Молекулярная физика (стр. 4 )

3.  В каких слоях атмосферы воздух ближе к идеальному газу: у поверхности Земли или на больших высотах?

Практическое занятие № 5, 6

Соударение молекул, их характеристики. Явления переноса в газах

Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные знания для решения задач.

Вопросы теории:

1.  Что такое:

-  средняя арифметическая скорость;

-  сечение рассеяние молекул;

-  средняя длина свободного пробега молекулы;

-  среднее время свободного пробега;

-  среднее число столкновений;

-  эффективный диаметр молекулы;

-  градиент скорости;

-  градиент плотности;

-  градиент плотности.

2.  Написать формулы средней длины свободного пробега молекулы, среднего времени свободного пробега; общего числа столкновений.

3.  Явление диффузии. Уравнение диффузии. Плотность потока массы. Физический смысл коэффициента диффузии для газов.

4.  Явление теплопроводности. Уравнение теплопроводности. Плотность потока энергии. Физический смысл коэффициента теплопроводности газов.

5.  Состояние технического вакуума.

6.  Явление вязкости. Уравнение вязкости. Коэффициент динамической вязкости. Коэффициент вязкости газов.

Практический блок: решение задач в аудитории

Вопросы для самопроверки:

1.  Что такое удельная теплоемкость вещества и как ее определяют опытным путем?

2.  Что представляет лучшую грелку: мешочек с песком или бутылка с водой (при одинаковой массе и температуре).

3.  Вывести уравнение диффузии.

4.  Опираясь на основные положения МКТ, объясните качественно, как (и почему) возникают силы трения между движущимися слоями газа. Почему переносится теплота от более нагретого слоя к менее нагретому? Почему в газе происходит выравнивание плотности?

5.  Как измеряется давление газа при сильном разрежении?

6.  В чем заключается механизм теплопроводности газа с точки зрения молекулярно-кинетических представлений? Чем определяется теплопроводность при низком давлении?

7.  Чем отличается молекулярных механизм теплопроводности в твердых телах от механизма теплопроводности в газах? Каков механизм теплопроводности ультра разряженных газов?

Практическое занятие № 7

Контрольная работа № 1

Практическое занятие № 8

Первый закон термодинамики

Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные знания для решения задач.

Вопросы теории:

1. Чем отличается термодинамический метод от статистического?

2. Равновесное состояние системы. Равновесный процесс.

3. Что такое число степеней свободы молекул газа? Чему равно число степеней свободы одно-, двух - , трех - и многоатомных молекул?

4. Что называется теплоемкостью? От чего зависит теплоемкость газов и в каких пределах она может изменяться?

5. Почему >? Универсальная газовая постоянная, ее физический смысл.

6. Работа - функция процесса.

7.Внутренняя энергия – функция состояния системы.

8.Количество теплоты – функция процесса.

9.Адиабатный процесс (привести примеры). Уравнение Пуассона. Показатель Пуассона.

10. Первый закон термодинамики.

11. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам.

12. Скорость звука в газе.

13. Приведенная теплота. Энтропия. Энтропия для изопроцессов.

Практический блок: решение задач в аудитории.

Вопросы для самопроверки:

1.  Проанализируйте различные формулировки первого закона термодинамики.

2.  Из чего складывается внутренняя энергия идеального газа? Подсчитайте внутреннюю энергию одного моля идеального одноатомного газа.

3.  Напишите формулу средней энергии теплового движения молекулы с степенями свободы. Сколько энергии приходится на вращательное движение молекулы.

4.  Одну и ту же массу идеального газа нагревают на 1 0С один раз при постоянном объеме, другой раз при постоянном давлении. В каком случае требуется большее количество теплоты?

5.  Может ли изотермически расшириться идеальный газ без сообщения теплоты извне?

6.  Можно ли осуществить такой замкнутый процесс (цикл), при котором все подведенное к рабочему телу количество теплоты превращалось бы в механическую работу?

7.  Изобразить графически различные процессы в газах.

8.  Нарисуйте на плоскости р, V изотерму и адиабату. Объясните, почему адиабата с ростом V спадает круче, чем изотерма.

9.  Изобразить графически работу для различных процессов в координатах р-V.

10. За счет чего газ при адиабатном расширении совершает работу против внешних сил? Что происходит с температурой адиабатно расширяющегося идеального газа?

Практическое занятие № 9, 10

Второй закон термодинамики. КПД тепловых машин.

Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные знания для решения задач.

Вопросы теории:

1.  Какие процессы называют круговыми? Обязательно ли круговой процесс должен быть обратимым?

2.  В каком направлении должен идти процесс в тепловой машине? в холодильной?

3.  На каком участке в круговой процессе теплота поступает к рабочему телу, на каком, наоборот, отводится от него?

4.  Запишите общее выражение для КПД любого кругового процесса.

5.  Сформулируйте второй закон термодинамики.

6.  При изотермическом процессе вся подводимая теплота переходит в работу. Не противоречит ли это второму закону термодинамики? Почему?

7.  Из каких процессов состоит цикл Карно? Покажите на диаграмме цикла те его участки, которые соответствуют контакту рабочего вещества с нагревателем или холодильником. На каких участках рабочее вещество не имеет теплообмена с окружающей средой?

8.  Как, пользуясь диаграммой цикла Карно, подсчитать работу, совершенную газом при расширении?

9.  Выведите из общего выражения для КПД любого кругового процесса формулу КПД цикла Карно. Почему КПД цикла Карно определяется только температурами нагревателя и холодильника?

10.  Почему в качестве рабочего тела в тепловых двигателях используются только газы?

Практический блок: решение задач в аудитории.

Вопросы для самопроверки:

1.  Что такое приведенное количество теплоты? Что такое энтропия?

2.  Чему равно изменение энтропии обратимого цикла? необратимого цикла?

3.  Сформулируйте второй закон термодинамики, используя понятие энтропии.

4.  Как связана термодинамическая вероятность состояния с энтропией?

5.  Почему энтропию нельзя измерить, а можно только вычислить?

6.  Как определяется КПД тепловой машины и каковы пути его повышения?

7.  Может ли КПД тепловых машин стать равным 100 %, если трение в частях машины свести к нулю?

Практическое занятие № 11

Энтропия

Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные знания для решения задач.

Вопросы теории:

1.

Практическое занятие № 12

Реальные газы и жидкости

Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные знания для решения задач.

Вопросы теории:

1.В чем отличие реальных газов от идеальных?

2.Как из уравнения состояния идеального газа получить уравнение состояния реального газа (уравнение Ван-дер-Ваальса)?

3.Что выражают поправки Ван-дер-Ваальса?

4.Напишите уравнение Ван-дер-Ваальса для одного моля газа, для произвольной массы газа.

5.Нарисуйте систему опытных изотерм Ван-дер-Ваальса. Что означает точка перегиба? На какой изотерме имеется эта точка? Что означают участки кривых, параллельные оси абсцисс? На плоскости р, V укажите области газа, пара, жидкости и двойной фазы.

6.Что называется критическим состоянием вещества? У всех ли веществ имеется критическое состояние? Что такое критическая температура, давление, объем?

7.зависит ли внутренняя энергия реальных газов от объема?

8.В чем состоит эффект Джоуля-Томсона?

9.Каковы отличительные особенности молекулярного строения жидкости (по сравнению с газами и твердыми телами)?

10. Какими свойствами обладает поверхностный слой жидкости? Что такое поверхностное натяжение? Каким образом вводится единица измерения коэффициента поверхностного натяжения?

11. Как объясняются явления смачивания и несмачивания твердого тела жидкостью? Зависит ли поверхностное натяжение жидкости от того вещества, которое находится над поверхностью данной жидкости или растворено в ней?

Практический блок: решение задач в аудитории.

Вопросы для самопроверки:

1.  Почему для реальных газов нужно вводить поправки в законы, которым подчиняется идеальный газ?

2.  Получите уравнение Ван-дер-Ваальса в приведенном виде (

3.  Можно ли газ обратить в жидкость при температуре выше критической? при давлении выше критического? при объеме больше критического?

4.  Можно ли газ обратить в жидкость, минуя двойную фазу? Какое при этом нужно взять давление? температуру?

5.  Объясните отрицательный эффект Джоуля-Томсона (нагревание газа при расширении без подвода теплоты). Какую роль при этом выполняет потенциальная энергия взаимодействия молекул? Зависит ли эта энергия от температуры?

6.  За счет чего увеличивается поверхность мыльного пузыря: за счет возрастания расстояний между молекулами поверхностного слоя или за счет выхода новых молекул на поверхность?

7.  Как изменяется поверхностное натяжение с повышением температуры? Какова при этом роль паров жидкости?