հեղուկների հեղուկությունը:

Պինդ մարմինների ատոմները և մոլեկուլները զրկված են իրենց հարևաններին փոխելու հնարավորությունից, և նրանց ջերմային շարժումը միայն փոքր տատանումներ է հարևան ատոմների կամ մոլեկուլների դիրքի համեմատ (տես նկ. 21դ): Ատոմների փոխազդեցությունը կարող է հանգեցնել նրան, որ պինդ մարմինը դառնում է բյուրեղ, իսկ դրա մեջ գտնվող ատոմները դիրքեր են զբաղեցնում բյուրեղային ցանցի հանգույցներում։ Քանի որ պինդ մարմինների մոլեկուլները չեն շարժվում հարևանների համեմատ, այդ մարմինները պահպանում են իրենց ձևը:

Վերանայման հարցեր.

Ինչու գազի մոլեկուլները չեն ձգում միմյանց:

Մարմինների ո՞ր հատկություններն են որոշում վանման և ձգողականության միջմոլեկուլային ուժերը:

Ինչպե՞ս է բացատրվում հեղուկի հոսքը:

Ինչու՞ են բոլոր պինդ մարմինները պահպանում իրենց ձևը:

§ 22. ԻԴԵԱԼ ԳԱԶ. ԳԱԶԻ ՄՈԼԵԿՈՒԼԱՐ-ԿԻՆԵՏԻԿ ՏԵՍՈՒԹՅԱՆ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՀԱՎԱՍԱՐՈՒՄԸ.

1. Գազային, հեղուկ և պինդ մարմինների կառուցվածքը

Մոլեկուլային կինետիկ տեսությունը թույլ է տալիս հասկանալ, թե ինչու կարող է նյութը լինել գազային, հեղուկ և պինդ վիճակում:
Գազեր.Գազերում ատոմների կամ մոլեկուլների միջև հեռավորությունը միջինում շատ անգամ ավելի մեծ է, քան հենց մոլեկուլների չափը ( նկ.8.5) Օրինակ, մթնոլորտային ճնշման դեպքում նավի ծավալը տասնյակ հազարավոր անգամ ավելի մեծ է, քան նրանում պարունակվող մոլեկուլների ծավալը։

Գազերը հեշտությամբ սեղմվում են, մինչդեռ մոլեկուլների միջև միջին հեռավորությունը նվազում է, բայց մոլեկուլի ձևը չի փոխվում ( նկ.8.6).

Հսկայական արագություններ ունեցող մոլեկուլները՝ հարյուրավոր մետր վայրկյանում, շարժվում են տիեզերքում: Բախվելով՝ նրանք բիլիարդի գնդակների նման ցատկում են միմյանցից տարբեր ուղղություններով։ Գազի մոլեկուլների ձգողական թույլ ուժերը չեն կարողանում դրանք միմյանց մոտ պահել։ Ահա թե ինչու գազերը կարող են անորոշ ժամանակով ընդլայնվել: Նրանք չեն պահպանում ոչ ձևը, ոչ էլ ծավալը:
Անոթի պատերին մոլեկուլների բազմաթիվ ազդեցությունները առաջացնում են գազի ճնշում:

Հեղուկներ. Հեղուկի մոլեկուլները գտնվում են միմյանց մոտ ( նկ.8.7), ուստի հեղուկ մոլեկուլն այլ կերպ է վարվում, քան գազի մոլեկուլը։ Հեղուկների մեջ կա այսպես կոչված կարճ հեռահարության կարգ, այսինքն՝ մոլեկուլների դասավորվածությունը պահպանվում է մի քանի մոլեկուլային տրամագծերի հավասար հեռավորությունների վրա։ Մոլեկուլը տատանվում է իր հավասարակշռության դիրքի շուրջ՝ բախվելով հարևան մոլեկուլներին։ Միայն ժամանակ առ ժամանակ այն հերթական «ցատկ» է անում՝ ընկնելով հավասարակշռության նոր դիրքի մեջ։ Այս հավասարակշռության դիրքում վանող ուժը հավասար է գրավիչ ուժին, այսինքն՝ մոլեկուլի փոխազդեցության ընդհանուր ուժը զրո է։ Ժամանակը կարգավորված կյանքջրի մոլեկուլները, այսինքն՝ սենյակային ջերմաստիճանում մեկ որոշակի հավասարակշռության դիրքի շուրջ նրա տատանումների ժամանակը միջինում 10-11 վ է։ Մեկ տատանման ժամանակը շատ ավելի քիչ է (10 -12 -10 -13 վ): Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մոլեկուլների նստվածքային կյանքի ժամանակը նվազում է։

Հեղուկների մոլեկուլային շարժման բնույթը, որն առաջին անգամ հաստատել է խորհրդային ֆիզիկոս Յա.Ի. Ֆրենկելը, հնարավորություն է տալիս հասկանալ հեղուկների հիմնական հատկությունները։
Հեղուկի մոլեկուլները գտնվում են անմիջապես միմյանց կողքին: Ծավալի նվազմամբ վանող ուժերը դառնում են շատ մեծ։ Սա բացատրում է հեղուկների ցածր սեղմելիություն.
Ինչպես հայտնի է, հեղուկները հեղուկ են, այսինքն՝ չեն պահպանում իրենց ձևը. Դա կարելի է բացատրել այսպես. Արտաքին ուժը նկատելիորեն չի փոխում վայրկյանում մոլեկուլային թռիչքների քանակը։ Բայց մոլեկուլների ցատկերը մի նստած դիրքից մյուսը տեղի են ունենում հիմնականում արտաքին ուժի ուղղությամբ ( նկ.8.8) Այդ պատճառով հեղուկը հոսում է և ստանում անոթի տեսք։

Պինդ նյութեր.Պինդ մարմինների ատոմները կամ մոլեկուլները, ի տարբերություն ատոմների և հեղուկների մոլեկուլների, թրթռում են որոշակի հավասարակշռության դիրքերի շուրջ։ Այս պատճառով պինդ նյութեր պահպանել ոչ միայն ծավալը, այլև ձևը. Պինդ մարմնի մոլեկուլների փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան շատ ավելի մեծ է, քան նրանց կինետիկ էներգիան։
Հեղուկների և պինդ մարմինների միջև կա ևս մեկ կարևոր տարբերություն. Հեղուկը կարելի է համեմատել մարդկանց ամբոխի հետ, որտեղ առանձին անհատներ անհանգիստ թափահարում են տեղում, իսկ պինդ մարմինը նման է նույն անհատների սլացիկ խմբին, ովքեր թեև ուշադրության չեն արժանանում, բայց միջինում պահպանում են որոշակի հեռավորություններ իրենց միջև։ . Եթե ​​միացնենք պինդ մարմնի ատոմների կամ իոնների հավասարակշռության դիրքերի կենտրոնները, ապա կստանանք ճիշտ տարածական ցանց, որը կոչվում է. բյուրեղային.
8.9 և 8.10 նկարներում ներկայացված են կերակրի աղի և ադամանդի բյուրեղյա վանդակաճաղերը: Բյուրեղների ատոմների դասավորության ներքին կարգը հանգեցնում է կանոնավոր արտաքին երկրաչափական ձևերի:

Նկար 8.11-ում ներկայացված են յակուտական ​​ադամանդները:

Գազի համար մոլեկուլների միջև l հեռավորությունը շատ ավելի մեծ է, քան մոլեկուլների չափերը r 0: լ>>ր 0 .
Հեղուկներն ու պինդները ունեն l≈r 0: Հեղուկի մոլեկուլները դասավորված են անկարգություններով և ժամանակ առ ժամանակ ցատկում են մի նստած դիրքից մյուսը։
Բյուրեղային պինդ մարմիններում մոլեկուլները (կամ ատոմները) դասավորված են խիստ կարգով։

2. Իդեալական գազ մոլեկուլային կինետիկ տեսության մեջ

Ֆիզիկայի ցանկացած բնագավառի ուսումնասիրությունը միշտ սկսվում է որոշակի մոդելի ներդրմամբ, որի շրջանակներում ուսումնասիրությունն իրականացվում է հետագայում։ Օրինակ, երբ մենք ուսումնասիրում էինք կինեմատիկան, մարմնի մոդելը նյութական կետ էր և այլն: Ինչպես կարող էիք կռահել, մոդելը երբեք չի համապատասխանի տեղի ունեցող իրական գործընթացներին, բայց հաճախ այն շատ մոտ է այս համապատասխանությանը:

Մոլեկուլային ֆիզիկան և մասնավորապես MKT-ն բացառություն չէ: Մոդելի նկարագրության խնդրի վրա աշխատել են շատ գիտնականներ տասնութերորդ դարից սկսած՝ Մ. Լոմոնոսով, Դ. Ջուլ, Ռ. Կլաուզիուս (նկ. 1): Վերջինս, փաստորեն, գազի իդեալական մոդելը ներկայացրել է 1857թ. Նյութի հիմնական հատկությունների որակական բացատրությունը մոլեկուլային կինետիկ տեսության հիման վրա առանձնապես դժվար չէ։ Այնուամենայնիվ, տեսությունը, որը սահմանում է քանակական հարաբերություններ փորձարարորեն չափված մեծությունների (ճնշում, ջերմաստիճան և այլն) և բուն մոլեկուլների հատկությունների, դրանց քանակի և շարժման արագության միջև, շատ բարդ է։ Սովորական ճնշման տակ գտնվող գազում մոլեկուլների միջև հեռավորությունը շատ անգամ ավելի մեծ է, քան դրանց չափը: Այս դեպքում մոլեկուլների փոխազդեցության ուժերը չնչին են, և մոլեկուլների կինետիկ էներգիան շատ ավելի մեծ է, քան փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիան։ Գազի մոլեկուլները կարելի է համարել որպես նյութական կետեր կամ շատ փոքր պինդ գնդակներ։ Փոխարեն իրական գազ, մոլեկուլների միջև, որոնց փոխազդեցության բարդ ուժերը գործում են, մենք կդիտարկենք այն մոդելը իդեալական գազ է։

Իդեալական գազ– գազի մոդել, որտեղ գազի մոլեկուլներն ու ատոմները ներկայացված են որպես շատ փոքր (անհետացող չափերի) առաձգական գնդիկներ, որոնք չեն փոխազդում միմյանց հետ (առանց անմիջական շփման), այլ միայն բախվում են (տես նկ. 2):

Հարկ է նշել, որ հազվագյուտ ջրածինը (շատ ցածր ճնշման տակ) գրեթե ամբողջությամբ բավարարում է իդեալական գազի մոդելը։

Բրինձ. 2.

Իդեալական գազգազ է, որի մոլեկուլների փոխազդեցությունն աննշան է։ Բնականաբար, երբ իդեալական գազի մոլեկուլները բախվում են, նրանց վրա գործում է վանող ուժ։ Քանի որ, ըստ մոդելի, մենք կարող ենք գազի մոլեկուլները համարել նյութական կետեր, մենք անտեսում ենք մոլեկուլների չափերը՝ ենթադրելով, որ նրանց զբաղեցրած ծավալը շատ ավելի քիչ է, քան նավի ծավալը։
Հիշեցնենք, որ ֆիզիկական մոդելում հաշվի են առնվում իրական համակարգի միայն այն հատկությունները, որոնց դիտարկումը բացարձակապես անհրաժեշտ է այս համակարգի վարքագծի ուսումնասիրված օրինաչափությունները բացատրելու համար: Ոչ մի մոդել չի կարող փոխանցել համակարգի բոլոր հատկությունները: Այժմ մենք պետք է լուծենք բավականին նեղ խնդիր՝ մոլեկուլային-կինետիկ տեսության միջոցով հաշվարկել իդեալական գազի ճնշումը նավի պատերի վրա։ Այս խնդրի համար գազի իդեալական մոդելը բավականին գոհացուցիչ է ստացվում։ Դա հանգեցնում է արդյունքների, որոնք հաստատվում են փորձով։

3. Գազի ճնշումը մոլեկուլային կինետիկ տեսության մեջ Թող գազը լինի փակ տարայի մեջ։ Մանոմետրը ցույց է տալիս գազի ճնշումը p0. Ինչպե՞ս է առաջանում այս ճնշումը:
Գազի յուրաքանչյուր մոլեկուլ, հարվածելով պատին, որոշակի ուժով գործում է նրա վրա կարճ ժամանակահատվածում։ Պատի վրա պատահական հարվածների արդյունքում ճնշումը ժամանակի ընթացքում արագ փոխվում է, մոտավորապես ինչպես ցույց է տրված Նկար 8.12-ում: Այնուամենայնիվ, առանձին մոլեկուլների ազդեցությունից առաջացած ազդեցություններն այնքան թույլ են, որ դրանք չեն գրանցվում մանոմետրի կողմից: Ճնշման չափիչը գրանցում է ժամանակի միջին ուժը, որը գործում է իր զգայուն տարրի մակերեսի յուրաքանչյուր միավորի տարածքի վրա՝ թաղանթ: Չնայած փոքր ճնշման փոփոխություններին, միջին ճնշումը p0գործնականում պարզվում է, որ դա բավականին որոշակի արժեք է, քանի որ պատի վրա շատ հարվածներ են լինում, իսկ մոլեկուլների զանգվածները շատ փոքր են:

Իդեալական գազը իրական գազի մոդելն է: Ըստ այս մոդելի՝ գազի մոլեկուլները կարելի է համարել նյութական կետեր, որոնց փոխազդեցությունը տեղի է ունենում միայն բախվելիս։ Բախվելով պատին, գազի մոլեկուլները ճնշում են գործադրում դրա վրա։

4. Գազի միկրո և մակրո պարամետրերը

Այժմ մենք կարող ենք սկսել նկարագրել իդեալական գազի պարամետրերը: Նրանք բաժանվում են երկու խմբի.

Գազի իդեալական պարամետրեր

Այսինքն՝ միկրոպարամետրերը նկարագրում են մեկ մասնիկի (միկրոմարմին) վիճակը, իսկ մակրոպարամետրերը՝ ամբողջ գազի մասի (մակրոմարմին) վիճակը։ Այժմ գրենք որոշ պարամետրեր մյուսների հետ կապող հարաբերությունը կամ MKT-ի հիմնական հավասարումը.

Այստեղ. - մասնիկների միջին արագությունը;

Սահմանում. - կենտրոնացումգազի մասնիկներ - միավորի ծավալի մասնիկների քանակը. ; միավոր - .

5. Մոլեկուլների քառակուսի արագության միջին արժեքը

Միջին ճնշումը հաշվարկելու համար անհրաժեշտ է իմանալ մոլեկուլների միջին արագությունը (ավելի ճիշտ՝ արագության քառակուսու միջին արժեքը)։ Սա հեշտ հարց չէ։ Դուք սովոր եք, որ յուրաքանչյուր մասնիկ արագություն ունի։ Մոլեկուլների միջին արագությունը կախված է բոլոր մասնիկների շարժումից։
Միջին արժեքներ.Հենց սկզբից պետք է հրաժարվել գազը կազմող բոլոր մոլեկուլների շարժմանը հետևելու փորձից։ Նրանք չափազանց շատ են, և նրանք շատ դժվար են շարժվում: Մեզ պետք չէ իմանալ, թե ինչպես է շարժվում յուրաքանչյուր մոլեկուլ: Պետք է պարզենք, թե ինչ արդյունքի է հանգեցնում բոլոր գազի մոլեկուլների շարժումը։
Գազի մոլեկուլների ամբողջ հավաքածուի շարժման բնույթը հայտնի է փորձից։ Մոլեկուլները մասնակցում են պատահական (ջերմային) շարժմանը։ Սա նշանակում է, որ ցանկացած մոլեկուլի արագությունը կարող է լինել կամ շատ մեծ կամ շատ փոքր: Մոլեկուլների շարժման ուղղությունը անընդհատ փոխվում է, երբ դրանք բախվում են միմյանց։
Այնուամենայնիվ, առանձին մոլեկուլների արագությունները կարող են լինել ցանկացած միջինԱյս արագությունների մոդուլի արժեքը բավականին որոշակի է: Նմանապես, դասարանում սովորողների հասակը նույնը չէ, բայց դրա միջին արժեքը որոշակի թիվ է։ Այս թիվը գտնելու համար պետք է գումարել առանձին ուսանողների հասակը և բաժանել այս գումարը ուսանողների թվի վրա:
Արագության քառակուսու միջին արժեքը:Ապագայում մեզ անհրաժեշտ կլինի ոչ թե բուն արագության, այլ արագության քառակուսու միջին արժեքը։ Այս արժեքից է կախված մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան։ Իսկ մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան, ինչպես շուտով կտեսնենք, մեծ նշանակություն ունի ողջ մոլեկուլային-կինետիկ տեսության մեջ։
Գազի առանձին մոլեկուլների արագության մոդուլները նշանակենք որպես . Արագության քառակուսու միջին արժեքը որոշվում է հետևյալ բանաձևով.

Որտեղ Նգազի մոլեկուլների քանակն է։
Բայց ցանկացած վեկտորի մոդուլի քառակուսին հավասար է կոորդինատային առանցքների վրա նրա կանխատեսումների քառակուսիների գումարին OH, OY, OZ. Ահա թե ինչու

Մեծությունների միջին արժեքները կարող են որոշվել (8.9) բանաձևի նման բանաձևերով: Միջին արժեքի և կանխատեսումների քառակուսիների միջին արժեքների միջև կա նույն հարաբերությունը, ինչ հարաբերակցությունը (8.10).

Իրոք, հավասարությունը (8.10) վավեր է յուրաքանչյուր մոլեկուլի համար: Առանձին մոլեկուլների համար նման հավասարումներ ավելացնելով և ստացված հավասարման երկու կողմերը բաժանելով մոլեկուլների թվով Ն, մենք հասնում ենք բանաձևին (8.11).
Ուշադրություն. Քանի որ երեք առանցքների ուղղությունները Օհ, ՕՅԵվ ունցիամոլեկուլների պատահական շարժման պատճառով դրանք հավասար են, արագության կանխատեսումների քառակուսիների միջին արժեքները հավասար են միմյանց.

Տեսեք, քաոսից որոշակի օրինաչափություն է առաջանում։ Կարո՞ղ եք ինքներդ դա պարզել:
Հաշվի առնելով (8.12) հարաբերակցությունը՝ և-ի փոխարեն մենք փոխարինում ենք (8.11) բանաձևով: Այնուհետև արագության նախագծման միջին քառակուսու համար մենք ստանում ենք.

այսինքն՝ արագության պրոյեկցիայի միջին քառակուսին հավասար է բուն արագության միջին քառակուսու 1/3-ին։ 1/3 գործակիցը հայտնվում է տարածության եռաչափության և, համապատասխանաբար, ցանկացած վեկտորի համար երեք կանխատեսումների առկայության պատճառով:
Մոլեկուլների արագությունները պատահականորեն տարբերվում են, բայց արագության միջին քառակուսին լավ սահմանված արժեք է:

6. Մոլեկուլյար-կինետիկ տեսության հիմնական հավասարումը
Անցնում ենք գազերի մոլեկուլային-կինետիկ տեսության հիմնական հավասարման ածանցմանը։ Այս հավասարումը սահմանում է գազի ճնշման կախվածությունը նրա մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիայից։ Այս հավասարման ածանցումից հետո XIX դ. և դրա վավերականության փորձարարական ապացույցը սկսեց քանակական տեսության արագ զարգացումը, որը շարունակվում է մինչ օրս:
Ֆիզիկայի գրեթե ցանկացած դրույթի ապացույցը, ցանկացած հավասարման ածանցավորումը կարող է իրականացվել տարբեր աստիճանի խստությամբ և համոզիչությամբ՝ շատ պարզեցված, քիչ թե շատ խիստ կամ ժամանակակից գիտությանը հասանելի ողջ խստությամբ:
Գազերի մոլեկուլային-կինետիկ տեսության հավասարման խիստ ածանցումը բավականին բարդ է: Հետևաբար, մենք սահմանափակվում ենք հավասարման խիստ պարզեցված, սխեմատիկ ածանցմամբ: Չնայած բոլոր պարզեցումներին, արդյունքը ճիշտ կլինի։
Հիմնական հավասարման ածանցավորում.Հաշվեք գազի ճնշումը պատի վրա CDանոթ, նավ Ա Բ Գ Դտարածք Ս, ուղղահայաց կոորդինատային առանցքին ԵԶ (նկ.8.13).

Երբ մոլեկուլը հարվածում է պատին, նրա իմպուլսը փոխվում է. Քանի որ մոլեկուլների արագության մոդուլը չի ​​փոխվում հարվածի ժամանակ, ուրեմն . Ըստ Նյուտոնի երկրորդ օրենքի՝ մոլեկուլի իմպուլսի փոփոխությունը հավասար է անոթի պատի կողմից նրա վրա ազդող ուժի իմպուլսին, իսկ Նյուտոնի երրորդ օրենքի՝ այն ուժի իմպուլսին, որով մոլեկուլը գործել է։ պատին նույնն է բացարձակ արժեքով. Հետևաբար, մոլեկուլի ազդեցության արդյունքում պատի վրա ուժ է գործել, որի իմպուլսը հավասար է .