учебник ч2 МОЛ.ФИЗ ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Question 1

Что изучает молекулярная физика?

Answer 1

Молекулярная физика изучает внутренние свойства тел, объясняет существование различных агрегатных состояний и их переходы, а также законы, описывающие тепловое движение частиц.

Question 2

Что такое макроскопические тела?

Answer 2

Макроскопические тела — это объекты, состоящие из огромного числа молекул, например, газ в баллоне, вода в стакане, песчинка, камень или земной шар.

Question 3

Почему механика не объясняет тепловые явления?

Answer 3

Механика изучает движение тел и силы, но не исследует природу сил, причины упругости, трения, а также явления нагревания, охлаждения и изменения агрегатных состояний.

Question 4

Что называют тепловыми явлениями?

Answer 4

Тепловые явления — это процессы, связанные с нагреванием или охлаждением тел и изменением их температуры.

Question 5

Какое движение частиц связано с тепловыми явлениями?

Answer 5

Тепловые явления определяются тепловым движением — беспорядочным движением атомов и молекул внутри тела.

Question 6

Почему движение молекул считается беспорядочным?

Answer 6

Движение молекул беспорядочно из-за их огромного числа и постоянных столкновений, что делает их траектории хаотичными.

Question 7

Какое значение имеют тепловые явления для природы Земли?

Answer 7

Тепловые явления определяют климат, существование воды в жидком виде, смену времён года, состояние растительности и функционирование организмов.

Question 8

Как температура влияет на агрегатные состояния воды?

Answer 8

• При температуре >100 ºC вода превращается в пар.
• При сильном охлаждении вода замерзает, превращаясь в лёд.

Question 9

Почему поддержание температуры важно для живых организмов?

Answer 9

Температура организма строго регулируется, и её отклонения на несколько градусов могут привести к заболеванию или гибели.

Question 10

Как изменение температуры влияет на свойства твёрдых тел?

Answer 10

При изменении температуры изменяются размеры и механические свойства твёрдых тел. Например:
- Резина становится хрупкой при охлаждении ниже –100 ºC.
- При нагревании резина возвращает упругие свойства.

Question 11

Как температура влияет на магнитные свойства тел?

Answer 11

При сильном нагревании постоянный магнит теряет свои магнитные свойства и перестаёт притягивать железо.

Question 12

Какие другие свойства изменяются с температурой?

Answer 12

С температурой изменяются сопротивление проводников, цвет тела (например, угли от голубого до жёлтого), магнитные свойства и другие характеристики.

Question 13

Как законы тепловых явлений применяются в технике?

Answer 13

Законы тепловых явлений используются при создании тепловых двигателей, установок для сжижения газов, холодильных аппаратов и других устройств.

Question 14

Молекулярно-кинетическая теория объясняет свойства макроскопических тел на основе чего?

Answer 14

На основе представлений, что все тела состоят из отдельных частиц, которые беспорядочно движутся.

Question 15

Кто внес значительный вклад в развитие молекулярно-кинетической теории, рассматривая теплоту как вращательное движение частиц?

Answer 15

М. В. Ломоносов

Question 16

Какие три основные утверждения лежат в основе молекулярно-кинетической теории?

Answer 16

• Вещество состоит из частиц.
• Частицы беспорядочно движутся.
• Частицы взаимодействуют друг с другом.

Question 17

Каким образом можно оценить размеры молекул, например, оливкового масла?

Answer 17

Наблюдая за расплыванием капли масла на воде, можно предположить, что она образует мономолекулярный слой, и вычислить толщину слоя:
d = V / S ≈ 1,7 · 10⁻⁷ см.

Question 18

Каков порядок размеров молекул и атомов?

Answer 18

• Размер молекулы оливкового масла ≈ 1,7 · 10⁻⁷ см.
• Диаметр атома ≈ 10⁻⁸ см.

Question 19

Как можно представить масштаб атома?

Answer 19

Если кулак увеличить до размеров Земли, атом при том же увеличении будет размером с кулак.

Question 20

Почему удобно использовать относительную молекулярную массу вместо абсолютной массы молекул?

Answer 20

• Абсолютные массы молекул очень малы, а относительные массы удобнее для расчетов.

Question 21

Что такое относительная молекулярная масса?

Answer 21

Это отношение массы молекулы вещества m₀ к 1/12 массы атома углерода m₀C:
M_r = m₀ / (1/12 m₀C)

Question 22

Когда и почему была принята углеродная шкала атомных масс?

Answer 22

В 1961 году, поскольку углерод входит в множество химических соединений, а множитель 1/12 введен для удобства расчетов, чтобы относительные массы были близки к целым числам.

Question 23

Какова относительная молекулярная масса углекислого газа (CO₂)?

Answer 23

M_r ≈ 44, так как 12 + 2 · 16 = 44.

Question 24

Какое количество вещества содержится в одном моле?

Answer 24

В одном моле любого вещества содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов в углероде массой 0,012 кг.

Question 25

Что такое постоянная Авогадро и каково её значение?

Answer 25

Постоянная Авогадро (N_A) — это число атомов или молекул в одном моле вещества. Её значение: N_A ≈ 6,02 · 10²³ моль⁻¹.

Question 26

Как определить количество вещества (ν)?

Answer 26

Количество вещества равно отношению числа молекул (N) к постоянной Авогадро (N_A): ν = N / N_A

Question 27

Почему постоянная Авогадро имеет огромное числовое значение?

Answer 27

Это показывает, насколько микроскопические масштабы молекул малы по сравнению с макроскопическими размерами.

Question 28

Что такое молярная масса вещества?

Answer 28

Молярная масса (M) — это масса вещества в количестве 1 моль. Она равна произведению массы молекулы (m₀) на постоянную Авогадро: M = m₀ · N_A

Question 29

Как найти массу вещества по молярной массе и количеству вещества?

Answer 29

Масса вещества равна произведению его количества на молярную массу: m = 𝜈 · M

Question 30

Как вычисляется количество вещества через массу и молярную массу?

Answer 30

Количество вещества равно отношению массы вещества (m) к его молярной массе (M): 𝜈 = m / M

Question 31

Как определить число молекул (N) в теле, зная массу вещества и его молярную массу?

Answer 31

Число молекул равно произведению постоянной Авогадро на отношение массы вещества к молярной массе: N = N_A · m / M

Question 32

Что такое броуновское движение?

Answer 32

Броуновское движение — это тепловое движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе, вызванное ударами молекул среды.

Question 33

Кто и когда впервые наблюдал броуновское движение?

Answer 33

Броуновское движение впервые наблюдал английский ботаник Роберт Броун в 1827 году, изучая споры плауна в воде.

Question 34

Почему броуновское движение никогда не прекращается?

Answer 34

Это тепловое движение, обусловленное молекулярно-кинетической энергией, интенсивность которого увеличивается с ростом температуры.

Question 35

Каково объяснение броуновского движения с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

Answer 35

Причина броуновского движения в неравномерности ударов молекул жидкости по частице, что приводит к некомпенсированной силе давления и изменению движения частицы.

Question 36

Кто разработал теорию броуновского движения и когда?

Answer 36

Теорию броуновского движения разработал Альберт Эйнштейн в 1905 году, а её экспериментальное подтверждение провёл французский физик Жан Перрен.

Question 37

Как Жан Перрен подтвердил теорию броуновского движения?

Answer 37

Перрен с помощью микроскопа наблюдал концентрацию броуновских частиц на разных высотах в тонких слоях жидкости и показал, что она убывает с высотой по тому же закону, что и концентрация молекул газа, подтверждая теорию.

Question 38

Как связаны броуновские частицы и идеальный газ?

Answer 38

Броуновские частицы в жидкости или газе можно рассматривать как аналог молекул идеального газа из-за их малых взаимодействий.

Question 39

Что показывают эксперименты Перрена о броуновских частицах?

Answer 39

Они участвуют в тепловом движении, и их концентрация убывает с высотой в поле тяжести Земли, подобно молекулам газа, но быстрее из-за большей массы.

Question 40

Что свидетельствует о взаимодействии молекул друг с другом?

Answer 40

Существование твёрдых и жидких тел подтверждает силы притяжения между молекулами, а невозможность сжатия вещества до размеров молекулы — силы отталкивания.

Question 41

Почему молекулы не проникают друг в друга?

Answer 41

На малых расстояниях между молекулами действуют значительные силы отталкивания, которые предотвращают проникновение.

Question 42

Какова природа взаимодействия между молекулами?

Answer 42

Молекулы состоят из заряженных частиц (электронов и ядер атомов) и, несмотря на электрическую нейтральность в целом, взаимодействуют на малых расстояниях через электрические силы.

Question 43

Что происходит с силами взаимодействия молекул при увеличении расстояния между ними?

Answer 43

На расстояниях, превышающих размеры молекул в несколько раз, силы взаимодействия практически отсутствуют. На расстояниях 2–3 диаметра молекул начинают действовать силы притяжения.

Question 44

Что происходит при расстоянии между молекулами равном r₀?

Answer 44

При r = r₀ сила притяжения равна силе отталкивания, потенциальная энергия минимальна, и это расстояние принимается за диаметр молекулы.

Question 45

Почему вещества могут существовать в разных агрегатных состояниях?

Answer 45

Агрегатное состояние вещества определяется балансом между силами притяжения молекул и их тепловым движением.

Question 46

Почему газы легко сжимаются?

Answer 46

В газах расстояния между молекулами во много раз превышают размеры самих молекул. Сжимаемость связана с уменьшением среднего расстояния между молекулами.

Question 47

Какие свойства молекул газа объясняют их движение?

Answer 47

Молекулы газа движутся с огромными скоростями, сталкиваются подобно бильярдным шарам. Средняя кинетическая энергия молекул газа превышает их среднюю потенциальную энергию.

Question 48

Почему жидкости текучи?

Answer 48

Молекулы жидкости совершают перескоки между положениями равновесия. Под действием внешней силы перескоки преобладают в её направлении, что приводит к текучести.

Question 49

Почему жидкости малосжимаемы?

Answer 49

Молекулы жидкости расположены вплотную друг к другу, а уменьшение объёма приводит к резкому увеличению сил отталкивания.

Question 50

Как взаимодействие молекул в жидкостях связано с их энергиями?

Answer 50

В жидкостях средняя кинетическая энергия теплового движения молекул сравнима со средней потенциальной энергией их взаимодействия.

Question 51

Что доказал Я. И. Френкель о молекулярном движении в жидкостях?

Answer 51

Молекулы жидкости ведут «кочевой образ жизни», колеблясь около положения равновесия с периодическими перескоками. Время колебаний меньше времени оседлой жизни молекулы.

Question 52

Почему твёрдые тела сохраняют форму?

Answer 52

Атомы и молекулы твёрдых тел колеблются вокруг устойчивых положений равновесия, что обеспечивает сохранение формы и объёма.

Question 53

Какова структура большинства твёрдых тел?

Answer 53

Большинство твёрдых тел имеют кристаллическую структуру, образованную правильной пространственной решёткой.

Question 54

Какие энергии преобладают в твёрдых телах?

Answer 54

В твёрдых телах средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул значительно превышает их среднюю кинетическую энергию теплового движения.

Question 55

Что такое идеальный газ?

Answer 55

Идеальный газ — это теоретическая модель газа, где размеры молекул не учитываются (они считаются материальными точками), а взаимодействия между молекулами отсутствуют, кроме столкновений.

Question 56

Почему для модели идеального газа пренебрегают размерами молекул?

Answer 56

Считается, что объём молекул гораздо меньше объёма сосуда, в котором они находятся.

Question 57

Как объясняется давление газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

Answer 57

Давление газа возникает из-за ударов молекул о стенки сосуда. Среднее давление определяется суммой сил от многочисленных ударов молекул, учитываемых за большой промежуток времени.

Question 58

Что фиксирует манометр в сосуде с газом?

Answer 58

Манометр фиксирует среднюю по времени силу, действующую на единицу площади поверхности его мембраны.

Question 59

Почему невозможно проследить движение всех молекул газа?

Answer 59

Число молекул очень велико, а их движение хаотично, поэтому изучается только суммарный результат движения всех молекул.

Question 60

Что такое средняя квадратичная скорость молекул?

Answer 60

Это среднее значение квадрата скорости молекул, определяемое по формуле: **v̅² = (v₁² + v₂² + v₃² + ... + v_N²) / N**, где *v₁, v₂, v₃* — скорости молекул, *N* — их количество.

Question 61

Как связано среднее значение квадрата скорости с её проекциями?

Answer 61

Среднее значение квадрата скорости **v̅²** равно сумме средних квадратов её проекций на оси координат: **v̅² = v̅ₓ² + v̅ᵧ² + v̅𝓏²**

Question 62

Как вычисляется средний квадрат проекции скорости молекул?

Answer 62

Средний квадрат проекции скорости на одну ось равен одной трети среднего квадрата самой скорости: **v̅ₓ² = v̅ᵧ² = v̅𝓏² = (1/3) v̅²**

Question 63

Почему используется множитель 1/3 при расчёте проекций скорости молекул?

Answer 63

Множитель 1/3 связан с трёхмерностью пространства, где у каждого вектора есть три равноправные проекции на оси координат.

Question 64

Какое значение имеет средняя кинетическая энергия молекул в молекулярно-кинетической теории?

Answer 64

Средняя кинетическая энергия молекул примерно равна средней квадратичной скоростью молекул и играет ключевую роль в молекулярно-кинетической теории.

Question 65

На чём основано основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов?

Answer 65

- Основное уравнение МКТ газов основано на предположениях, что газ идеальный, а взаимодействие молекул со стенкой абсолютно упругое.