Это задание продожает тему "молекулярно-кинетическая теория", МКТ. Начало посмотрите в разборе задачи А7. Во многих задачках идёт речь об идеальном газе. Что такое идеальный газ? Вообще газ - это вещество в газооборазном состояниии. Например, окружающий нас воздух - это смесь разных газов. А могут быть и "чистые" газы - водород, кислород, азот. Газ отличается от жидкостей и твёрдых тел тем, что молекулы в нём очень слабо взаимодействуют между собой, спокойно себе летают по всему сосуду. Физики говорят об "идеальном газе" - в нём молекулы вообще не притягиваются, не отталкиваются, только отскакивают, как бильярдные шарики, при соударении друг от друга или со стенками сосуда. Реальный сильно разрежённый газ можно считать идеальным. Говоря о газе, обязательно учитывают три его характеристики: ОБЪЁМ, ДАВЛЕНИЕ, ТЕМПЕРАТУРУ. Объём. Жидкость, например, имеет объем 1 литр. В какой стакан, банку или бутылку её не налей - всё равно будет один литр. Просто банка будет заполнена не вся. Объём жидкости всегда постоянный. И у твёрдых тел тоже. А вот с газами не так. Газ заполняет равномерно весь сосуд, в котором он находится. Молекулы же не связаны между собой, вот они и разлетаются по всему сосуду. Только, конечно, если из маленького сосуда газ выпустить в большой - то он станет более разрежённым. Число молекул в единице объема (или, как говорят, концентрация) станет меньше. Объем обозначают букврй V и измеряют в кубических метрах. Давление. Давление мы чувствуем, если трогаем мяч или автомобильное колесо. В колесе даже можно измерить давление, прижав к нему специальный прибор - МАНОМЕТР. Единица давления - это какая сила действует на единичную площадку. Технари долго применяли единицу давления - киллограмм на квадратный сантиметр. Но всё-таки перешли на международную систему СИ. В этой системе единица давления 1 Ньютон на 1 квадратный метр называется 1 Паскаль. Есть такой анекдот для запоминания единицы давления. Играют в прятки Галилей, Ньютон и Паскаль. Галилей закрыл глаза, считает. Паскаль убежал далеко, спрятался. А Ньютон никуда не побежал, просто нарисовал вокруг себя квадрат со стороной 1 метр. Галилей открывает глаза: "Туки-луки Ньютон!" "Не! Я не Ньютон! Ньютон на квадратный метр - это Паскаль!
А отчего возникает давление с точки зрения молекулярно-кинетической теории? Да! Молекулы ударяются по стенкам мяча или автомобильной камеры изнутри, их много, вот они все вместе и давят. В МАКРОМИРЕ мы это ощущаем, как давление, а в МИКРОМИРЕ - это удары летящих молекул. Каждая летящая молекула обладает кинетической энергией "ЭМ ВЭ КВАДРАТ". Поэтому давление пропорционально и массе молекул, и квадрату их средней скорости и концентрации молекул (их числу в единичном объеме газа)
Температура. Что такое температура в МАКРОМИРЕ мы все прекрасно знаем. Правда, в данном разделе физики принято считать температуру по шкале Кельвина. Ноль по Кельвину - это -273 градуса по Цельсию. Его еще называют "абсолютный ноль", потому что ниже никакое тело охладить невозможно. Переводить понятно как. 10 Кельвинов равно -263 градусов Цельсия. И так далее. Температура по Кельвину обозначается БОЛЬШОЙ буквой Т. А есть ещё основное уравнение МКТ, выраженное через параметры МАКРОМИРА
Его нередко применяют при решении задач, в неём k - это постоянная Больцмана, её значение есть в справочном материале в начале бланка ЕГЭ. Как зависят друг от друга объем, давление и температура? Разные ученые долго экспериментировали, чтобы выяснить, как эти три величины - объём, давление, температура - зависят друг от друга. Будем накачивать велосипедную камеру. Давление в ней растет? Да. А объем? Тоже увеличивается, она же резиновая, растягивается. А температура? Тоже растет, насос даже на конце горячий! Всё изменяется, непонятно каким образом.Для выяснения надо как-то искуственно отключить один параматр. Например, накачивать не резиновую камеру, а стальной балон. Его объем не увеличивается, он же не растягивается. Зато можно проследить, как изменяются давление и температура при неизменном объеме. Такой процесс называется ИЗОХОРНЫМ (от греческих слов ИЗО - равный и ХОРА - занимаемое место).
То есть, если давление повысить в 2 раза, то и температура повысится в два раза, если давление повысить в 3 раза - то и температура повысится в три раза. Поэтому график в осях р и Т прямая линия, график прямопропорциональной зависимости. Он называется ИЗОХОРА. Ну, а если строить график в других осях, где присутствует объем V - то это такая прямая, которая перпендикулярна оси объема. Можно сделать так - двигать поршень по цилиндру, изменять объём и замерять давление. Но в это время или отводить тепло от цилиндра (если газ сжимается) или подводить тепло к цилиндру (если газ расширяется). Так, чтобы вмонтированный в установку градусник показал неизменную температуру. Такой процесс - при неизменной температуре - называется ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ (терма - по гречески - температура).
ИЗОТЕРМА, построенная в осях Р и V, представляет собой гиперболу. Гипербола обладает удивительным свойством. Взять любую точку на ней, найти координату икс и координату игрек, умножить их друг на друга - и для любой точки получится одно и то же число. Ну и, наконец, можно сделать опыт, чтобы не росло давление, а увеличивался объём при нагревании. Этот процесс называется ИЗОБАРНЫМ (БАР - это давление, есть даже прибор БАРОМЕТР)
Пример А8 - 1 (из демоварианта 2014 года)
Решение. Мы видим, что при переводе газа из состояния 1 в состояние 2 оба параметра - и давление и концентрация уменьшаются. А концентрация - число молекул в единице объёма - это практически то же самое, что и плотность газа. Поэтому утверждение А, конечно же, неверно.
А теперь посотрим на основное уравнение МКТ, которое связывает давление и концентрацию. График лишь тогда будет представлять собой прямую, если k и Т - величины постоянные. k -она сама по себе постоянная, выходит, что и Т - постоянная.
Значит процесс расширения газа ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ. Вот поглядите ролик с Ютуба, где разбирают эту задачку Пример А8 - 2 (из демоварианта 2013 года)
Решение прекрасно рассказано в этом ролике: Пример А8 - 3 (из демоварианта 2012 года)
Не думайте, что 12-ый год - это было давно и неправда. Такие задачки вполне себе могут попасться. Но она лёгкая. Изотермическое - значит температура не изменяется. Она не изменяется или на участке DA или BC. При сжатии давление увеличивается. Значит верный ответ № 4. <<<Назад, к задаче А7 | Разбираем далее задачу А9 >>> |
