Молекулярно-кинетическая теория Учитель физики ОУ 634 Приморского района города Санкт-Петербурга ©Глазатова С.А., 2007 год. - презентация

1

2 Молекулярно-кинетическая теория Учитель физики ОУ 634 Приморского района города Санкт-Петербурга ©Глазатова С.А., 2007 год

3 Содержание: Воззрения древних Воззрения древних Воззрения древних Воззрения древних Основные положения МКТ Основные положения МКТ Основные положения МКТ Основные положения МКТ Физические величины Физические величины Физические величины Физические величины Состав атома Состав атома Состав атома Состав атома Физические постоянные Физические постоянные Физические постоянные Физические постоянные Агрегатные состояния вещества Агрегатные состояния вещества Агрегатные состояния вещества Агрегатные состояния вещества Температура и ее измерение Температура и ее измерение Температура и ее измерение Температура и ее измерение Изопроцессы Изопроцессы Изопроцессы

4 Воззрения древних… Фалес Милетский Вода –начало всех вещей(из нее образуются все вещества). Фалес Милетский Вода –начало всех вещей(из нее образуются все вещества). Фалес Милетский Вода –начало всех вещей(из нее образуются все вещества). Фалес Милетский Вода –начало всех вещей(из нее образуются все вещества). « Весь мир построен из воздуха…» Анаксимен « Весь мир построен из воздуха…» Анаксимен « Весь мир построен из воздуха…» Анаксимен « Весь мир построен из воздуха…» Анаксимен Гераклит: Первичная форма вещества- огонь… Гераклит: Первичная форма вещества- огонь… Гераклит: Первичная форма вещества- огонь… Гераклит: Первичная форма вещества- огонь… «Мир состоит не из одной какой-нибудь сущности, а из четырех: земли, воды, воздуха и огня…» Эмпедокл «Мир состоит не из одной какой-нибудь сущности, а из четырех: земли, воды, воздуха и огня…» Эмпедокл «Мир состоит не из одной какой-нибудь сущности, а из четырех: земли, воды, воздуха и огня…» Эмпедокл «Мир состоит не из одной какой-нибудь сущности, а из четырех: земли, воды, воздуха и огня…» Эмпедокл

5 Старые трактаты индийской философии… Все в мире состоит из крошечных круглых частиц- зерен анну. Зерна эти настолько малы, что практически даже не имеют размера и не делятся на части. Они вечны и неизменны и пребывают в непрерывном движении. Стоит двум зернам нечаянно встретиться, и сразу под действием невидимой силы они соединяются воедино, образуя частицу «двианнуку». Зерна эти настолько малы, что практически даже не имеют размера и не делятся на части. Они вечны и неизменны и пребывают в непрерывном движении. Стоит двум зернам нечаянно встретиться, и сразу под действием невидимой силы они соединяются воедино, образуя частицу «двианнуку». Они тоже невидимы, но три из них соединившись вместе, образуют трианнуку,которую по мнению мудрецов, уже можно заметить невооруженным глазом.

6 Демокрит: Все тела состоят из бесчисленного количества сверхмалых, невидимых глазом, неделимых частиц- атомов, которые непрерывно движутся в пустоте. Никто их не создавал. Они были всегда. Никто их не может и уничтожить, хотя разрушить тела, с оставленные из атомов,-труд небольшой… Все тела состоят из бесчисленного количества сверхмалых, невидимых глазом, неделимых частиц- атомов, которые непрерывно движутся в пустоте. Никто их не создавал. Они были всегда. Никто их не может и уничтожить, хотя разрушить тела, с оставленные из атомов,-труд небольшой…

7 Основные положения МКТ: 1.Вещество( и всякое тело из него) состоит из частиц. 2. Частицы совершают тепловое движение. 3. Частицы взаимодействуют между собой.(притяжение и отталкивание)

8 Диффузия Диффузия-явление проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества. Диффузия-явление проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества. U газ > U жидкость > U твердое тело t υ

9 Задача Правильно ли выражение: «В кухне пахнет газом»? Правильно ли выражение: «В кухне пахнет газом»? В данном случае диффузия является вредным и даже опасным явлением. Природный горючий В данном случае диффузия является вредным и даже опасным явлением. Природный горючий газ,который мы используем для приготовления пищи не имеет ни цвета, ни запаха, но утечка может вызвать отравление человека и взрыв в помещении. Что бы сделать поступление газа заметным, в него подмешивают специальные вещества газ,который мы используем для приготовления пищи не имеет ни цвета, ни запаха, но утечка может вызвать отравление человека и взрыв в помещении. Что бы сделать поступление газа заметным, в него подмешивают специальные вещества (одоранты),которые обладают резким неприятным запахом. (одоранты),которые обладают резким неприятным запахом.

10 Опыт Релея На поверхность воды в сосуде капнули каплю оливкового масла. Капля растеклась по поверхности воды и образовала тонкую пленку. На поверхность воды в сосуде капнули каплю оливкового масла. Капля растеклась по поверхности воды и образовала тонкую пленку. Предположение: Молекулы расположились в один ряд, то есть толщина пленки стала равна размеру одной частицы Предположение: Молекулы расположились в один ряд, то есть толщина пленки стала равна размеру одной частицы V=0,0009 см 3 V=0,0009 см 3 S=5500 см S=5500 см d=V/S= см 3 /5500 см= d=V/S= см 3 /5500 см= см см V=m/ρ= V=m/ρ= =0,0008 г / 0,9 г/см 3 =0, см 3 =0,0008 г / 0,9 г/см 3 =0, см 3

11 Физическая модель Идеальный газ- Идеальный газ- это газ, состоящий из частиц взаимодействие между которыми пренебрежимо мало. это газ, состоящий из частиц взаимодействие между которыми пренебрежимо мало.

12 Физические величины. Название параметра Обозначе- ние Единицы измерения Прибор Объемм 3 м 3 мерный сосуд Давлениеpманометр ТемператураTК mкгвесы с гирями Па термометр Масса V

13 Макроскопические параметры Микроскопические параметры Массаm Масса частицыm0m0 ОбъемVРазмеры частицd0d0 Давлениеp Скорость частицыυ Температура ТИмпульс частицыm 0 ·υ ПлотностьρКинетическая энергия частицы EкEк Концентрация частицn

14 Состав атома. q=1,6· Кл m1,67· кг протон протон q=-1,6· Кл m9,1· кг электрон электрон q=0 m1,67· кг нейтрон нейтрон

15 Изотопы 1 H 1 протий 2 H 1 дейтерий 3 H 1 тритий

16 Физические постоянные NA=6,022·10 23 МОЛЬ-1 Постоянная Авогадро k=1,38·10-23 Дж/К Постоянная Больцмана R=8,31 Дж/моль·K Молярная газовая постоянная

17 Молярная масса- Молярная масса- это масса одного моля. это масса одного моля.

18 Найдите молярную массу следующих веществ: 1) вода M(H2O)=18·10-3 кг/моль 2) поваренная соль M M(NaCl)=58·10-3 кг/моль 3) озон M(О3)=48 ·10-3 кг/моль 4) углекислый газ (CO2)=44 ·10-3 кг/моль 5) метан (CH4)=16 ·10-3 кг/моль

19 Укажите недостающие величины в данных формулах… m0 m v=m/M ν=N/ NA =N/V n nn n =m 0 ·υ 2 /2 EkEkEkEk p=n· ·T k υ=3· ·T/M R =p1+p2+...+pn p p·V= m·R· /M T p=1/3· ·m 0 ·υ 2 n M=NA· =m 0 ·N

20 Агрегатные состояния вещества ГАЗЖИДКОСТЬ ТВЁРДОЕ ТЕЛО Дви-жение Хаотическое движение с большими скоростями Колебательное движение, перескок в новое положение и т.д. Колебательное движение. Взаи-модей-ствие Средняя кинетическая энергия молекул превышает их среднюю потенциальную энергию. Средняя кинетическая энергия молекул соизмерима со средней потенциальной энергией их притяжения. Средняя потенциальная энергия притяжения молекул много больше их средней кинетической энергии. Свой-ства Неограниченно расширяются в пространстве, так как силы притяжения между молекулами незначительны. Не сохраняют форму и объём. Под действием внешней силы жидкость течёт, из-за того что перескоки молекул происходят в основном в направлении действия внешней силы. Сохраняют объём, принимают форму сосуда. Сохраняет форму и объем, так как потенциальная энергия взаимодействия молекул препятствует изменению расстояния между ними

21 Название состояния Плотность при 0 С и нормальном атмосферном давлении,кг/м 3 лед 900 вода 1000 Водяной пар 0,005

22 Задача Будет ли таять лед и замерзать вода в комнате, где поддерживается температура 0 °С? Внесенный в комнату лед нагреется до 0 °С.Чтобы он растаял, надо к нему подводить тепло.А так как температура окружающего воздуха 0 С,то теплообмена не будет и лед не растает.Аналогично доказывается,что вода не будет замерзать.

23 Задача Когда железная дорога между Москвой и Когда железная дорога между Москвой и Санкт-Петербургом длиннее -летом или зимой? Санкт-Петербургом длиннее -летом или зимой? Расстояние между этими городами величина постоянная при любых обстоятельствах, а вот железная дорога летом метров на триста длиннее,чем зимой. Ведь от нагревания рельсы расширяются. Тем не менее дольше ехать не придется: при укладке рельсов между ними оставляют зазор в 6 мм, именно для того, чтобы при расширении рельсы этот зазор собою заполнили. Расстояние между этими городами величина постоянная при любых обстоятельствах, а вот железная дорога летом метров на триста длиннее,чем зимой. Ведь от нагревания рельсы расширяются. Тем не менее дольше ехать не придется: при укладке рельсов между ними оставляют зазор в 6 мм, именно для того, чтобы при расширении рельсы этот зазор собою заполнили.

24 Задача При всяких ли условиях газ заполняет весь предоставленный ему объем? Возможно ли чтобы газ занимал часть резервуара, оставляя другую часть пустой? При всяких ли условиях газ заполняет весь предоставленный ему объем? Возможно ли чтобы газ занимал часть резервуара, оставляя другую часть пустой? Вполне возможно. Вообразите вертикальную трубу, простирающуюся от земной поверхности на 100 км вверх. Газ займет в трубе нижние км, а верхняя часть трубы благодаря силе тяжести будет свободна от газа. Вполне возможно. Вообразите вертикальную трубу, простирающуюся от земной поверхности на 100 км вверх. Газ займет в трубе нижние км, а верхняя часть трубы благодаря силе тяжести будет свободна от газа.

25 Температура Древние ученые судили о температуре по непосредственным ощущениям… Древние ученые судили о температуре по непосредственным ощущениям… 1592 год термоскоп(греч. «термо»-тепло, «скопье»- наблюдать,рассматривать) 1592 год термоскоп(греч. «термо»-тепло, «скопье»- наблюдать,рассматривать) Недостатки : Недостатки : -Не имеет шкалы -Не имеет шкалы -Неудобен в использовании -Неудобен в использовании -Показания зависят от атмосферного давления -Показания зависят от атмосферного давления 1657 год Флоренция 1657 год Флоренция усовершенствование термоскопа усовершенствование термоскопа Прибор был снабжен шкалой из бусин, откачан воздух из шарика и трубки.(количественное измерение температуры) Прибор был снабжен шкалой из бусин, откачан воздух из шарика и трубки.(количественное измерение температуры)

26 История термометра В дальнейшем трубку вместо воды стали наливать различные жидкости, сосуд же удалили вообще. В дальнейшем трубку вместо воды стали наливать различные жидкости, сосуд же удалили вообще. Курьез: Курьез: Один французский изобретатель наполнил свой термометр красным вином и послал его по почте своему другу в другой город, снабдив посылку сопроводительным письмом с объяснениями. Письмо в дороге затерялось и к приятелю прибыл только прибор. Спустя некоторое время изобретатель получил ответ: «…вино было очень вкусное, только бутылка очень странная…» Один французский изобретатель наполнил свой термометр красным вином и послал его по почте своему другу в другой город, снабдив посылку сопроводительным письмом с объяснениями. Письмо в дороге затерялось и к приятелю прибыл только прибор. Спустя некоторое время изобретатель получил ответ: «…вино было очень вкусное, только бутылка очень странная…» Далее воду заменили на спирт. Далее воду заменили на спирт.

27 Термометры были такими… Довольно красиво… Довольно красиво… только форма шарика у резервуара для жидкости была неудачная.Такая форма замедляет наступление теплового равновесия между термоскопом и исследуемым телом. «Шарик» современных жидких термометров- сплющенный, вытянутый цилиндр. только форма шарика у резервуара для жидкости была неудачная.Такая форма замедляет наступление теплового равновесия между термоскопом и исследуемым телом. «Шарик» современных жидких термометров- сплющенный, вытянутый цилиндр.

28 Шкалы температур год голландский стеклодув Д.Фаренгейт ртутный термометр 1714 год голландский стеклодув Д.Фаренгейт ртутный термометр 0°F температура смеси снега и нашатыря 0°F температура смеси снега и нашатыря 100 °F температура человеческого тела 100 °F температура человеческого тела 1740 год французcкий физик Р.Реомюр 1740 год французcкий физик Р.Реомюр спиртовой термометр спиртовой термометр 0 °R таяние льда 0 °R таяние льда 80°R кипение воды 80°R кипение воды 1742 год Цельсий 1742 год Цельсий 0 °C таяние льда 0 °C таяние льда 100 °C кипение воды 100 °C кипение воды

29 Термодинамическая шкала 1848 год английский физик Уильям Томсон ( лорд Кельвин) Абсолютная (термодинамическая ) шкала Абсолютный нуль(0 К)- температура,при которой должно прекратиться движение частиц. температура,при которой должно прекратиться движение частиц.

30 Рассчитайте температуру… 1)Комнатная температура T F =? T=? t= 20ºC T F =68ºF T=293K 2)Таяние льда T F =? T=? t=0ºC T F =32ºF T=273K 3)Кипение воды T F =? T=? t=100ºC T F =212ºF T=373K

31 Рекорды в науке и технике… Cамая высокая температура Она получена в центре взрыва термоядерной бомбы – около млн°C. Максимальная температура, достигнутая в ходе управляемой термоядерной реакции на испытательной термоядерной установке ТОКАМАК в Принстонской лаборатории физики плазмы, США, в июне 1986 г., составляет 200 млн°C. Она получена в центре взрыва термоядерной бомбы – около млн°C. Максимальная температура, достигнутая в ходе управляемой термоядерной реакции на испытательной термоядерной установке ТОКАМАК в Принстонской лаборатории физики плазмы, США, в июне 1986 г., составляет 200 млн°C. Самая низкая температура Абсолютный нуль по шкале Кельвина (0 K) соответствует –273,15° по шкале Цельсия или –459,67° по шкале Фаренгейта. Самая низкая температура, 2·10–9 K (двухбиллионная часть градуса) выше абсолютного нуля, была достигнута в двухступенчатом криостате ядерного размагничивания в Лаборатории низких температур Хельсинкского технологического университета, Финляндия, группой учёных под руководством профессора Олли Лоунасмаа (род. в 1930 г.), о чём было объявлено в октябре 1989 г. Абсолютный нуль по шкале Кельвина (0 K) соответствует –273,15° по шкале Цельсия или –459,67° по шкале Фаренгейта. Самая низкая температура, 2·10–9 K (двухбиллионная часть градуса) выше абсолютного нуля, была достигнута в двухступенчатом криостате ядерного размагничивания в Лаборатории низких температур Хельсинкского технологического университета, Финляндия, группой учёных под руководством профессора Олли Лоунасмаа (род. в 1930 г.), о чём было объявлено в октябре 1989 г. Самый миниатюрный термометр Д-р Фредерик Сакс, биофизик из Государственного университета штата Нью-Йорк, Буффало, США, сконструировал микротермометр для измерения температуры отдельных живых клеток. Диаметр наконечника термометра – 1 микрон, т.е. 1/50 часть диаметра человеческого волоса. Д-р Фредерик Сакс, биофизик из Государственного университета штата Нью-Йорк, Буффало, США, сконструировал микротермометр для измерения температуры отдельных живых клеток. Диаметр наконечника термометра – 1 микрон, т.е. 1/50 часть диаметра человеческого волоса.

32 Изопроцессы. Название процесса Постоянный параметр Переменные параметры Уравнение Изотермическое Расширение Сжатие Изохорное Нагревание Охлаждение Изобарное нагревание охлаждение m=const M=const T=const m=const M=const V=const m=const M=const p=const p, V v p p, T p T V, T V T p·V =const p 1 ·V 1 =p 2 ·V 2 p/T=const p 1 /T 1 =p 2 /T 2 V/T=const V 1 T 1 =V 2 /T 2

33 Изотермический процесс МАРИОТТ (Mariotte) Эдм ( ), французский физик. Первым описал слепое пятно на сетчатке глаза. Исследовал движение жидкостей, дифракцию света и другое… БОЙЛЬ (Boyle) Роберт ( ), английский химик и физик, один из учредителей Лондонского королевского общества. Сформулировал (1661) первое научное определение химического элемента, ввел в химию экспериментальный метод, положил начало химическому анализу. Способствовал становлению химии как науки. m=const M=const T=const p·V=const закон Бойля-Мариотта p·V=const закон Бойля-Мариотта

34 Изохорный процесс ШАРЛЬ Жак Александр Цезар (12.Х V.1823) - французский физик, член Парижской Академии Наук (1803), в президент Р. в Божансе. Исследовал расширение газов, установил (1787) закон изменения давления данной массы идеального газа с изменением температуры при постоянном обьёме. m=const M=const V=const p/T=const закон Шарля

35 Изобарный процесс Йозеф Луи Гей-Люссак (Gay- Lussac) Французский физик и химик. Исследовал расширение и свойства газа. Создал закон изменения объема данной массы идеального газа с изменением температуры при постоянном давлении. m=const M=const p=const V/T=const Закон Гей-Люссака