Vad är avståndet mellan molekyler i fast tillstånd. Avståndet mellan molekyler och krafterna som verkar mellan dem bestämmer egenskaperna hos gasformiga, flytande och fasta kroppar.

Låt oss överväga hur projektionen av den resulterande kraften av interaktion mellan dem på den räta linjen som förbinder molekylernas centra förändras beroende på avståndet mellan molekylerna. Om molekyler är belägna på avstånd flera gånger större än deras storlek, har interaktionskrafterna mellan dem praktiskt taget ingen effekt. Krafterna för interaktion mellan molekyler är korta.

Vid avstånd som överstiger 2-3 molekylära diametrar är den repulsiva kraften praktiskt taget noll. Endast attraktionskraften märks. När avståndet minskar ökar attraktionskraften och samtidigt börjar avstötningskraften påverka. Denna kraft ökar mycket snabbt när molekylernas elektronskal börjar överlappa varandra.

Figur 2.10 visar grafiskt projektionsberoendet F r molekylernas samverkanskrafter på avståndet mellan deras centra. På distans r 0, ungefär lika med summan av molekylradierna, F r = 0 , eftersom attraktionskraften är lika stor som avstötningskraften. På r > r 0 finns det en attraktionskraft mellan molekylerna. Projektionen av kraften som verkar på höger molekyl är negativ. På r < r 0 det finns en frånstötande kraft med ett positivt projektionsvärde F r .

Uppkomsten av elastiska krafter

Beroendet av interaktionskrafterna mellan molekyler på avståndet mellan dem förklarar utseendet av elastisk kraft under kompression och sträckning av kroppar. Om man försöker föra molekylerna närmare ett avstånd som är mindre än r0, så börjar en kraft verka som hindrar närmandet. Tvärtom, när molekyler rör sig bort från varandra, verkar en attraktionskraft som återför molekylerna till sina ursprungliga positioner efter att yttre påverkan upphört.

Med en liten förskjutning av molekyler från jämviktspositioner ökar attraktions- eller repulsionskrafterna linjärt med ökande förskjutning. I ett litet område kan kurvan betraktas som ett rakt segment (den förtjockade delen av kurvan i fig. 2.10). Det är därför, vid små deformationer, visar sig Hookes lag vara giltig, enligt vilken den elastiska kraften är proportionell mot deformationen. Vid stora molekylära förskjutningar är Hookes lag inte längre giltig.

Eftersom avstånden mellan alla molekyler förändras när en kropp deformeras, står de närliggande lagren av molekyler för en obetydlig del av den totala deformationen. Därför är Hookes lag uppfylld vid deformationer som är miljontals gånger större än molekylernas storlek.

Atomkraftsmikroskop

Enheten i ett atomkraftmikroskop (AFM) är baserad på verkan av repulsiva krafter mellan atomer och molekyler på korta avstånd. Detta mikroskop, till skillnad från ett tunnelmikroskop, låter dig få bilder av ytor som inte leder elektrisk ström. Istället för en volframspets använder AFM ett litet fragment av diamant, slipat till atomstorlek. Detta fragment är fäst på en tunn metallhållare. När spetsen närmar sig ytan som studeras börjar elektronmolnen av diamant- och ytatomer överlappa varandra och frånstötande krafter uppstår. Dessa krafter avleder spetsen på diamantspetsen. Avvikelsen registreras med hjälp av en laserstråle som reflekteras från en spegel monterad på en hållare. Den reflekterade strålen driver en piezoelektrisk manipulator, liknande manipulatorn i ett tunnelmikroskop. Återkopplingsmekanismen säkerställer att höjden på diamantnålen över ytan är sådan att böjningen av hållarplattan förblir oförändrad.

I figur 2.11 ser du en AFM-bild av polymerkedjorna i aminosyran alanin. Varje tuberkel representerar en aminosyramolekyl.

För närvarande har atommikroskop konstruerats, vars design är baserad på verkan av molekylära attraktionskrafter på avstånd flera gånger större än en atoms storlek. Dessa krafter är ungefär 1000 gånger mindre än de frånstötande krafterna i AFM. Därför används ett mer komplext avkänningssystem för att registrera krafterna.

Atomer och molekyler är uppbyggda av elektriskt laddade partiklar. På grund av verkan av elektriska krafter över korta avstånd, attraheras molekyler, men börjar stöta bort när atomernas elektronskal överlappar varandra.

Avstånden mellan molekyler är jämförbara med storleken på molekyler (under normala förhållanden) för

1. vätskor, amorfa och kristallina kroppar

   gaser och vätskor

   gaser, vätskor och kristallina fasta ämnen

I gaser under normala förhållanden är medelavståndet mellan molekylerna

1. ungefär lika med molekylens diameter

   mindre än molekylens diameter

   ungefär 10 gånger molekylens diameter

   beror på gastemperaturen

Den minsta ordningen i arrangemanget av partiklar är karakteristisk för

1. vätskor

   kristallina kroppar

   amorfa kroppar

Avståndet mellan närliggande partiklar av materia är i genomsnitt många gånger större än storleken på själva partiklarna. Detta uttalande motsvarar modellen

1. endast gasstrukturmodeller

   endast modeller av strukturen hos amorfa kroppar

   modeller av strukturen hos gaser och vätskor

   modeller av strukturen hos gaser, vätskor och fasta ämnen

Under övergången av vatten från ett flytande till ett kristallint tillstånd

1. avståndet mellan molekylerna ökar

   molekyler börjar attrahera varandra

   ordning och reda i arrangemanget av molekyler ökar

   avståndet mellan molekylerna minskar

Vid konstant tryck ökade koncentrationen av gasmolekyler 5 gånger, men dess massa förändrades inte. Genomsnittlig kinetisk energi för translationell rörelse hos gasmolekyler

1. har inte förändrats

   ökat 5 gånger

   minskat med 5 gånger

   ökat med roten av fem

Tabellen visar smält- och kokpunkterna för vissa ämnen:

ämne	Koktemperatur	ämne	Smält temperatur
		naftalen

Välj rätt påstående.

Smältpunkten för kvicksilver är högre än kokpunkten för eter

Kokpunkten för alkohol är lägre än smältpunkten för kvicksilver

Kokpunkten för alkohol är högre än smältpunkten för naftalen

Eterns kokpunkt är lägre än smältpunkten för naftalen

Temperaturen på det fasta ämnet minskade med 17 ºС. På den absoluta temperaturskalan var denna förändring

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

9. Ett kärl med konstant volym innehåller en idealgas i en mängd av 2 mol. Hur ska den absoluta temperaturen på ett kärl med gas ändras när 1 mol gas släpps ur kärlet så att gasens tryck på kärlets väggar ökar med 2 gånger?

1) öka 2 gånger 3) öka 4 gånger

2) minska med 2 gånger 4) minska med 4 gånger

10. Vid temperatur T och tryck p upptar en mol av en idealgas volym V. Hur stor är volymen av samma gas, taget i en mängd av 2 mol, vid tryck 2p och temperatur 2T?

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

11. Temperaturen på vätgas som tas i en mängd av 3 mol i ett kärl är lika med T. Vilken är temperaturen för syre som tas i en mängd av 3 mol i ett kärl med samma volym och vid samma tryck?

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

12. Det finns en idealisk gas i ett kärl stängt med en kolv. En graf över gastryckets beroende av temperaturen med förändringar i dess tillstånd presenteras i figuren. Vilket tillstånd av gas motsvarar den minsta volymen?

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

13. Ett kärl med konstant volym innehåller en idealgas, vars massa varierar. Diagrammet visar processen för att ändra tillståndet för en gas. Vid vilken punkt på diagrammet är gasmassan störst?

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

14. Vid samma temperatur skiljer sig mättad ånga i ett slutet kärl från omättad ånga i samma kärl

1) tryck

2) molekylernas rörelsehastighet

3) medelenergin för den kaotiska rörelsen av molekyler

4) frånvaro av främmande gaser

15. Vilken punkt på diagrammet motsvarar det maximala gastrycket?

det är omöjligt att ge ett exakt svar

17. En ballong med en volym på 2500 kubikmeter med en skalmassa på 400 kg har ett hål i botten genom vilket luften i ballongen värms upp av en brännare. Till vilken lägsta temperatur måste luften i ballongen värmas upp för att ballongen ska kunna lyfta tillsammans med en last (korg och aeronaut) som väger 200 kg? Den omgivande lufttemperaturen är 7ºС, dess densitet är 1,2 kg per kubikmeter. Skalet på bollen anses vara outtöjbart.

MCT och termodynamik

MCT och termodynamik

För det här avsnittet inkluderade varje alternativ fem uppgifter med ett val

svar, varav 4 är grundnivå och 1 är avancerad. Baserat på provresultat

Följande innehållselement har lärt sig:

Tillämpning av Mendeleev–Clapeyrons ekvation;

Gastryckets beroende av koncentrationen av molekyler och temperatur;

Värmemängd under uppvärmning och kylning (beräkning);

Funktioner för värmeöverföring;

Relativ luftfuktighet (beräkning);

Arbeta i termodynamik (graf);

Tillämpning av gasekvationen för tillstånd.

Bland de grundläggande uppgifterna orsakade följande frågor svårigheter:

1) Förändring av intern energi i olika isoprocesser (till exempel med

isokorisk tryckökning) – 50 % komplettering.

2) Isoprocessgrafer – 56%.

Exempel 5.

Den konstanta massan av en idealgas är involverad i den visade processen

på bilden. Det högsta gastrycket i processen uppnås

1) vid punkt 1

2) genom hela segment 1–2

3) vid punkt 3

4) genom hela segment 2–3

Svar: 1

3) Bestämning av luftfuktighet – 50%. Dessa uppgifter innehöll ett fotografi

psykrometer, enligt vilken det var nödvändigt att ta avläsningar av torrt och vått

termometrar, och sedan bestämma luftfuktigheten med hjälp av del

psykrometrisk tabell som ges i uppgiften.

4) Tillämpning av termodynamikens första lag. Dessa uppgifter visade sig vara de flesta

svårt bland uppgifterna på grundläggande nivå för denna sektion – 45%. Här

det var nödvändigt att använda grafen och bestämma typen av isoprocess

(antingen isotermer eller isokorer användes) och i enlighet med detta

bestämma en av parametrarna baserat på den givna andra.

Bland uppgifterna på avancerad nivå presenterades beräkningsproblem på

tillämpning av gasekvationen för tillstånd, som fullbordades med i genomsnitt 54 %

studenter, samt tidigare använda uppgifter för att fastställa förändringar

parametrar för en idealgas i en godtycklig process. Hanterar dem framgångsrikt

endast en grupp starka akademiker, och den genomsnittliga slutförandegraden var 45%.

En sådan uppgift ges nedan.

Exempel 6

En idealisk gas finns i ett kärl som är stängt av en kolv. Bearbeta

förändringar i gasens tillstånd visas i diagrammet (se figur). Hur

förändrades gasens volym under dess övergång från tillstånd A till tillstånd B?

1) ökade hela tiden

2) minskade hela tiden

3) först ökat, sedan minskat

4) först minskat, sedan ökat

Svar: 1

Typer av aktiviteter Antal

uppgifter %

foton2 10-12 25,0-30,0

4. FYSIK

4.1. Egenskaper för kontrollmätmaterial i fysik

2007

Examensarbetet för enhetsprovet 2007 hade

samma struktur som under de två föregående åren. Den bestod av 40 uppgifter,

skiljer sig åt i form av presentation och nivå av komplexitet. I den första delen av verket

30 flervalsuppgifter ingick, där varje uppgift åtföljdes av

fyra svarsalternativ, varav endast ett var rätt. Den andra delen innehöll 4

korta svarsuppgifter. De var beräkningsproblem, efter att ha löst

vilket krävde att svaret skulle ges i form av ett nummer. Den tredje delen av provet

arbete - det här är 6 beräkningsproblem, till vilka det var nödvändigt att ta med en komplett

detaljerad lösning. Den totala tiden att slutföra arbetet var 210 minuter.

Kodifierare av utbildningsinnehållselement och specifikation

examensarbeten sammanställdes på grundval av det obligatoriska minimumet

1999 nr 56) och tog hänsyn till den federala komponenten i den statliga standarden

gymnasieutbildning (fullständig) fysik, specialiserad nivå (MoD Order daterad 5

mars 2004 nr 1089). Innehållselementets kodifierare har inte ändrats enligt

jämfört med 2006 och inkluderade endast de element som var samtidigt

finns både i den federala delen av den statliga standarden

(profilnivå, 2004), och i det obligatoriska minimiinnehållet

utbildning 1999

Jämfört med kontrollmätmaterial från 2006 i varianter

I Unified State Exam 2007 gjordes två ändringar. Den första av dessa var omfördelningen

uppgifter i den första delen av arbetet på tematisk basis. Oavsett svårighet

(grundläggande eller avancerad nivå), alla mekanikuppgifter följde först, sedan

i MCT och termodynamik, elektrodynamik och slutligen kvantfysik. Andra

Förändringen gällde ett riktat införande av uppgiftsprövning

bildning av metodiska färdigheter. Under 2007 testade A30-uppgifter kompetenserna

analysera resultaten av experimentella studier, uttryckta i form

tabeller eller grafik, samt konstruera grafer utifrån resultaten av experimentet. Urval

uppdrag för A30-banan genomfördes utifrån behovet av verifiering i denna

en rad alternativ för en typ av aktivitet och följaktligen oavsett

tematisk anknytning till en specifik uppgift.

Examinationen innehöll uppgifter om grundläggande, avancerade

och höga svårighetsgrader. Uppgifter på grundläggande nivå testade behärskning av de flesta

viktiga fysiska begrepp och lagar. Uppgifter på högre nivå kontrollerades

förmågan att använda dessa begrepp och lagar för att analysera mer komplexa processer eller

förmågan att lösa problem som involverar tillämpning av en eller två lagar (formler) enligt någon av

ämnen i skolans fysikkurs. Uppgifter av hög komplexitet beräknas

uppgifter som speglar kravnivån för antagningsprov till universitet och

kräva tillämpning av kunskap från två eller tre sektioner av fysiken på en gång i modifierad eller

ny situation.

2007 års KIM inkluderade uppgifter om allt grundläggande innehåll

delar av fysikkursen:

1) "Mekanik" (kinematik, dynamik, statik, bevarandelagar inom mekanik,

mekaniska vibrationer och vågor);

2) "Molekylär fysik. Termodynamik";

3) "Elektrodynamik" (elektrostatik, likström, magnetfält,

elektromagnetisk induktion, elektromagnetiska oscillationer och vågor, optik);

4) "Kvantfysik" (element av STR, våg-partikeldualitet, fysik

atom, atomkärnans fysik).

Tabell 4.1 visar fördelningen av uppgifter över innehållsblock i varje

från delar av tentamen.

Tabell 4.1

beroende på typen av uppgifter

Allt arbete

(med valfrihet

(med kort

uppgifter % Kvantitet

uppgifter % Kvantitet

uppgifter %

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

2 MCT och termodynamik 8-10 20,0-25,0 6-7 15,0-17,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0

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

4 Kvantfysik och

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

Tabell 4.2 visar fördelningen av uppgifter över innehållsblock i

beroende på svårighetsgrad.

Tabell4.2

Fördelning av uppgifter efter avsnitt i fysikkursen

beroende på svårighetsgrad

Allt arbete

En grundläggande nivå av

(med valfrihet

Upphöjd

(med val av svar

och kort

Hög nivå

(med utökad

svarsavsnitt)

uppgifter % Kvantitet

uppgifter % Kvantitet

uppgifter % Kvantitet

uppgifter %

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

2 MCT och termodynamik 8-10 20,0-25,0 5-6 12,5-15,0 2 5,0 1-2 2,5-5,0

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

4 Kvantfysik och

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

När vi utvecklade innehållet i tentamensuppsatsen tog vi hänsyn

behovet av att testa behärskning av olika typer av aktiviteter. Vart i

uppgifter för var och en av serien av alternativ valdes ut med hänsyn till fördelningen efter typ

aktiviteter som presenteras i tabell 4.3.

1 Förändringen i antalet uppgifter för varje ämne beror på de olika ämnena för komplexa uppgifter C6 och

uppgifter A30, testa metodiska färdigheter baserat på material från olika grenar av fysiken, i

olika serier av alternativ.

Tabell4.3

Fördelning av uppgifter efter typ av verksamhet

Typer av aktiviteter Antal

uppgifter %

1 Förstå den fysiska innebörden av modeller, begrepp, kvantiteter 4-5 10,0-12,5

2 Förklara fysiska fenomen, urskilja påverkan av olika

faktorer på förekomsten av fenomen, manifestationer av fenomen i naturen eller

deras användning i tekniska apparater och vardagsliv

3 Tillämpa fysikens lagar (formler) för att analysera processer på

kvalitetsnivå 6-8 15,0-20,0

4 Tillämpa fysikens lagar (formler) för att analysera processer på

beräknad nivå 10-12 25,0-30,0

5 Analysera resultaten av experimentella studier 1-2 2,5-5,0

6 Analysera information erhållen från grafer, tabeller, diagram,

foton2 10-12 25,0-30,0

7 Lösa problem av olika komplexitetsnivåer 13-14 32.5-35.0

Alla uppgifter i den första och andra delen av tentamensarbetet bedömdes till 1

primärpoäng. Lösningar på problem i den tredje delen (C1-C6) kontrollerades av två experter i

i enlighet med allmänna bedömningskriterier, med hänsyn till riktigheten och

svarets fullständighet. Maxpoängen för alla uppgifter med ett detaljerat svar var 3

poäng. Problemet ansågs löst om eleven fick minst 2 poäng för det.

Baserat på de poäng som ges för att ha genomfört alla tentamensuppgifter

arbete, översattes till "test"-poäng på en 100-gradig skala och till betyg

på en femgradig skala. Tabell 4.4 visar sambanden mellan primär,

testresultat genom att använda ett fempoängssystem under de senaste tre åren.

Tabell4.4

Primärt poängförhållande, provresultat och skolbetyg

År, poäng 2 3 4 5

2007 primär 0-11 12-22 23-35 36-52

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

2006 primär 0-9 10-19 20-33 34-52

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

2005 primära 0-10 11-20 21-35 36-52

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

En jämförelse av gränserna för de primära poäng visar att i år förhållandena

att få motsvarande betyg var strängare jämfört med 2006, men

ungefär motsvarade förhållandena 2005. Detta berodde på att man tidigare

år, inte bara de som planerade att gå in på universiteten tog det enhetliga provet i fysik

i den relevanta profilen, men också nästan 20 % av eleverna (av det totala antalet som gör provet),

som studerade fysik på grundläggande nivå (för dem bestämdes detta prov

region obligatorisk).

Totalt förbereddes 40 alternativ för provet 2007,

som var fem serier med 8 alternativ, skapade enligt olika planer.

Serien av alternativ skilde sig åt i kontrollerade innehållselement och typer

verksamhet för samma uppgiftsgren, men i allmänhet hade de alla ungefär

2 I det här fallet menar vi den form av information som presenteras i texten till uppgiften eller distraktorer,

därför kan samma uppgift testa två typer av aktiviteter.

samma genomsnittliga svårighetsgrad och motsvarade tentaplanen

arbete som anges i bilaga 4.1.

4.2. Kännetecken för Unified State Examination i fysikdeltagare2007 årets

Antalet deltagare i Unified State Examination in Physics i år var 70 052 personer, vilket

betydligt lägre än föregående år och ungefär i linje med indikatorerna

2005 (se tabell 4.5). Antal regioner där akademiker tog Unified State Examination

fysik, ökat till 65. Antalet utexaminerade som valde fysik i formatet

Unified State Exam skiljer sig markant för olika regioner: från 5316 personer. i republiken

Tatarstan upp till 51 personer i Nenets autonoma Okrug. Som en procentandel av

till det totala antalet utexaminerade, antalet deltagare i Unified State Examination in Physics varierar från

0,34 % i Moskva till 19,1 % i Samara-regionen.

Tabell4.5

Antal provdeltagare

Årsnummer Flickor Pojkar

regioner

deltagare Antal % Antal %

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

Fysikprovet väljs övervägande av unga män, och endast en fjärdedel av

av det totala antalet deltagare är tjejer som har valt att fortsätta

utbildningsuniversitet med en fysisk och teknisk profil.

Fördelningen av tentamensdeltagare per kategori är i stort sett oförändrad från år till år.

typer av bosättningar (se tabell 4.6). Nästan hälften av de utexaminerade som tog

Unified State Exam in Physics, bor i stora städer och endast 20% är studenter som har genomfört

landsbygdsskolor.

Tabell4.6

Fördelning av tentamensdeltagare efter typ av uppgörelse, i vilken

deras utbildningsinstitutioner finns

Antal examinander Andel

Typ av ort för examinander

Landsbygdsbebyggelse (by,

by, bondgård etc.) 13 767 18 107 14 281 20,0 20,0 20,4

Stadsbebyggelse

(arbetsby, stadsby

typ etc.)

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

Stad med en befolkning på mindre än 50 tusen människor 7 427 10 810 7 965 10,8 12,0 11,4

Stad med en befolkning på 50-100 tusen människor 6 063 8 757 7 088 8,8 9,7 10,1

Stad med en befolkning på 100-450 tusen människor 16 195 17 673 14 630 23,5 19,5 20,9

Stad med en befolkning på 450-680 tusen människor 7 679 11 799 7 210 11,1 13,1 10,3

En stad med en befolkning på mer än 680 tusen.

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

St Petersburg – 72 7 – 0,1 0,01

Moskva – 224 259 – 0,2 0,3

Inga data – 339 – – 0,4 –

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

3 År 2006, i en av regionerna, hölls inträdesprov till universitet i fysik endast i

Unified State Exam-format. Detta resulterade i en så betydande ökning av antalet deltagare i Unified State Exam.

Sammansättningen av tentamensdeltagare efter utbildningstyp är i stort sett oförändrad.

institutioner (se tabell 4.7). Liksom förra året var de allra flesta

av de testade tog examen från allmänna läroanstalter, och endast cirka 2 %

akademiker kom till examen från utbildningsinstitutioner i primär eller

gymnasieutbildning.

Tabell4.7

Fördelning av tentamensdeltagare efter typ av läroanstalt

siffra

examinander

Procent

Typ av läroanstalt för examinanderna

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

Allmänna läroanstalter 86 331 66 849 95,5 95,4

Kväll (skift) allmän utbildning

institutioner 487 369 0,5 0,5

internatskola för allmän utbildning,

kadettskola, internatskola med

inledande flygutbildning

1 144 1 369 1,3 2,0

Utbildningsinstitutioner av primära och

sekundär yrkesutbildning 1 469 1 333 1,7 1,9

Inga data 958 132 1,0 0,2

Totalt: 90 389 70 052 100 % 100 %

4.3. De viktigaste resultaten av tentamen i fysik

I allmänhet var resultatet av undersökningsarbetet 2007

något högre än fjolårets resultat, men ungefär på samma nivå som

siffror från förra året. Tabell 4.8 visar resultaten från Unified State Exam i fysik 2007.

på en femgradig skala, och i tabell 4.9 och fig. 4.1 – baserat på testresultat på 100-

punktskala. För tydlighetens skull presenteras resultaten i jämförelse med

de två föregående åren.

Tabell4.8

Fördelning av tentamensdeltagare efter nivå

förberedelse(procent av totalen)

År "2" Markerar "p3o" 5 poäng "b4n" på skalan "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%

Tabell4.9

Fördelning av tentamensdeltagare

baserat på testresultat som erhållits i2005-2007 åå.

År Testpoäng skalintervall

utbyte 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

Testresultat

Andel elever som fick

motsvarande testresultat

Ris. 4.1 Fördelning av provdeltagare efter mottagna provresultat

Tabell 4.10 visar en jämförelse av skalan i testpoäng av 100

skala med resultaten av att slutföra uppgifterna i tentamensversionen i primär

Tabell4.10

Jämförelse av intervall av primära och testresultat i2007 år

Skalintervall

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

Skalintervall

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

För att få 35 poäng (poäng 3, primär poäng – 13) testtagaren

Det räckte för att svara korrekt på de 13 enklaste frågorna i den första delen

arbete. För att få 65 poäng (poäng 4, initial poäng – 34), måste en examen

var till exempel, svara rätt på 25 flervalsfrågor, lösa tre av fyra

problem med ett kort svar, och även klara av två problem på hög nivå

svårigheter. De som fick 85 poäng (poäng 5, primärpoäng – 46)

utförde den första och andra delen av arbetet perfekt och löste minst fyra problem

tredje delen.

Det bästa av det bästa (från 91 till 100 poäng) behöver inte bara

navigera fritt i alla frågor av skolans fysikkurs, men också praktiskt

Undvik även tekniska fel. Så, för att få 94 poäng (primärpoäng

– 49) det var möjligt att ”inte få” endast 3 primärpoäng, vilket t.ex.

aritmetiska fel när man löser ett av problemen med en hög nivå av komplexitet

avstånd... mellan yttre och inre påverkan och skillnader betingelserFör ... påvanligt trycket når 100°, då på ... För dess verksamhet i stort storlekar, För ...

Wiener norbert cybernetics andra upplagan Wiener n cybernetics eller kontroll och kommunikation i djur och maskiner - 2:a upplagan - m vetenskap huvudupplaga av publikationer för främmande länder 1983 - 344 sid.

Dokumentera

Eller jämförbar ... För avrättning vanligt tankeprocesser. På sådan betingelser ... storlek För anslutande linjer mellan olika veck distans... varav de mindre molekyler blanda komponenter...

Wiener n cybernetik eller kontroll och kommunikation i djur och maskiner - 2:a upplagan - m vetenskap huvudredaktion för publikationer för främmande länder 1983 - 344 sid.

Dokumentera

Eller jämförbar ... För avrättning vanligt tankeprocesser. På sådan betingelser ... storlek, men med en slät yta. På andra sidan, För anslutande linjer mellan olika veck distans... varav de mindre molekyler blanda komponenter...

Ett exempel på det enklaste systemet som studerats inom molekylär fysik är gas. Enligt den statistiska metoden betraktas gaser som system som består av ett mycket stort antal partiklar (upp till 10 26 m –3) som är i konstant slumpmässig rörelse. I molekylär kinetisk teori använder de idealisk gasmodell, enligt vilken man tror att:

1) den inneboende volymen av gasmolekyler är försumbar jämfört med behållarens volym;

2) det finns inga interaktionskrafter mellan gasmolekyler;

3) kollisioner av gasmolekyler med varandra och med kärlets väggar är absolut elastiska.

Låt oss uppskatta avstånden mellan molekyler i en gas. Under normala förhållanden (norm: р=1,03·10 5 Pa; t=0ºС) antalet molekyler per volymenhet: . Sedan den genomsnittliga volymen per molekyl:

(m 3).

Genomsnittligt avstånd mellan molekyler: m. Genomsnittlig diameter för en molekyl: d»3·10 -10 m. En molekyls inneboende dimensioner är små jämfört med avståndet mellan dem (10 gånger). Följaktligen är partiklar (molekyler) så små att de kan liknas vid materiella punkter.

I en gas är molekyler så långt ifrån varandra för det mesta att interaktionskrafterna mellan dem är praktiskt taget noll. Det kan anses vara det den kinetiska energin hos gasmolekyler är mycket större än den potentiella energin, därför kan det senare försummas.

Men i ögonblick av kortvarig interaktion ( kollisioner) interaktionskrafter kan vara betydande, vilket leder till ett utbyte av energi och momentum mellan molekyler. Kollisioner fungerar som den mekanism genom vilken ett makrosystem kan övergå från ett energitillstånd som är tillgängligt för det under givna förhållanden till ett annat.

Den ideala gasmodellen kan användas i studien av verkliga gaser, eftersom under förhållanden nära normala (till exempel syre, väte, kväve, koldioxid, vattenånga, helium), såväl som vid låga tryck och höga temperaturer, deras fastigheter är nära idealisk gas.

Kroppens tillstånd kan förändras när den värms, komprimeras, ändras i form, det vill säga när några parametrar ändras. Det finns jämviktstillstånd och icke-jämviktstillstånd i systemet. Jämviktstillståndär ett tillstånd där alla systemparametrar inte ändras över tiden (annars är det icke-jämviktstillstånd), och det finns inga krafter som kan ändra parametrarna.

De viktigaste parametrarna för systemets tillstånd är kroppens densitet (eller det omvända värdet av densitet - specifik volym), tryck och temperatur. Densitet (r) är massan av ett ämne per volymenhet. Tryck (R– kraft som verkar per ytenhet av en kropp, riktad vinkelrätt mot denna yta. Skillnad temperaturer (DT) – ett mått på kropparnas avvikelse från tillståndet för termisk jämvikt. Det finns empirisk och absolut temperatur. Empirisk temperatur (t) är ett mått på kropparnas avvikelse från tillståndet för termisk jämvikt med smältande is under tryck av en fysisk atmosfär. Den antagna måttenheten är 1 grad Celsius(1 o C), vilket bestäms av villkoret att smältande is under atmosfärstryck tilldelas 0 o C, respektive kokande vatten vid samma tryck tilldelas 100 o C. Skillnaden mellan absolut och empirisk temperatur ligger först och främst i det faktum att absolut temperatur mäts från den extremt låga temperaturen - absolut noll, som ligger under issmältningstemperaturen med 273,16 o, dvs

R= f(V,T).

(6.2.2,b)

Anteckna det alla funktionella relationer som förbinder termodynamiska parametrar som (6.2.2,a) kallas också tillståndsekvationen. Formen på beroendefunktionen mellan parametrarna ((6.2.2,a), (6.2.2,b)) bestäms experimentellt för varje ämne. Hittills har det emellertid varit möjligt att bestämma tillståndsekvationen endast för gaser i försålda tillstånd och, i ungefärlig form, för vissa komprimerade gaser.

Många naturfenomen indikerar den kaotiska rörelsen av mikropartiklar, molekyler och materiens atomer. Ju högre temperatur ämnet har, desto intensivare är denna rörelse. Därför är värmen i en kropp en reflektion av den slumpmässiga rörelsen av dess ingående molekyler och atomer.

Ett bevis på att alla atomer och molekyler i ett ämne är i konstant och slumpmässig rörelse kan vara diffusion - interpenetration av partiklar av ett ämne in i ett annat (se fig. 20a). Således sprider lukten snabbt i hela rummet även i frånvaro av luftrörelse. En droppe bläck gör snabbt hela glaset med vatten jämnt svart, även om det verkar som att gravitationen bör hjälpa till att färga glaset endast i riktning från topp till botten. Diffusion kan även detekteras i fasta ämnen om de pressas tätt ihop och lämnas länge. Fenomenet diffusion visar att mikropartiklar av ett ämne kan spontant förflyttas i alla riktningar. Denna rörelse av mikropartiklar av ett ämne, såväl som dess molekyler och atomer, kallas termisk rörelse.

Uppenbarligen rör sig alla vattenmolekyler i glaset även om det inte finns någon droppe bläck i det. Helt enkelt gör spridningen av bläck den termiska rörelsen av molekyler märkbar. Ett annat fenomen som gör det möjligt att observera termisk rörelse och till och med utvärdera dess egenskaper kan vara Brownsk rörelse, som syftar på den kaotiska rörelsen av alla minsta partiklar i en helt lugn vätska som är synlig genom ett mikroskop. Den fick namnet Brownian för att hedra den engelske botanikern R. Brown, som 1827, när han undersökte pollensporer från en av växterna suspenderade i vatten genom ett mikroskop, upptäckte att de kontinuerligt och kaotiskt rörde sig.

Browns observation bekräftades av många andra forskare. Det visade sig att Brownsk rörelse inte är associerad vare sig med flöden i vätskan eller med dess gradvisa avdunstning. De minsta partiklarna (de kallades även Brownska) betedde sig som om de levde, och denna "dans" av partiklar accelererade med upphettning av vätskan och med en minskning av storleken på partiklarna och, omvänt, saktade ner när man ersatte vatten med ett mer trögflytande medium. Brownsk rörelse var särskilt märkbar när den observerades i gas, till exempel genom att följa rökpartiklar eller dimdroppar i luften. Detta fantastiska fenomen upphörde aldrig, och det kunde observeras hur länge som helst.

En förklaring av Brownsk rörelse gavs först under det sista kvartalet av 1800-talet, när det blev uppenbart för många forskare att rörelsen hos en Brownsk partikel orsakas av slumpmässiga effekter av molekyler i mediet (vätska eller gas) som genomgår termisk rörelse ( se fig. 20b). I genomsnitt påverkar molekylerna i mediet en Brownsk partikel från alla riktningar med samma kraft, men dessa nedslag tar aldrig exakt ut varandra, och som ett resultat varierar hastigheten för den Brownska partikeln slumpmässigt i storlek och riktning. Därför rör sig den Brownska partikeln längs en sicksackbana. Dessutom, ju mindre storleken och massan av en Brownsk partikel är, desto mer märkbar blir dess rörelse.

År 1905 skapade A. Einstein teorin om Brownsk rörelse, och trodde att accelerationen av en Brownsk partikel vid varje givet ögonblick beror på antalet kollisioner med molekyler i mediet, vilket betyder att den beror på antalet molekyler per enhet volym av mediet, dvs. från Avogadros nummer. Einstein härledde en formel med vilken det var möjligt att beräkna hur medelkvadraten för förskjutningen av en Brownsk partikel förändras över tiden, om man känner till mediets temperatur, dess viskositet, storleken på partikeln och Avogadros antal, som fortfarande var okänd vid den tiden. Giltigheten av denna Einstein-teori bekräftades experimentellt av J. Perrin, som var den första som fick värdet på Avogadros tal. Således lade analysen av Brownsk rörelse grunden till den moderna molekylära kinetiska teorin om materiens struktur.

Granska frågor:

· Vad är diffusion och hur är det relaterat till molekylers termiska rörelse?

· Vad kallas Brownsk rörelse, och är det termiskt?

· Hur förändras karaktären av Brownsk rörelse när den värms upp?

Ris. 20. (a) – den övre delen visar molekyler av två olika gaser åtskilda av en skiljevägg, som avlägsnas (se nedre delen), varefter diffusionen börjar; (b) i den nedre vänstra delen finns en schematisk representation av en Brownsk partikel (blå), omgiven av molekyler av mediet, kollisioner med vilka får partikeln att röra sig (se tre banor för partikeln).

§ 21. INTERMOLEKYLAR KRAFTER: STRUKTUR AV GASFORMADE, FLYTANDE OCH FAST KROPP

Vi är vana vid det faktum att vätska kan hällas från ett kärl till ett annat, och gas fyller snabbt hela volymen till den. Vatten kan bara rinna längs flodbädden, och luften ovanför känner inga gränser. Om gasen inte försökte ta upp hela utrymmet runt oss skulle vi kvävas, eftersom... Koldioxiden vi andas ut skulle samlas nära oss och hindra oss från att ta en frisk fläkt. Ja, och bilarna skulle snart stanna av samma anledning, för... De behöver också syre för att bränna bränsle.

Varför fyller en gas, till skillnad från en vätska, hela volymen som den får? Det finns intermolekylära attraktionskrafter mellan alla molekyler, vars storlek minskar mycket snabbt när molekylerna rör sig bort från varandra, och därför interagerar de inte alls på ett avstånd som är lika med flera molekylära diametrar. Det är lätt att visa att avståndet mellan närliggande gasmolekyler är många gånger större än för en vätska. Genom att använda formeln (19.3) och känna till luftens densitet (r=1,29 kg/m3) vid atmosfärstryck och dess molära massa (M=0,029 kg/mol), kan vi beräkna medelavståndet mellan luftmolekyler, vilket kommer att vara lika med 6.1.10- 9 m, vilket är tjugo gånger avståndet mellan vattenmolekyler.

Mellan flytande molekyler som ligger nästan nära varandra verkar alltså attraktionskrafter som hindrar dessa molekyler från att spridas i olika riktningar. Tvärtom kan de obetydliga attraktionskrafterna mellan gasmolekyler inte hålla ihop dem, och därför kan gaser expandera och fylla hela den volym som de får. Förekomsten av intermolekylära attraktionskrafter kan verifieras genom att utföra ett enkelt experiment - att trycka två blystänger mot varandra. Om kontaktytorna är tillräckligt släta kommer stängerna att hålla ihop och blir svåra att separera.

Intermolekylära attraktionskrafter kan dock inte ensamma förklara alla skillnader mellan egenskaperna hos gasformiga, flytande och fasta ämnen. Varför är det till exempel väldigt svårt att minska volymen av en vätska eller fast substans, men det är relativt lätt att komprimera en ballong? Detta förklaras av det faktum att det mellan molekyler inte bara finns attraktionskrafter, utan också intermolekylära repulsiva krafter, som verkar när elektronskalen hos atomerna i angränsande molekyler börjar överlappa varandra. Det är dessa frånstötande krafter som hindrar en molekyl från att tränga in i en volym som redan är upptagen av en annan molekyl.

När inga yttre krafter verkar på en flytande eller fast kropp är avståndet mellan deras molekyler sådant (se r0 i fig. 21a) där de resulterande attraktions- och repulsionskrafterna är lika med noll. Om du försöker minska volymen på en kropp, minskar avståndet mellan molekylerna, och de resulterande ökade frånstötningskrafterna börjar verka från sidan av den komprimerade kroppen. Tvärtom, när en kropp sträcks är de elastiska krafterna som uppstår förknippade med en relativ ökning av attraktionskrafterna, eftersom när molekyler rör sig bort från varandra faller frånstötningskrafterna mycket snabbare än attraktionskrafterna (se fig. 21a).

Gasmolekyler är placerade på avstånd tiotals gånger större än deras storlekar, vilket gör att dessa molekyler inte interagerar med varandra, och därför komprimeras gaser mycket lättare än vätskor och fasta ämnen. Gaser har ingen specifik struktur och är en samling rörliga och kolliderande molekyler (se fig. 21b).

En vätska är en samling molekyler som ligger nästan nära varandra (se fig. 21c). Termisk rörelse gör att en vätskemolekyl kan byta grannar från tid till annan och hoppa från en plats till en annan. Detta förklarar fluiditeten hos vätskor.

Atomer och molekyler av fasta ämnen är berövade förmågan att förändra sina grannar, och deras termiska rörelse är endast små fluktuationer i förhållande till positionen för närliggande atomer eller molekyler (se Fig. 21d). Interaktionen mellan atomer kan leda till att en fast substans blir en kristall, och atomerna i den upptar positioner på platserna för kristallgittret. Eftersom fasta kroppars molekyler inte rör sig i förhållande till sina grannar, behåller dessa kroppar sin form.

Granska frågor:

· Varför attraherar inte gasmolekyler varandra?

· Vilka egenskaper hos kroppar bestämmer de intermolekylära krafterna för repulsion och attraktion?

Hur förklarar man en vätskas flytbarhet?

· Varför behåller alla fasta ämnen sin form?

§ 22. IDEAL GAS. GRUNDEKVATION FÖR DEN MOLEKYLÄRKINETISKA TEORIN FÖR GASER.

Den molekylära kinetiska teorin förklarar att alla ämnen kan existera i tre aggregationstillstånd: fast, flytande och gasformig. Till exempel is, vatten och vattenånga. Plasma anses ofta vara materiens fjärde tillstånd.

Aggregerade materiatillstånd(från latin aggrego– fästa, koppla) – tillstånd av samma ämne, mellan vilka övergångar åtföljs av en förändring i dess fysikaliska egenskaper. Detta är förändringen i materiens aggregerade tillstånd.

I alla tre tillstånden skiljer sig inte molekylerna av samma ämne från varandra, bara deras placering, arten av termisk rörelse och krafterna i intermolekylär interaktion förändras.

Rörelse av molekyler i gaser

I gaser är avståndet mellan molekyler och atomer vanligtvis mycket större än molekylernas storlek, och attraktionskrafterna är mycket små. Därför har gaser inte sin egen form och konstant volym. Gaser komprimeras lätt eftersom avstötningskrafter över stora avstånd också är små. Gaser har egenskapen att expandera på obestämd tid och fylla hela volymen som de får. Gasmolekyler rör sig i mycket höga hastigheter, kolliderar med varandra och studsar av varandra i olika riktningar. Många effekter av molekyler på kärlets väggar skapar gastryck.

Rörelse av molekyler i vätskor

I vätskor svänger molekyler inte bara runt jämviktspositionen, utan gör också hopp från en jämviktsposition till nästa. Dessa hopp inträffar med jämna mellanrum. Tidsintervallet mellan sådana hopp kallas genomsnittlig tid av fast liv(eller genomsnittlig avkopplingstid) och betecknas med bokstaven ?. Med andra ord är avslappningstid tiden för svängningar runt en specifik jämviktsposition. Vid rumstemperatur är denna tid i genomsnitt 10 -11 s. Tiden för en svängning är 10 -12 ... 10 -13 s.

Tiden för stillasittande liv minskar med stigande temperatur. Avståndet mellan molekylerna i en vätska är mindre än storleken på molekylerna, partiklarna ligger nära varandra och den intermolekylära attraktionen är stark. Arrangemanget av flytande molekyler är dock inte strikt ordnat i hela volymen.

Vätskor, liksom fasta ämnen, behåller sin volym, men har inte sin egen form. Därför tar de formen av kärlet där de är belägna. Vätskan har följande egenskaper: fluiditet. Tack vare denna egenskap motstår inte vätskan att ändra form, är något komprimerad och dess fysikaliska egenskaper är desamma i alla riktningar inuti vätskan (isotropi av vätskor). Naturen av molekylär rörelse i vätskor fastställdes först av den sovjetiske fysikern Yakov Ilyich Frenkel (1894 - 1952).

Rörelse av molekyler i fasta ämnen

Molekylerna och atomerna i ett fast ämne är ordnade i en viss ordning och form kristallgitter. Sådana fasta ämnen kallas kristallina. Atomer utför vibrationsrörelser runt jämviktspositionen, och attraktionen mellan dem är mycket stark. Därför behåller fasta ämnen under normala förhållanden sin volym och har sin egen form.

Fysik

Interaktion mellan atomer och materiamolekyler. Struktur av fasta, flytande och gasformiga kroppar

Mellan ett ämnes molekyler verkar attraktionskrafter och frånstötande krafter samtidigt. Dessa krafter beror till stor del på avstånden mellan molekylerna.

Enligt experimentella och teoretiska studier är intermolekylära interaktionskrafter omvänt proportionella mot n:te potensen av avståndet mellan molekyler:

där för attraktionskrafter n = 7, och för frånstötande krafter .

Interaktionen mellan två molekyler kan beskrivas med hjälp av en graf över projektionen av de resulterande krafterna för attraktion och repulsion av molekyler på avståndet r mellan deras centra. Låt oss rikta r-axeln från molekyl 1, vars centrum sammanfaller med koordinaternas ursprung, till mitten av molekyl 2 som ligger på avstånd från den (fig. 1).

Då kommer projektionen av repulsionskraften för molekyl 2 från molekyl 1 på r-axeln att vara positiv. Projektionen av attraktionskraften för molekyl 2 till molekyl 1 kommer att vara negativ.

Repulsiva krafter (fig. 2) är mycket större än attraktionskrafter på korta avstånd, men minskar mycket snabbare med ökande r. Attraktionskrafterna minskar också snabbt med ökande r, så att man, med utgångspunkt från ett visst avstånd, kan försumma interaktionen mellan molekyler. Det största avståndet rm där molekyler fortfarande interagerar kallas radien för molekylär verkan .

De frånstötande krafterna är lika stora som attraktionskrafterna.

Avståndet motsvarar den stabila jämviktens relativa position för molekylerna.

I olika aggregationstillstånd av ett ämne är avståndet mellan dess molekyler olika. Därav skillnaden i kraftväxelverkan mellan molekyler och en betydande skillnad i rörelsen av molekyler av gaser, vätskor och fasta ämnen.

I gaser är avstånden mellan molekylerna flera gånger större än storleken på själva molekylerna. Som ett resultat är interaktionskrafterna mellan gasmolekyler små och den kinetiska energin för molekylernas termiska rörelse överstiger vida den potentiella energin för deras interaktion. Varje molekyl rör sig fritt från andra molekyler med enorma hastigheter (hundratals meter per sekund), och ändrar riktning och hastighetsmodul när den kolliderar med andra molekyler. Den fria vägen för gasmolekyler beror på gasens tryck och temperatur. Under normala förhållanden.

I vätskor är avståndet mellan molekylerna mycket mindre än i gaser. Krafterna för växelverkan mellan molekyler är stora, och den kinetiska energin för molekylers rörelse står i proportion till den potentiella energin för deras växelverkan, vilket resulterar i att vätskemolekylerna svänger runt en viss jämviktsposition och sedan plötsligt hoppar till ny jämviktspositioner efter mycket korta tidsperioder, vilket leder till vätskans fluiditet. Således utför molekyler i en vätska huvudsakligen vibrations- och translationsrörelser. I fasta ämnen är interaktionskrafterna mellan molekyler så starka att den kinetiska rörelseenergin för molekylerna är mycket mindre än den potentiella energin för deras interaktion. Molekyler utför endast vibrationer med liten amplitud runt en viss konstant jämviktsposition - en nod av kristallgittret.

Detta avstånd kan uppskattas genom att känna till ämnets densitet och molmassa. Koncentration – antalet partiklar per volymenhet relateras till densitet, molmassa och Avogadros antal genom relationen.