1. Dujinių, skystų ir kietųjų kūnų sandara

Molekulinė kinetinė teorija leidžia suprasti, kodėl medžiaga gali egzistuoti dujinėje, skystoje ir kietoje būsenoje.
Dujos. Dujose atstumas tarp atomų ar molekulių yra vidutiniškai daug kartų didesnis nei pačių molekulių dydis ( 8.5 pav). Pavyzdžiui, esant atmosferos slėgiui, indo tūris yra dešimtis tūkstančių kartų didesnis už jame esančių molekulių tūrį.

Dujos lengvai suspaudžiamos, o vidutinis atstumas tarp molekulių mažėja, tačiau molekulės forma nesikeičia ( 8.6 pav).

Molekulės erdvėje juda milžinišku greičiu – šimtais metrų per sekundę. Susidūrę jie atsimuša vienas į kitą įvairiomis kryptimis kaip biliardo kamuoliukai. Silpnos dujų molekulių traukos jėgos nesugeba jų laikyti šalia viena kitos. Štai kodėl dujos gali plėstis neribotai. Jie neišlaiko nei formos, nei tūrio.
Daugybė molekulių poveikio indo sienelėms sukuria dujų slėgį.

Skysčiai. Skysčio molekulės yra beveik arti viena kitos ( 8.7 pav), todėl skysčio molekulė elgiasi kitaip nei dujų molekulė. Skysčiuose egzistuoja vadinamoji trumpojo nuotolio tvarka, ty tvarkingas molekulių išsidėstymas išlaikomas keliais molekulių skersmenimis. Molekulė svyruoja aplink savo pusiausvyros padėtį, susidurdama su kaimyninėmis molekulėmis. Tik kartas nuo karto ji padaro dar vieną „šuolį“, patekdama į naują pusiausvyros padėtį. Šioje pusiausvyros padėtyje atstūmimo jėga lygi traukos jėgai, t.y., bendra molekulės sąveikos jėga lygi nuliui. Laikas nusistovėjęs gyvenimas vandens molekulių, t.y. jo virpesių laikas aplink vieną konkrečią pusiausvyros padėtį kambario temperatūroje yra vidutiniškai 10 -11 s. Vieno svyravimo laikas yra daug mažesnis (10 -12 -10 -13 s). Didėjant temperatūrai, mažėja molekulių buvimo laikas.

Molekulinio judėjimo skysčiuose pobūdis, kurį pirmą kartą nustatė sovietų fizikas Ya.I. Frenkelis, leidžia suprasti pagrindines skysčių savybes.
Skysčių molekulės yra tiesiai viena šalia kitos. Kai tūris mažėja, atstumiamos jėgos tampa labai didelės. Tai paaiškina mažas skysčių suspaudžiamumas.
Kaip žinoma, skysčiai yra skysti, tai yra, neišlaiko formos. Tai galima paaiškinti taip. Išorinė jėga pastebimai nekeičia molekulinių šuolių skaičiaus per sekundę. Tačiau molekulių šuoliai iš vienos nejudančios padėties į kitą vyksta daugiausia išorinės jėgos veikimo kryptimi ( 8.8 pav). Štai kodėl skystis teka ir įgauna talpyklos formą.

Kietosios medžiagos. Kietųjų medžiagų atomai arba molekulės, skirtingai nei skysčių atomai ir molekulės, vibruoja aplink tam tikras pusiausvyros padėtis. Dėl šios priežasties kietosios medžiagos išlaiko ne tik apimtį, bet ir formą. Kietųjų molekulių sąveikos potenciali energija yra žymiai didesnė už jų kinetinę energiją.
Yra dar vienas svarbus skirtumas tarp skysčių ir kietų medžiagų. Skystis gali būti lyginamas su žmonių minia, kur atskiri individai neramiai stumdosi vietoje, o kietas kūnas yra tarsi plona tų pačių individų grupė, kuri, nors ir nekreipia dėmesio, bet išlaiko tarp savęs tam tikrus atstumus. . Jei sujungsite kieto kūno atomų ar jonų pusiausvyros padėčių centrus, gausite taisyklingą erdvinę gardelę, vadinamą kristalinis.
8.9 ir 8.10 paveiksluose pavaizduotos valgomosios druskos ir deimanto kristalinės gardelės. Vidinė atomų išsidėstymo kristaluose tvarka lemia taisyklingas išorines geometrines figūras.

8.11 paveiksle pavaizduoti jakutų deimantai.

Dujose atstumas l tarp molekulių yra daug didesnis nei molekulių dydis 0:" l>>r 0 .
Skysčiams ir kietoms medžiagoms l≈r 0. Skysčio molekulės išsidėsto netvarkingai ir karts nuo karto peršoka iš vienos nusistovėjusios padėties į kitą.
Kristalinės kietosios medžiagos turi molekules (arba atomus), išdėstytas griežtai nustatyta tvarka.

2. Idealios dujos molekulinės kinetikos teorijoje

Bet kurios fizikos srities studijos visada prasideda įvedus tam tikrą modelį, kurio rėmuose vyksta tolesnis tyrimas. Pavyzdžiui, kai studijavome kinematiką, kūno modelis buvo materialus taškas ir tt. Kaip jau supratote, modelis niekada neatitiks realiai vykstančių procesų, tačiau dažnai jis labai artimas šiam atitikimui.

Molekulinė fizika, ypač MCT, nėra išimtis. Modelio aprašymo problemą nuo XVIII amžiaus dirbo daug mokslininkų: M. Lomonosovas, D. Džoulas, R. Klausius (1 pav.). Pastarasis, tiesą sakant, 1857 m. pristatė idealų dujų modelį. Kokybiškai paaiškinti pagrindines medžiagos savybes, remiantis molekuline kinetikos teorija, nėra ypač sunku. Tačiau teorija, nustatanti kiekybinius ryšius tarp eksperimentiškai išmatuotų dydžių (slėgio, temperatūros ir kt.) ir pačių molekulių savybių, jų skaičiaus ir judėjimo greičio, yra labai sudėtinga. Dujose esant normaliam slėgiui atstumas tarp molekulių yra daug kartų didesnis už jų dydį. Šiuo atveju sąveikos jėgos tarp molekulių yra nereikšmingos, o molekulių kinetinė energija yra daug didesnė už potencialią sąveikos energiją. Dujų molekulės gali būti laikomos materialiais taškais arba labai mažais kietais rutuliais. Vietoj tikros dujos, tarp kurių molekulių veikia kompleksinės sąveikos jėgos, svarstysime Modelis yra idealios dujos.

Idealios dujos– dujų modelis, kuriame dujų molekulės ir atomai pavaizduoti labai mažų (nykstančių dydžių) tamprių rutuliukų pavidalu, kurie vienas su kitu nesąveikauja (be tiesioginio kontakto), o tik susiduria (žr. 2 pav.).

Reikėtų pažymėti, kad išretintas vandenilis (esant labai žemam slėgiui) beveik visiškai atitinka idealų dujų modelį.

Ryžiai. 2.

Idealios dujos yra dujos, kuriose jų molekulių sąveika yra nereikšminga. Natūralu, kad idealių dujų molekulėms susidūrus, jas veikia atstumianti jėga. Kadangi dujų molekules pagal modelį galime laikyti materialiais taškais, mes nepaisome molekulių dydžių, nes jų užimamas tūris yra daug mažesnis už indo tūrį.
Prisiminkime, kad fizikiniame modelyje atsižvelgiama tik į tas realios sistemos savybes, kurių svarstymas yra absoliučiai būtinas norint paaiškinti tiriamus šios sistemos elgesio modelius. Nė vienas modelis negali perteikti visų sistemos savybių. Dabar turime išspręsti gana siaurą problemą: naudojant molekulinę kinetinę teoriją apskaičiuoti idealių dujų slėgį ant indo sienelių. Dėl šios problemos idealus dujų modelis yra gana patenkinamas. Tai veda prie rezultatų, kuriuos patvirtina patirtis.

3. Dujų slėgis molekulinės kinetikos teorijoje Leiskite dujoms būti uždarame inde. Slėgio matuoklis rodo dujų slėgį 0 p. Kaip atsiranda šis spaudimas?
Kiekviena dujų molekulė, atsitrenkusi į sieną, trumpą laiką veikia ją tam tikra jėga. Dėl atsitiktinių smūgių į sieną slėgis laikui bėgant greitai kinta, maždaug taip, kaip parodyta 8.12 pav. Tačiau atskirų molekulių poveikio sukeliami efektai yra tokie silpni, kad jų neregistruoja manometras. Manometras fiksuoja vidutinę laiko jėgą, veikiančią kiekvieną jautraus elemento – membranos – paviršiaus ploto vienetą. Nepaisant nedidelių slėgio pokyčių, vidutinė slėgio vertė 0 p praktiškai pasirodo esanti visiškai apibrėžta reikšmė, nes į sieną yra daug smūgių, o molekulių masės labai mažos.

Idealios dujos yra tikrų dujų modelis. Pagal šį modelį dujų molekulės gali būti laikomos materialiais taškais, kurių sąveika vyksta tik joms susidūrus. Kai dujų molekulės susiduria su siena, jos daro jai spaudimą.

4. Dujų mikro- ir makroparametrai

Dabar galime pradėti apibūdinti idealių dujų parametrus. Jie skirstomi į dvi grupes:

Idealūs dujų parametrai

Tai yra, mikroparametrai apibūdina vienos dalelės (mikrokūno) būseną, o makroparametrai – visos dujų dalies (makrokūno) būseną. Dabar užrašykime ryšį, jungiantį vienus parametrus su kitais, arba pagrindinę MKT lygtį:

Čia: - vidutinis dalelių judėjimo greitis;

Apibrėžimas. – koncentracija dujų dalelės – dalelių skaičius tūrio vienete; ; vienetas -.

5. Vidutinė molekulių greičio kvadrato reikšmė

Norint apskaičiuoti vidutinį slėgį, reikia žinoti vidutinį molekulių greitį (tiksliau, vidutinę greičio kvadrato reikšmę). Tai nėra paprastas klausimas. Esate pripratę prie to, kad kiekviena dalelė turi greitį. Vidutinis molekulių greitis priklauso nuo visų dalelių judėjimo.
Vidutinės reikšmės. Nuo pat pradžių turite atsisakyti bandymo atsekti visų molekulių, sudarančių dujas, judėjimą. Jų yra per daug, ir jie juda labai sunkiai. Mums nereikia žinoti, kaip kiekviena molekulė juda. Turime išsiaiškinti, kokį rezultatą sukelia visų dujų molekulių judėjimas.
Viso dujų molekulių rinkinio judėjimo pobūdis žinomas iš patirties. Molekulės dalyvauja atsitiktiniu (terminiu) judėjimu. Tai reiškia, kad bet kurios molekulės greitis gali būti labai didelis arba labai mažas. Molekulių judėjimo kryptis nuolat kinta, kai jos susiduria viena su kita.
Tačiau atskirų molekulių greitis gali būti bet koks vidutinisšių greičių modulio reikšmė yra gana apibrėžta. Panašiai ir mokinių ūgis klasėje nėra vienodas, bet jo vidurkis yra tam tikras skaičius. Norėdami rasti šį skaičių, turite susumuoti atskirų mokinių ūgius ir padalyti šią sumą iš mokinių skaičiaus.
Vidutinė greičio kvadrato reikšmė. Ateityje mums reikės ne paties greičio, o greičio kvadrato vidutinės reikšmės. Nuo šios reikšmės priklauso vidutinė molekulių kinetinė energija. O vidutinė molekulių kinetinė energija, kaip netrukus pamatysime, yra labai svarbi visoje molekulinės kinetikos teorijoje.
Atskirų dujų molekulių greičio modulius pažymėkime . Vidutinė greičio kvadrato vertė nustatoma pagal šią formulę:

Kur N- molekulių skaičius dujose.
Bet bet kurio vektoriaus modulio kvadratas yra lygus jo projekcijų ant koordinačių ašių kvadratų sumai OX, OY, OZ. Štai kodėl

Vidutinės dydžių reikšmės gali būti nustatomos naudojant formules, panašias į (8.9) formulę. Tarp vidutinės vertės ir vidutinių projekcijų kvadratų verčių yra toks pat ryšys kaip ir santykis (8.10):

Iš tiesų, lygybė (8.10) galioja kiekvienai molekulei. Pridedant šias lygybes atskiroms molekulėms ir padalijus abi gautos lygties puses iš molekulių skaičiaus N, gauname formulę (8.11).
Dėmesio! Kadangi trijų ašių kryptys Oi, oi Ir OZ dėl atsitiktinio molekulių judėjimo jie yra vienodi, vidutinės greičio projekcijų kvadratų vertės yra lygios viena kitai:

Matote, iš chaoso atsiranda tam tikras modelis. Ar galėtumėte tai išsiaiškinti patys?
Atsižvelgdami į santykį (8.12), formulėje (8.11) pakeičiame vietoj ir . Tada greičio projekcijos vidutiniam kvadratui gauname:

y., greičio projekcijos vidutinis kvadratas yra lygus 1/3 paties greičio vidutinio kvadrato. 1/3 koeficientas atsiranda dėl erdvės trimačio ir atitinkamai trijų projekcijų bet kuriam vektoriui.
Molekulių greičiai keičiasi atsitiktinai, tačiau vidutinis greičio kvadratas yra tiksliai apibrėžta reikšmė.

6. Pagrindinė molekulinės kinetinės teorijos lygtis
Pereikime prie pagrindinės dujų molekulinės kinetinės teorijos lygties išvedimo. Ši lygtis nustato dujų slėgio priklausomybę nuo jo molekulių vidutinės kinetinės energijos. Išvedus šią lygtį XIX a. ir eksperimentinis jos pagrįstumo įrodymas pradėjo sparčią kiekybinės teorijos raidą, kuri tęsiasi iki šiol.
Beveik bet kurio fizikos teiginio įrodymas, bet kurios lygties išvedimas gali būti atliktas įvairiais griežtumo ir įtikinamumo laipsniais: labai supaprastintai, daugiau ar mažiau griežtai arba su visu šiuolaikiniam mokslui prieinamu griežtumu.
Tikslus dujų molekulinės kinetinės teorijos lygties išvedimas yra gana sudėtingas. Todėl apsiribosime labai supaprastintu, schematišku lygties išvedimu. Nepaisant visų supaprastinimų, rezultatas bus teisingas.
Pagrindinės lygties išvedimas. Apskaičiuokime dujų slėgį sienoje CD laivas ABCD plotas S, statmena koordinačių ašiai JAUTIS (8.13 pav).

Kai molekulė atsitrenkia į sieną, jos impulsas pasikeičia: . Kadangi molekulių greičio modulis smūgio metu nekinta, tada . Pagal antrąjį Niutono dėsnį, molekulės impulso pokytis yra lygus jėgos, veikiančios ją nuo indo sienelės, impulsui, o pagal trečiąjį Niutono dėsnį – jėgos impulso dydžiui, su kuria ji veikia. Molekulė veikia sieną yra tokia pati. Vadinasi, dėl molekulės smūgio sieną veikė jėga, kurios impulsas lygus .

Šį atstumą galima įvertinti žinant medžiagos tankį ir molinę masę. Koncentracija – dalelių skaičius tūrio vienete yra susietas su tankiu, moline mase ir Avogadro skaičiumi pagal ryšį:

kur yra medžiagos tankis.

Koncentracijos atvirkštinė vertė yra tūris vienam vienas dalelė, ir atstumas tarp dalelių, taigi, atstumas tarp dalelių:

Skysčiams ir kietosioms medžiagoms tankis silpnai priklauso nuo temperatūros ir slėgio, todėl yra beveik pastovi reikšmė ir maždaug vienoda, t.y. Atstumas tarp molekulių yra panašus į pačių molekulių dydį.

Dujų tankis labai priklauso nuo slėgio ir temperatūros. Normaliomis sąlygomis (slėgis, temperatūra 273 K) oro tankis yra apytiksliai 1 kg/m 3, oro molinė masė 0,029 kg/mol, tada įvertinimas pagal formulę (5.6) suteikia reikšmę. Taigi dujose atstumas tarp molekulių yra daug didesnis nei pačių molekulių dydis.

Darbo pabaiga -

Ši tema priklauso skyriui:

Fizika

Federalinė valstybės biudžetinė švietimo įstaiga.. Aukštasis profesinis išsilavinimas.. Orenburgo valstybinis vadybos institutas..

Jei jums reikia papildomos medžiagos šia tema arba neradote to, ko ieškojote, rekomenduojame pasinaudoti paieška mūsų darbų duomenų bazėje:

Ką darysime su gauta medžiaga:

Jei ši medžiaga jums buvo naudinga, galite ją išsaugoti savo puslapyje socialiniuose tinkluose:

Tviteryje

Visos temos šiame skyriuje:

Nereliatyvistinės mechanikos fiziniai pagrindai
Mechanika tiria mechaninį judėjimą. Mechaninis judėjimas – tai kūnų ar jų dalių padėties pasikeitimas kitų kūnų ar kūnų dalių atžvilgiu.

Materialaus taško kinematika. Standžios kūno kinematika
Materialaus taško judėjimo patikslinimo kinematikoje metodai. Pagrindiniai kinematikos parametrai: trajektorija, kelias, poslinkis, greitis, normalus, tangentinis ir visiškas pagreitis

Materialaus taško dinamika ir standaus kūno transliacinis judėjimas
Kūnų inercija. Svoris. Pulsas. Kūnų sąveika. Jėga. Niutono dėsniai. Jėgų rūšys mechanikoje. Gravitacinės jėgos. Žemės reakcija ir svoris. Elastinė jėga. Trinties jėga. Tamprių kietųjų medžiagų deformacija. APIE

Sukamojo judesio dinamika
Pagrindinė absoliučiai standaus kūno sukamojo judėjimo dinamikos lygtis. Galios akimirka. Impulsas taško ir ašies atžvilgiu. Standaus kūno inercijos momentas pagrindinio atžvilgiu

Impulso ir kampinio momento išsaugojimo ir kitimo dėsniai mechanikoje
Telefonų sistemos Bet kuri kūnų visuma vadinama kūnų sistema. Jei į sistemą įtrauktos įstaigos nėra paveiktos kitų neįtrauktų įstaigų

Darbas ir galia mechanikoje
Jėgos darbas ir galia bei jėgų momentas. ; ; ; ; ; Mechaninis darbas ir potenciali energija

Energija LGO
Judėjimas bet kuriame potencialo šulinyje yra svyruojantis judėjimas (2.1.1 pav.). 2.1.1 pav. Svyruojantis judėjimas potencialo šulinyje

Spyruoklinė švytuoklė
Spyruoklės švytuoklės virpesių energijos likimo ir transformacijos dėsnis (2.1.2 pav.): EPmax = EP + EK =

Fizinė švytuoklė
Fizikinės švytuoklės virpesių energijos tvermės ir transformacijos dėsnis (2.1.3 pav.): pav. 2.1.3. Fizinė švytuoklė: O – taškas

Fizinė švytuoklė
Absoliučiai standaus kūno sukamojo judėjimo dinamikos pagrindinio dėsnio lygtis: .(2.1.33) Kadangi fizikinei švytuoklei (2.1.6 pav.), tada.

Spyruoklinės ir fizikinės (matematinės) švytuoklės
Savavališkoms virpesių sistemoms natūraliųjų svyravimų diferencialinė lygtis turi tokią formą: .(2.1.43) Poslinkio priklausomybė nuo laiko (2.1.7 pav.)

Vibracijų papildymas
Tos pačios krypties svyravimų sudėjimas Panagrinėkime dviejų vienodo dažnio harmoninių virpesių sudėjimą. Svyruojančio kūno poslinkis x bus poslinkių xl suma

Skilimo režimai
β < ω0 – квазипериодический колебательный режим (рис. 2.2.2). Рис. 2.2.2. График затухающих колебаний

Slopintų virpesių parametrai
slopinimo koeficientas b Jei per tam tikrą laiką te svyravimų amplitudė sumažėja e kartų, tai. tada, ah, toliau

Spyruoklinė švytuoklė
Pagal antrąjį Niutono dėsnį: , (2.2.17) čia (2.2.18) – išorinė periodinė jėga, veikianti spyruoklės švytuoklę.

Priverstinių nuolatinių virpesių nustatymo procesas
Priverstinių neslopintų svyravimų nustatymo procesą galima pavaizduoti kaip dviejų svyravimų pridėjimo procesą: 1. slopinamuosius virpesius (2.2.8 pav.); ; &nb

Specialiosios reliatyvumo teorijos pagrindai
Specialiosios reliatyvumo teorijos pagrindai. Koordinačių ir laiko transformacijos (1) Kai t = t’ = 0, abiejų sistemų koordinačių pradžia sutampa: x0

Elektros krūviai. Mokesčių gavimo būdai. Elektros krūvio tvermės dėsnis
Gamtoje yra dviejų tipų elektros krūviai, paprastai vadinami teigiamais ir neigiamais. Istoriškai teigiamas vadinamas aušra

Elektros krūvių sąveika. Kulono dėsnis. Kulono dėsnio taikymas išplėstinių įkrautų kūnų sąveikos jėgoms apskaičiuoti
Elektros krūvių sąveikos dėsnį 1785 metais nustatė Charlesas Kulonas (Coulomb Sh., 1736-1806). Pakabukas matavo dviejų mažų įkrautų rutuliukų sąveikos jėgą, priklausomai nuo greičio

Elektrinis laukas. Elektrinio lauko stiprumas. Elektrinių laukų superpozicijos principas
Elektrinių krūvių sąveika vykdoma per specialią medžiagą, kurią sukuria įkrautos dalelės - elektrinį lauką. Elektros krūviai keičia savybes

Pagrindinės elektrostatikos lygtys vakuume. Elektrinio lauko stiprumo vektoriaus srautas. Gauso teorema
Pagal apibrėžimą vektorinio lauko srautas per plotą yra dydis (2.1 pav.) 2.1 pav. Vektoriaus srauto apibrėžimo link.

Gauso teoremos taikymas elektriniams laukams apskaičiuoti
Daugeliu atvejų Gauso teorema leidžia rasti išplėstų įkrautų kūnų elektrinio lauko stiprumą, neskaičiuojant sudėtingų integralų. Paprastai tai taikoma kūnams, kurių geometrija

Lauko jėgų darbas perkelti krūvį. Elektrinio lauko potencialas ir potencialų skirtumas
Kaip matyti iš Kulono dėsnio, jėga, veikianti taškinį krūvį q elektriniame lauke, kurį sukuria kiti krūviai, yra centrinė. Prisiminkime, kad centrinė

Elektrinio lauko stiprio ir potencialo ryšys. Potencialus gradientas. Elektrinio lauko cirkuliacijos teorema
Įtampa ir potencialas yra dvi to paties objekto – elektrinio lauko – charakteristikos, todėl tarp jų turi būti funkcinis ryšys. Tiesa, dirbant su

Paprasčiausių elektrinių laukų potencialai
Iš santykio, lemiančio ryšį tarp elektrinio lauko intensyvumo ir potencialo, seka lauko potencialo apskaičiavimo formulė: kur atliekama integracija

Dielektrikų poliarizacija. Nemokami ir privalomi mokesčiai. Pagrindiniai dielektrikų poliarizacijos tipai
Elektros krūvių atsiradimo ant dielektrikų paviršiaus elektriniame lauke reiškinys vadinamas poliarizacija. Gauti krūviai yra poliarizuoti

Poliarizacijos vektorius ir elektrinės indukcijos vektorius
Norint kiekybiškai apibūdinti dielektrikų poliarizaciją, poliarizacijos vektoriaus sąvoka įvedama kaip visų molekulių bendras (bendras) dipolio momentas dielektriko tūrio vienete.

Elektrinio lauko stipris dielektrike
Pagal superpozicijos principą elektrinis laukas dielektrike vektoriškai susideda iš išorinio lauko ir poliarizacijos krūvių lauko (3.11 pav.). arba pagal absoliučią vertę

Elektrinio lauko ribinės sąlygos
Kertant sąsają tarp dviejų dielektrikų su skirtingomis dielektrinėmis konstantomis ε1 ir ε2 (3.12 pav.), būtina atsižvelgti į ribines jėgas.

Laidininkų elektrinė talpa. Kondensatoriai
Krūvis q, perduodamas izoliuotam laidininkui, sukuria aplink jį elektrinį lauką, kurio intensyvumas yra proporcingas krūvio dydžiui. Lauko potencialas φ savo ruožtu yra susijęs

Paprastų kondensatorių talpos skaičiavimas
Pagal apibrėžimą kondensatoriaus talpa yra: , kur (integralas imamas išilgai lauko linijos tarp kondensatoriaus plokščių). Todėl bendra formulė skaičiuojant e

Stacionarių taškinių krūvių sistemos energija
Kaip jau žinome, jėgos, su kuriomis sąveikauja įkrauti kūnai, yra potencialios. Vadinasi, įkrautų kūnų sistema turi potencialią energiją. Kai mokesčiai pašalinami

Dabartinės charakteristikos. Srovės stiprumas ir tankis. Galimas kritimas išilgai srovės laidininko
Bet koks tvarkingas krūvių judėjimas vadinamas elektros srove. Krūvio nešikliai laidžiose terpėse gali būti elektronai, jonai, „skylės“ ir net makroskopiškai

Omo dėsnis vienalytei grandinės atkarpai. Laidininko varža
Egzistuoja funkcinis ryšys tarp potencialo kritimo – įtampos U ir srovės laidyje I, vadinama duotosios p srovės – įtampos charakteristika.

Kad elektros srovė tekėtų laidininku, jo galuose turi būti išlaikytas potencialų skirtumas. Akivaizdu, kad įkrautas kondensatorius negali būti naudojamas šiam tikslui. Veiksmas

Išsišakojusios grandinės. Kirchhoffo taisyklės
Elektros grandinė, kurioje yra mazgų, vadinama šakotąja grandine. Mazgas – tai vieta grandinėje, kurioje susikerta trys ir daugiau laidininkų (5.14 pav.).

Atsparumo jungtis
Varžų sujungimas gali būti nuoseklus, lygiagretus ir mišrus. 1) Nuoseklioji jungtis. Nuoseklioje jungtyje srovė teka per visus

Judant elektros krūvius uždaroje grandinėje, srovės šaltinis veikia. Skiriamas naudingas ir visiškas srovės šaltinio veikimas.

Laidininkų sąveika su srove. Ampero dėsnis
Yra žinoma, kad nuolatinis magnetas veikia srovės laidininką (pavyzdžiui, srovę nešantį rėmą); žinomas ir priešingas reiškinys – srovės laidininkas veikia nuolatinį magnetą (pvz

Bioto-Savarto-Laplaso dėsnis. Magnetinių laukų superpozicijos principas
Judantys elektros krūviai (srovės) keičia juos supančios erdvės savybes – sukuria joje magnetinį lauką. Šis laukas pasireiškia tuo, kad į jį įdėti laidai

Grandinė su srove magnetiniame lauke. Magnetinis srovės momentas
Daugeliu atvejų tenka susidurti su uždaromis srovėmis, kurių matmenys yra maži, palyginti su atstumu nuo jų iki stebėjimo taško. Tokias sroves vadinsime elementariomis

Magnetinis laukas apskritos ritės su srove ašyje
Pagal Biot-Savart-Laplace dėsnį magnetinio lauko, kurį sukuria srovės elementas dl atstumu r nuo jo, indukcija yra, kur α yra kampas tarp srovės elemento ir spindulio.

Jėgų, veikiančių grandinę su srove magnetiniame lauke, momentas
Plokščią stačiakampę grandinę (rėmą) su srove pastatykime į vienodą magnetinį lauką su indukcija (9.2 pav.).

Grandinės energija su srove magnetiniame lauke
Srovę nešanti grandinė, patalpinta į magnetinį lauką, turi energijos rezervą. Iš tiesų, norint pasukti srovę nešančią grandinę tam tikru kampu priešinga jos sukimosi magnetiniame lauke krypčiai

Grandinė su srove netolygiame magnetiniame lauke
Jei grandinė su srove yra netolygiame magnetiniame lauke (9.4 pav.), tai, be sukimo momento, ją veikia ir jėga, atsirandanti dėl magnetinio lauko gradiento. Projekcija tai

Darbas, atliekamas judant srovę nešančią grandinę magnetiniame lauke
Panagrinėkime laidininko gabalą, nešantį srovę, kuris išoriniame magnetiniame lauke gali laisvai judėti išilgai dviejų kreiptuvų (9.5 pav.). Magnetinį lauką laikysime vienodu ir nukreiptu kampu

Magnetinės indukcijos vektoriaus srautas. Gauso teorema magnetostatikoje. Sūkurinis magnetinio lauko pobūdis
Vektoriaus srautas per bet kurį paviršių S vadinamas integralu: , kur yra vektoriaus projekcija į normaliąją paviršiui S duotame taške (10.1 pav.). 10.1 pav. KAM

Magnetinio lauko cirkuliacijos teorema. Magnetinė įtampa
Magnetinio lauko cirkuliacija išilgai uždaro kontūro l vadinama integralu: , kur yra vektoriaus projekcija į kontūro linijos liestinės kryptį tam tikrame taške. Aktualus

Solenoido ir toroido magnetinis laukas
Gautus rezultatus pritaikykime magnetinio lauko stiprumui nustatyti tiesinio ilgojo solenoido ir toroido ašyje. 1) Magnetinis laukas tiesinio ilgo solenoido ašyje.

Magnetinis laukas medžiagoje. Ampero hipotezė apie molekulines sroves. Įmagnetinimo vektorius
Įvairios medžiagos įvairiu laipsniu gali įmagnetinti: tai yra, veikiamos magnetinio lauko, kuriame jos yra, įgyja magnetinį momentą. Kai kurios medžiagos

Magnetinio lauko magnetuose aprašymas. Magnetinio lauko stiprumas ir indukcija. Medžiagos magnetinis jautrumas ir magnetinis pralaidumas
Įmagnetinta medžiaga sukuria magnetinį lauką, kuris yra ant išorinio lauko (lauko vakuume). Abu laukai sumoje duoda gautą magnetinį lauką su indukcija, ir pagal

Magnetinio lauko ribinės sąlygos
Kertant sąsają tarp dviejų magnetų, kurių magnetinis pralaidumas yra skirtingas μ1 ir μ2, atsiranda magnetinio lauko linijos.

Atomų ir molekulių magnetiniai momentai
Visų medžiagų atomai susideda iš teigiamai įkrauto branduolio ir aplink jį judančių neigiamo krūvio elektronų. Kiekvienas orbita judantis elektronas sudaro žiedinę jėgos srovę – h

Diamagnetizmo prigimtis. Larmoro teorema
Jei atomas dedamas į išorinį magnetinį lauką su indukcija (12.1 pav.), tai orbitoje judantį elektroną veiks sukimosi jėgų momentas, linkęs nustatyti elektrono magnetinį momentą.

Paramagnetizmas. Curie dėsnis. Langevin teorija
Jei atomų magnetinis momentas skiriasi nuo nulio, tada medžiaga pasirodo esanti paramagnetinė. Išorinis magnetinis laukas linkęs nustatyti atomų magnetinius momentus išilgai

Feromagnetizmo teorijos elementai. Feromagnetų mainų jėgų samprata ir srities struktūra. Curie-Weisso dėsnis
Kaip minėta anksčiau, feromagnetams būdingas didelis įmagnetinimo laipsnis ir netiesinė priklausomybė nuo. Pagrindinė feromagneto įmagnetinimo kreivė

Jėgos, veikiančios įkrautą dalelę elektromagnetiniame lauke. Lorenco jėga
Jau žinome, kad ampero jėga veikia srovę nešantį laidininką, esantį magnetiniame lauke. Tačiau srovė laidininke yra kryptingas krūvių judėjimas. Tai leidžia daryti išvadą, kad jėga de

Įkrautos dalelės judėjimas vienodame pastoviame elektriniame lauke
Šiuo atveju Lorenco jėga turi tik elektrinį komponentą. Dalelių judėjimo lygtis šiuo atveju yra tokia: . Panagrinėkime dvi situacijas: a)

Įkrautos dalelės judėjimas vienodame pastoviame magnetiniame lauke
Šiuo atveju Lorenco jėga turi tik magnetinį komponentą. Dalelių judėjimo lygtis, įrašyta Dekarto koordinačių sistemoje, šiuo atveju yra: .

Praktiniai Lorenco jėgos pritaikymai. Salės efektas
Viena iš gerai žinomų Lorenco jėgos apraiškų yra efektas, kurį 1880 m. atrado Hall (Hall E., 1855-1938). _ _ _ _ _ _

Elektromagnetinės indukcijos reiškinys. Faradėjaus dėsnis ir Lenco taisyklė. Indukcinis EMF. Elektroninis metalų indukcijos srovės atsiradimo mechanizmas
Elektromagnetinės indukcijos reiškinys buvo atrastas 1831 m. Michaelas Faradėjus (Faraday M., 1791-1867), kuris nustatė, kad bet kurioje uždaroje laidžioje grandinėje, kai pasikeičia prakaitas

Savęs indukcijos reiškinys. Laidininko induktyvumas
Kai keičiasi laidininko srovė, keičiasi ir jo paties magnetinis laukas. Kartu su juo kinta ir magnetinės indukcijos srautas, prasiskverbiantis į laidininko kontūru padengtą paviršių.

Pereinamieji procesai elektros grandinėse, turinčiose induktyvumo. Papildomos uždarymo ir trūkimo srovės
Pasikeitus srovės stiprumui bet kurioje grandinėje, joje atsiranda savaime indukcinis emf, dėl kurio šioje grandinėje atsiranda papildomų srovių, vadinamų papildomomis srovėmis.

Magnetinio lauko energija. Energijos tankis
Eksperimente, kurio schema parodyta 14.7 pav., atidarius jungiklį, galvanometru kurį laiką teka mažėjanti srovė. Šios srovės darbas prilygsta išorinių jėgų darbui, kurių vaidmenį atlieka ED

Pagrindinių elektrostatikos ir magnetostatikos teoremų palyginimas
Iki šiol tyrėme statinius elektrinius ir magnetinius laukus, tai yra laukus, kuriuos sukuria stacionarūs krūviai ir nuolatinės srovės.

Sūkurinis elektrinis laukas. Pirmoji Maksvelo lygtis
Indukcinės srovės atsiradimas stacionariame laidininke, kai keičiasi magnetinis srautas, rodo, kad grandinėje atsiranda išorinių jėgų, kurios sukelia krūvius. Kaip jau mes

Maksvelo hipotezė apie poslinkio srovę. Elektrinių ir magnetinių laukų tarpusavio konvertavimas. Trečioji Maksvelo lygtis
Pagrindinė Maxwello idėja yra elektrinių ir magnetinių laukų tarpusavio konvertavimo idėja. Maxwellas pasiūlė, kad šaltiniai yra ne tik kintamieji magnetiniai laukai

Maksvelo lygčių diferencialinė forma
1. Taikydami Stokso teoremą, pirmosios Maksvelo lygties kairę pusę transformuojame į formą: . Tada pati lygtis gali būti perrašyta kaip, iš kur

Uždara Maksvelo lygčių sistema. Medžiagų lygtys
Norint uždaryti Maksvelo lygčių sistemą, taip pat būtina nurodyti ryšį tarp vektorių, tai yra, nurodyti medžiagos terpės, kurioje laikomas elektronas, savybes.

Maksvelo lygčių pasekmės. Elektromagnetinės bangos. Šviesos greitis
Panagrinėkime kai kurias pagrindines pasekmes, išplaukiančias iš Maksvelo lygčių, pateiktų 2 lentelėje. Visų pirma pažymime, kad šios lygtys yra tiesinės. Tai seka

Elektrinė virpesių grandinė. Tomsono formulė
Elektromagnetiniai svyravimai gali atsirasti grandinėje, kurioje yra induktyvumas L ir talpa C (16.1 pav.). Tokia grandinė vadinama svyruojančia grandine. Sujaudinti

Laisvieji slopinami svyravimai. Virpesių grandinės kokybės koeficientas
Kiekviena reali svyravimo grandinė turi varžą (16.3 pav.). Elektrinių svyravimų energija tokioje grandinėje palaipsniui eikvojama varžos šildymui, virsta Džaulio šiluma

Priverstiniai elektriniai virpesiai. Vektorinės diagramos metodas
Jei į elektros grandinės, kurioje yra talpa, induktyvumas ir varža, grandinę yra įtrauktas kintamo EML šaltinis (16.5 pav.), tada joje, kartu su savo slopintais virpesiais,

Rezonanso reiškiniai virpesių grandinėje. Įtampos rezonansas ir srovės rezonansas
Kaip matyti iš aukščiau pateiktų formulių, kai EMF kintamojo ω dažnis lygus, srovės amplitudės vertė virpesių grandinėje įgauna

Bangos lygtis. Bangų rūšys ir savybės
Virpesių sklidimo erdvėje procesas vadinamas banginiu procesu arba tiesiog banga. Įvairaus pobūdžio bangos (garsinės, elastinės,

Elektromagnetinės bangos
Iš Maksvelo lygčių išplaukia, kad jei krūvių pagalba sužadinamas kintamasis elektrinis arba magnetinis laukas, aplinkinėje erdvėje atsiras abipusių transformacijų seka.

Elektromagnetinės bangos energija ir impulsas. Poynting vektorius
Elektromagnetinės bangos sklidimą lydi elektromagnetinio lauko energijos ir impulso perdavimas. Norėdami tai patikrinti, skaliariškai padauginkime pirmąją Maksvelo lygtį į diferencialą

Elastinės bangos kietose medžiagose. Analogija su elektromagnetinėmis bangomis
Tamprių bangų sklidimo kietuose kūneliuose dėsniai išplaukia iš homogeninės tampriai deformuotos terpės bendrųjų judėjimo lygčių: , kur ρ

Stovinčios bangos
Kai dedamos dvi tos pačios amplitudės priešpriešinės bangos, atsiranda stovinčios bangos. Stovinčios bangos atsiranda, pavyzdžiui, kai bangos atsispindi nuo kliūties. P

Doplerio efektas
Kai garso bangų šaltinis ir (arba) imtuvas juda terpės, kurioje garsas sklinda, atžvilgiu, imtuvo suvokiamas dažnis ν gali būti maždaug

Molekulinė fizika ir termodinamika
Įvadas. Molekulinės fizikos dalykas ir uždaviniai. Molekulinė fizika tiria makroskopinių objektų būseną ir elgesį veikiant išoriniams poveikiams (n

Medžiagos kiekis
Makroskopinėje sistemoje turi būti daug dalelių, panašių į Avogadro skaičių, kad ją būtų galima laikyti statistinės fizikos rėmuose. Avogadro skambina numeriu

Dujų kinetikos parametrai
Vidutinis laisvas kelias yra vidutinis atstumas, kurį dujų molekulė nuvažiuoja tarp dviejų nuoseklių susidūrimų, nustatomas pagal formulę: . (4.1.7) Šioje formoje

Idealus dujų slėgis
Dujų slėgis ant talpyklos sienelės yra dujų molekulių susidūrimo su ja rezultatas. Kiekviena molekulė susidūrus perduoda sienai tam tikrą impulsą, todėl sieną veikia n

Diskretus atsitiktinis dydis. Tikimybės samprata
Pažiūrėkime į tikimybės sąvoką naudodami paprastą pavyzdį. Tegul dėžutėje būna sumaišyti balti ir juodi rutuliukai, kurie vienas nuo kito nesiskiria, išskyrus spalvą. Dėl paprastumo mes tai padarysime

Molekulių pasiskirstymas pagal greitį
Patirtis rodo, kad pusiausvyros būsenoje esančių dujų molekulių greičiai gali turėti labai skirtingas reikšmes – ir labai didelius, ir artimus nuliui. Molekulių greitis gali

Pagrindinė molekulinės kinetinės teorijos lygtis
Vidutinė molekulių transliacinio judėjimo kinetinė energija lygi: . (4.2.15) Taigi absoliuti temperatūra yra proporcinga vidutinei kinetinei energijai

Molekulės laisvės laipsnių skaičius
Formulė (31) nustato tik molekulės transliacinio judėjimo energiją. Monatominių dujų molekulės turi tokią vidutinę kinetinę energiją. Kalbant apie daugiaatomes molekules, būtina atsižvelgti į indėlį į

Idealių dujų vidinė energija
Idealiųjų dujų vidinė energija lygi bendrai molekulių judėjimo kinetinei energijai: Idealiųjų dujų vieno molio vidinė energija lygi: (4.2.20) Vidinė

Barometrinė formulė. Boltzmann platinimas
Atmosferos slėgis aukštyje h nustatomas pagal viršutinių dujų sluoksnių svorį. Jei oro temperatūra T ir gravitacijos pagreitis g nesikeičia priklausomai nuo aukščio, tai oro slėgis P aukštyje

Pirmasis termodinamikos dėsnis. Termodinaminė sistema. Išoriniai ir vidiniai parametrai. Termodinaminis procesas
Žodis „termodinamika“ kilęs iš graikiškų žodžių termosas – šiluma, o dinamika – jėga. Termodinamika atsirado kaip mokslas apie varomąsias jėgas, atsirandančias šiluminių procesų metu, dėsnis

Pusiausvyros būsena. Pusiausvyros procesai
Jei visi sistemos parametrai turi tam tikras vertes, kurios išlieka pastovios esant pastovioms išorinėms sąlygoms neribotą laiką, tada tokia sistemos būsena vadinama pusiausvyra, arba

Mendelejevo – Klapeirono lygtis
Termodinaminės pusiausvyros būsenoje visi makroskopinės sistemos parametrai išlieka nepakitę tol, kol to norima esant pastovioms išorinėms sąlygoms. Eksperimentas rodo, kad bet kuriai

Termodinaminės sistemos vidinė energija
Be termodinaminių parametrų P, V ir T, termodinaminei sistemai būdinga tam tikra būsenos funkcija U, kuri vadinama vidine energija. Jei paskirtis

Šilumos talpos samprata
Pagal pirmąjį termodinamikos dėsnį, sistemai perduodamos šilumos kiekis dQ keičia jos vidinę energiją dU ir darbą dA, kurį sistema atlieka išorinėje sistemoje.

Paskaitos tekstas
Sudarė: GumarovaSonia Faritovna Knyga išleista autoriniu leidimu Sub. spausdinti 00.00.00 val. formatas 60x84 1/16. Bumas. O

Kietosios medžiagos yra medžiagos, kurios gali sudaryti kūnus ir turi tūrį. Nuo skysčių ir dujų jie skiriasi savo forma. Kietosios medžiagos išlaiko savo kūno formą dėl to, kad jų dalelės negali laisvai judėti. Jie skiriasi savo tankiu, plastiškumu, elektriniu laidumu ir spalva. Jie taip pat turi kitų savybių. Pavyzdžiui, dauguma šių medžiagų ištirpsta kaitinant ir įgauna skystą agregacijos būseną. Dalis jų kaitinant iškart virsta dujomis (sublimate). Tačiau yra ir tokių, kurios skyla į kitas medžiagas.

Kietųjų medžiagų rūšys

Visos kietosios medžiagos skirstomos į dvi grupes.

1. Amorfinė, kurioje atskiros dalelės išsidėsčiusios atsitiktinai. Kitaip tariant: jie neturi aiškios (apibrėžtos) struktūros. Šios kietosios medžiagos gali ištirpti tam tikroje temperatūros diapazone. Dažniausiai iš jų yra stiklas ir derva.
2. Kristaliniai, kurie, savo ruožtu, skirstomi į 4 tipus: atominį, molekulinį, joninį, metalinį. Juose dalelės išsidėsto tik pagal tam tikrą modelį, būtent kristalinės gardelės mazguose. Jo geometrija įvairiose medžiagose gali labai skirtis.

Kietos kristalinės medžiagos savo skaičiumi vyrauja prieš amorfines medžiagas.

Kristalinių kietųjų medžiagų rūšys

Kietoje būsenoje beveik visos medžiagos turi kristalinę struktūrą. Jie išsiskiria gardelėmis prie mazgų, kuriose yra įvairių dalelių ir cheminių elementų. Pagal juos jie gavo savo vardus. Kiekviena rūšis turi būdingų savybių:

• Atominėje kristalinėje gardelėje kietosios medžiagos dalelės yra sujungtos kovalentiniais ryšiais. Jis išsiskiria savo patvarumu. Dėl šios priežasties tokios medžiagos turi aukštą virimo temperatūrą. Šis tipas apima kvarcą ir deimantą.
• Molekulinėje kristalinėje gardelėje ryšiai tarp dalelių pasižymi jų silpnumu. Šio tipo medžiagoms būdingas lengvas virimas ir lydymasis. Jiems būdingas nepastovumas, dėl kurio jie turi tam tikrą kvapą. Tokios kietosios medžiagos yra ledas ir cukrus. Molekulių judėjimas tokio tipo kietosiose medžiagose išsiskiria savo aktyvumu.
• Atitinkamos dalelės, įkrautos teigiamai ir neigiamai, kaitaliojasi mazguose. Juos kartu laiko elektrostatinė trauka. Šio tipo gardelės yra šarmuose, druskose Daugelis tokio tipo medžiagų lengvai tirpsta vandenyje. Dėl gana stipraus ryšio tarp jonų jie yra atsparūs ugniai. Beveik visi jie yra bekvapiai, nes jiems būdingas nepastovumas. Medžiagos, turinčios joninę gardelę, negali praleisti elektros srovės, nes jose nėra laisvųjų elektronų. Tipiškas joninės kietosios medžiagos pavyzdys yra valgomoji druska. Ši kristalinė gardelė suteikia jai trapumo. Taip yra dėl to, kad bet koks jo poslinkis gali sukelti jonų atstumiančių jėgų atsiradimą.
• Metalinėje kristalinėje gardelėje mazguose yra tik teigiamo krūvio cheminiai jonai. Tarp jų yra laisvieji elektronai, per kuriuos puikiai praeina šiluminė ir elektros energija. Štai kodėl bet kokie metalai išsiskiria tokia savybe kaip laidumas.

Bendrosios sąvokos apie kietąsias medžiagas

Kietosios medžiagos ir medžiagos yra praktiškai tas pats dalykas. Šie terminai reiškia vieną iš 4 agregavimo būsenų. Kietosios medžiagos turi stabilią formą ir atomų šiluminio judėjimo modelį. Be to, pastarieji atlieka nedidelius svyravimus šalia pusiausvyros padėčių. Mokslo šaka, tirianti kompoziciją ir vidinę struktūrą, vadinama kietojo kūno fizika. Yra ir kitų svarbių žinių apie tokias medžiagas sričių. Formos keitimas veikiant išoriniams poveikiams ir judėjimui vadinamas deformuojamo kūno mechanika.

Dėl skirtingų kietųjų medžiagų savybių jos buvo pritaikytos įvairiuose žmogaus sukurtuose techniniuose įrenginiuose. Dažniausiai jų naudojimas buvo grindžiamas tokiomis savybėmis kaip kietumas, tūris, masė, elastingumas, plastiškumas ir trapumas. Šiuolaikinis mokslas leidžia panaudoti kitas kietųjų medžiagų savybes, kurias galima aptikti tik laboratorinėmis sąlygomis.

Kas yra kristalai

Kristalai yra kietos medžiagos, kurių dalelės yra išdėstytos tam tikra tvarka. Kiekvienas turi savo struktūrą. Jo atomai sudaro trimatį periodinį išsidėstymą, vadinamą kristaline gardele. Kietosios medžiagos turi skirtingą struktūros simetriją. Kietosios medžiagos kristalinė būsena laikoma stabilia, nes ji turi minimalų potencialios energijos kiekį.

Didžiąją dalį kietųjų medžiagų sudaro daugybė atsitiktinai orientuotų atskirų grūdelių (kristalitų). Tokios medžiagos vadinamos polikristalinėmis. Tai apima techninius lydinius ir metalus, taip pat daugybę uolienų. Pavieniai natūralūs arba sintetiniai kristalai vadinami monokristaliniais.

Dažniausiai tokios kietosios medžiagos susidaro iš skystosios fazės būsenos, kurią vaizduoja lydalas arba tirpalas. Kartais jie gaunami iš dujinės būsenos. Šis procesas vadinamas kristalizacija. Mokslo ir technologijų pažangos dėka įvairių medžiagų auginimo (sintezės) procedūra pasiekė pramoninį mastą. Dauguma kristalų turi natūralią formą, pavyzdžiui, Jų dydžiai labai skiriasi. Taigi natūralus kvarcas (kalnų krištolas) gali sverti iki šimtų kilogramų, o deimantai – iki kelių gramų.

Amorfinėse kietosiose medžiagose atomai nuolat vibruoja aplink atsitiktinai išdėstytus taškus. Jie išlaiko tam tikrą trumpojo nuotolio tvarką, tačiau trūksta ilgalaikės tvarkos. Taip yra dėl to, kad jų molekulės yra tokiu atstumu, kurį galima palyginti su jų dydžiu. Dažniausias tokios kietos medžiagos pavyzdys mūsų gyvenime yra stiklinė būsena. dažnai laikomas be galo didelio klampumo skysčiu. Jų kristalizacijos laikas kartais būna toks ilgas, kad jo visai neatsiranda.

Būtent minėtos šių medžiagų savybės daro jas unikalias. Amorfinės kietosios medžiagos laikomos nestabiliomis, nes laikui bėgant gali tapti kristalinės.

Molekulės ir atomai, sudarantys kietą medžiagą, yra supakuoti dideliu tankiu. Jie praktiškai išlaiko savo santykinę padėtį kitų dalelių atžvilgiu ir yra laikomi kartu dėl tarpmolekulinės sąveikos. Atstumas tarp kietosios medžiagos molekulių skirtingomis kryptimis vadinamas kristalinės gardelės parametru. Medžiagos struktūra ir jos simetrija lemia daugelį savybių, tokių kaip elektroninė juosta, skilimas ir optika. Kai kietą medžiagą veikia pakankamai didelė jėga, šios savybės gali vienu ar kitu laipsniu susilpnėti. Tokiu atveju kietas kūnas yra deformuojamas.

Kietųjų kūnų atomai atlieka svyruojančius judesius, kurie lemia jų turimą šiluminę energiją. Kadangi jie yra nereikšmingi, juos galima stebėti tik laboratorinėmis sąlygomis. kietos medžiagos savybės labai paveikia jos savybes.

Kietųjų medžiagų tyrimas

Šių medžiagų savybės, savybės, jų savybės ir dalelių judėjimas tiriami įvairiose kietojo kūno fizikos poskyriuose.

Tyrimams naudojami šie metodai: radiospektroskopija, struktūrinė analizė naudojant rentgeno spindulius ir kiti metodai. Taip tiriamos kietųjų medžiagų mechaninės, fizinės ir šiluminės savybės. Medžiagotyros tiria kietumą, atsparumą apkrovai, atsparumą tempimui, fazių transformacijas. Ji turi daug bendro su kietojo kūno fizika. Yra ir kitas svarbus šiuolaikinis mokslas. Esamų medžiagų tyrimas ir naujų sintezė atliekami kietojo kūno chemijos metodu.

Kietųjų medžiagų savybės

Kietosios medžiagos atomų išorinių elektronų judėjimo pobūdis lemia daugelį jos savybių, pavyzdžiui, elektrinių. Yra 5 tokių kūnų klasės. Jie nustatomi priklausomai nuo jungties tarp atomų tipo:

• Joninė, kurios pagrindinė charakteristika yra elektrostatinės traukos jėga. Jo ypatybės: šviesos atspindys ir sugertis infraraudonųjų spindulių srityje. Esant žemai temperatūrai, joninės jungtys turi mažą elektros laidumą. Tokios medžiagos pavyzdys yra druskos rūgšties (NaCl) natrio druska.
• Kovalentinis, kurį atlieka elektronų pora, kuri priklauso abiem atomams. Toks ryšys skirstomas į: viengubą (paprastą), dvigubą ir trigubą. Šie pavadinimai rodo elektronų porų buvimą (1, 2, 3). Dvigubi ir trigubai ryšiai vadinami kartotiniais. Yra dar vienas šios grupės padalinys. Taigi, priklausomai nuo elektronų tankio pasiskirstymo, išskiriami poliniai ir nepoliniai ryšiai. Pirmąjį sudaro skirtingi atomai, o antrąjį - identiški. Ši kieta medžiaga, kurios pavyzdžiai yra deimantas (C) ir silicis (Si), išsiskiria savo tankiu. Kiečiausi kristalai priklauso būtent kovalentiniam ryšiui.
• Metalinis, susidaręs sujungus atomų valentinius elektronus. Dėl to atsiranda bendras elektronų debesis, kuris pasislenka veikiant elektros įtampai. Metalinis ryšys susidaro, kai jungiami atomai yra dideli. Jie yra tie, kurie gali paaukoti elektronus. Daugelyje metalų ir sudėtingų junginių ši jungtis sudaro kietą medžiagos būseną. Pavyzdžiai: natris, baris, aliuminis, varis, auksas. Galima pastebėti šiuos nemetalinius junginius: AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8. Medžiagos su metaliniais ryšiais (metalais) pasižymi įvairiomis fizinėmis savybėmis. Jie gali būti skysti (Hg), minkšti (Na, K), labai kieti (W, Nb).
• Molekulinė, atsirandanti kristaluose, kuriuos sudaro atskiros medžiagos molekulės. Jam būdingi tarpai tarp molekulių, kurių elektronų tankis nulinis. Jėgos, kurios tokiuose kristaluose sujungia atomus, yra reikšmingos. Šiuo atveju molekules viena prie kitos traukia tik silpna tarpmolekulinė trauka. Štai kodėl ryšiai tarp jų lengvai sunaikinami kaitinant. Ryšys tarp atomų yra daug sunkiau suardomas. Molekuliniai ryšiai skirstomi į orientacinius, dispersinius ir indukcinius. Tokios medžiagos pavyzdys yra kietas metanas.
• Vandenilis, atsirandantis tarp teigiamai poliarizuotų molekulės ar jos dalies atomų ir neigiamai poliarizuotų kitos molekulės ar dalies mažiausios dalelės. Tokios jungtys apima ledą.

Kietųjų medžiagų savybės

Ką mes žinome šiandien? Mokslininkai jau seniai tyrinėjo kietosios medžiagos savybes. Kai jis veikiamas temperatūros, jis taip pat keičiasi. Tokio kūno perėjimas į skystį vadinamas tirpimu. Kietosios medžiagos pavertimas dujine yra vadinamas sublimacija. Kai temperatūra mažėja, kieta medžiaga kristalizuojasi. Kai kurios medžiagos, veikiamos šalčio, pereina į amorfinę fazę. Mokslininkai šį procesą vadina stiklo perėjimu.

Pasikeitus vidinei kietųjų kūnų struktūrai. Didžiausią tvarką ji įgyja mažėjant temperatūrai. Esant atmosferos slėgiui ir temperatūrai T > 0 K, bet kokios gamtoje esančios medžiagos kietėja. Tik helis, kuriam kristalizuotis reikia 24 atm slėgio, yra šios taisyklės išimtis.

Kieta medžiaga suteikia jai įvairių fizinių savybių. Jie apibūdina specifinį kūnų elgesį veikiant tam tikriems laukams ir jėgoms. Šios savybės skirstomos į grupes. Yra 3 poveikio būdai, atitinkantys 3 energijos rūšis (mechaninė, šiluminė, elektromagnetinė). Atitinkamai, yra 3 kietųjų medžiagų fizinių savybių grupės:

• Mechaninės savybės, susijusios su kūnų įtempimu ir deformacija. Pagal šiuos kriterijus kietosios medžiagos skirstomos į elastines, reologines, stipriąsias ir technologines. Ramybės būsenoje toks kūnas išlaiko formą, tačiau veikiamas išorinės jėgos gali pasikeisti. Šiuo atveju jo deformacija gali būti plastinė (pirminė forma negrįžta), elastinga (grąžina pirminę formą) arba destrukcinė (suirimas/lūžimas įvyksta pasiekus tam tikrą slenkstį). Reakcija į veikiančią jėgą apibūdinama tamprumo moduliais. Tvirtas korpusas atsparus ne tik gniuždymui ir tempimui, bet ir kirpimui, sukimui ir lenkimui. Kietosios medžiagos stiprybė yra jos gebėjimas atsispirti sunaikinimui.
• Šiluminis, pasireiškiantis veikiant šiluminiams laukams. Viena iš svarbiausių savybių yra lydymosi temperatūra, kurioje kūnas virsta skysta būsena. Jis stebimas kristalinėse kietosiose medžiagose. Amorfiniai kūnai turi latentinę sintezės šilumą, nes jų perėjimas į skystą būseną vyksta palaipsniui didėjant temperatūrai. Pasiekęs tam tikrą karštį, amorfinis kūnas praranda savo elastingumą ir įgauna plastiškumo. Ši būsena reiškia, kad ji pasiekė stiklėjimo temperatūrą. Kaitinamas kietas kūnas deformuojasi. Be to, dažniausiai jis plečiasi. Kiekybiškai šiai būsenai būdingas tam tikras koeficientas. Kūno temperatūra turi įtakos mechaninėms savybėms, tokioms kaip sklandumas, plastiškumas, kietumas ir stiprumas.
• Elektromagnetinis, susijęs su mikrodalelių srautų ir didelio standumo elektromagnetinių bangų poveikiu kietajai medžiagai. Tai taip pat apima radiacines savybes.

Zonos struktūra

Kietosios medžiagos taip pat klasifikuojamos pagal vadinamąją zoninę struktūrą. Taigi, tarp jų yra:

• Laidininkai pasižymi tuo, kad jų laidumo ir valentingumo juostos persidengia. Šiuo atveju elektronai gali judėti tarp jų, gaudami mažiausią energiją. Visi metalai laikomi laidininkais. Tokiam kūnui pritaikius potencialų skirtumą, susidaro elektros srovė (dėl laisvo elektronų judėjimo tarp mažiausią ir didžiausią potencialą turinčių taškų).
• Dielektrikai, kurių zonos nesutampa. Intervalas tarp jų viršija 4 eV. Norint nuvesti elektronus iš valentinės juostos į laidumo juostą, reikia daug energijos. Dėl šių savybių dielektrikai praktiškai nepraleidžia srovės.
• Puslaidininkiai, kuriems būdingas laidumo ir valentingumo juostų nebuvimas. Intervalas tarp jų yra mažesnis nei 4 eV. Norint perkelti elektronus iš valentinės juostos į laidumo juostą, reikia mažiau energijos nei dielektrikams. Gryni (nepritvirtinti ir būdingi) puslaidininkiai blogai praleidžia srovę.

Molekulių judėjimas kietose medžiagose lemia jų elektromagnetines savybes.

Kitos savybės

Kietosios medžiagos taip pat klasifikuojamos pagal jų magnetines savybes. Yra trys grupės:

• Diamagnetai, kurių savybės mažai priklauso nuo temperatūros ar agregacijos būsenos.
• Paramagnetai, kurie yra laidumo elektronų orientacijos ir atomų magnetinių momentų pasekmė. Pagal Curie dėsnį jų jautrumas mažėja proporcingai temperatūrai. Taigi, esant 300 K, tai yra 10–5.
• Tvarkingos magnetinės struktūros kūnai, turintys ilgo nuotolio atominę tvarką. Dalelės su magnetiniais momentais periodiškai išsidėsto jų gardelės mazguose. Tokios kietosios medžiagos ir medžiagos dažnai naudojamos įvairiose žmogaus veiklos srityse.

Kiečiausios medžiagos gamtoje

Kas jie tokie? Kietųjų medžiagų tankis daugiausia lemia jų kietumą. Pastaraisiais metais mokslininkai atrado keletą medžiagų, kurios teigia, kad jos yra „patvariausias kūnas“. Kiečiausia medžiaga yra fulleritas (kristalas su fullereno molekulėmis), kuris yra maždaug 1,5 karto kietesnis už deimantą. Deja, šiuo metu jo galima įsigyti tik labai mažais kiekiais.

Šiandien kiečiausia medžiaga, kuri ateityje gali būti naudojama pramonėje, yra lonsdaleitas (šešiakampis deimantas). Jis yra 58% kietesnis už deimantą. Lonsdaleitas yra alotropinė anglies modifikacija. Jo kristalinė gardelė labai panaši į deimanto. Lonsdaleito ląstelėje yra 4 atomai, o deimante – 8. Iš šiandien plačiai naudojamų kristalų deimantas išlieka kiečiausias.

Atstumai tarp molekulių yra panašūs į molekulių dydžius (įprastomis sąlygomis)

1. skysčiai, amorfiniai ir kristaliniai kūnai

   dujos ir skysčiai

   dujos, skysčiai ir kristalinės kietosios medžiagos

Dujose normaliomis sąlygomis vidutinis atstumas tarp molekulių yra

1. maždaug lygus molekulės skersmeniui

   mažesnis už molekulės skersmenį

   maždaug 10 kartų didesnis už molekulės skersmenį

   priklauso nuo dujų temperatūros

Mažiausia dalelių išdėstymo tvarka būdinga

1. skysčių

   kristaliniai kūnai

   amorfiniai kūnai

Atstumas tarp gretimų medžiagos dalelių yra vidutiniškai daug kartų didesnis nei pačių dalelių dydis. Šis teiginys atitinka modelį

1. tik dujų konstrukcijų modeliai

   tik amorfinių kūnų sandaros modeliai

   dujų ir skysčių sandaros modeliai

   dujų, skysčių ir kietųjų kūnų sandaros modeliai

Vandeniui pereinant iš skystos į kristalinę būseną

1. didėja atstumas tarp molekulių

   molekulės pradeda traukti viena kitą

   didėja molekulių išsidėstymo tvarkingumas

   atstumas tarp molekulių mažėja

Esant pastoviam slėgiui, dujų molekulių koncentracija padidėjo 5 kartus, tačiau jų masė nekito. Vidutinė dujų molekulių transliacinio judėjimo kinetinė energija

1. nepasikeitė

   padidėjo 5 kartus

   sumažėjo 5 kartus

   padidintas penkių šaknimi

Lentelėje parodytos kai kurių medžiagų lydymosi ir virimo temperatūros:

medžiaga	Virimo temperatūra	medžiaga	Lydymosi temperatūra
		naftalenas

Pasirinkite teisingą teiginį.

Gyvsidabrio lydymosi temperatūra yra aukštesnė už eterio virimo temperatūrą

Alkoholio virimo temperatūra yra mažesnė nei gyvsidabrio lydymosi temperatūra

Alkoholio virimo temperatūra yra aukštesnė nei naftaleno lydymosi temperatūra

Eterio virimo temperatūra yra žemesnė nei naftaleno lydymosi temperatūra

Kietosios medžiagos temperatūra sumažėjo 17 ºС. Absoliučioje temperatūros skalėje šis pokytis buvo

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

9. Pastovaus tūrio inde idealių dujų yra 2 mol. Kaip reikėtų keisti absoliučią indo su dujomis temperatūrą, kai iš indo išsiskiria 1 molis dujų, kad dujų slėgis ant indo sienelių padidėtų 2 kartus?

1) padidinti 2 kartus 3) padidinti 4 kartus

2) sumažinti 2 kartus 4) sumažinti 4 kartus

10. Esant temperatūrai T ir slėgiui p, vienas molis idealių dujų užima tūrį V. Koks yra tų pačių dujų tūris, imant 2 molius, esant slėgiui 2p ir temperatūrai 2T?

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

11. Vandenilio, paimto 3 mol kiekiu inde, temperatūra lygi T. Kokia yra deguonies, paimto 3 mol kiekiu tokio paties tūrio ir tokio pat slėgio inde, temperatūra?

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

12. Stūmokliu uždarytame inde yra idealios dujos. Dujų slėgio priklausomybės nuo temperatūros grafikas su jo būsenos pokyčiais pateiktas paveikslėlyje. Kokia dujų būsena atitinka mažiausią tūrį?

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

13. Pastovaus tūrio inde yra idealios dujos, kurių masė kinta. Diagramoje parodytas dujų būsenos keitimo procesas. Kuriame diagramos taške dujų masė yra didžiausia?

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

14. Esant tokiai pačiai temperatūrai, sotieji garai uždarame inde skiriasi nuo nesočiųjų garų tame pačiame inde

1) slėgis

2) molekulių judėjimo greitis

3) vidutinė chaotiško molekulių judėjimo energija

4) pašalinių dujų nebuvimas

15. Kuris diagramos taškas atitinka didžiausią dujų slėgį?

neįmanoma tiksliai atsakyti

17. 2500 kubinių metrų tūrio baliono, kurio korpuso masė 400 kg, apačioje yra skylė, per kurią degikliu kaitinamas oras balione. Iki kokios minimalios temperatūros turi būti įkaitintas oras balione, kad balionas pakiltų kartu su 200 kg sveriančiu kroviniu (krepšeliu ir aeronautu)? Aplinkos oro temperatūra 7ºС, jo tankis 1,2 kg kubiniame metre. Rutulio apvalkalas laikomas neištiesiančiu.

MCT ir termodinamika

MCT ir termodinamika

Šioje dalyje kiekviena parinktis apėmė penkias užduotis su pasirinkimu

atsakymas, iš kurių 4 yra pagrindinio lygio, o 1 yra aukštesniojo lygio. Remiantis egzaminų rezultatais

Buvo išmokti šie turinio elementai:

Mendelejevo – Klepeirono lygties taikymas;

Dujų slėgio priklausomybė nuo molekulių koncentracijos ir temperatūros;

Šilumos kiekis šildymo ir vėsinimo metu (skaičiavimas);

Šilumos perdavimo ypatybės;

Santykinė oro drėgmė (skaičiuojama);

Darbą termodinamikos srityje (grafikas);

Dujų būsenos lygties taikymas.

Tarp pagrindinių užduočių sunkumų sukėlė šie klausimai:

1) Vidinės energijos pokytis įvairiuose izoprocesuose (pavyzdžiui, su

izochorinis slėgio padidėjimas) – 50 % užbaigimas.

2) Izoprocesiniai grafikai – 56%.

5 pavyzdys.

Pavaizduotame procese dalyvauja pastovi idealių dujų masė

ant atvaizdo. Proceso metu pasiekiamas didžiausias dujų slėgis

1) 1 punkte

2) per visą atkarpą 1–2

3) 3 punkte

4) visame segmente 2–3

Atsakymas: 1

3) Oro drėgmės nustatymas – 50%. Šiose užduotyse buvo nuotrauka

psichrometras, pagal kurį reikėjo paimti sauso ir šlapio rodmenis

termometrus, tada nustatykite oro drėgmę naudodami dalį

užduotyje pateikta psichometrinė lentelė.

4) Pirmojo termodinamikos dėsnio taikymas. Šios užduotys pasirodė pačios didžiausios

sunkių tarp šio skyriaus bazinio lygio užduočių – 45 proc. Čia

izoproceso tipui nustatyti reikėjo panaudoti grafiką

(buvo naudojamos izotermos arba izochorai) ir pagal tai

nustatyti vieną iš parametrų pagal pateiktą kitą.

Tarp aukštesniojo lygio užduočių buvo pateiktos skaičiavimo problemos

dujų būsenos lygties taikymas, kurį užbaigė vidutiniškai 54 proc.

mokinių, taip pat anksčiau naudotas užduotis pokyčiams nustatyti

idealių dujų parametrai savavališkame procese. Sėkmingai su jais susidoroja

tik stiprių absolventų grupė, o baigimo vidurkis siekė 45 proc.

Viena iš šių užduočių pateikiama žemiau.

6 pavyzdys

Idealios dujos yra inde, uždarytame stūmokliu. Procesas

dujų būsenos pokyčiai parodyti diagramoje (žr. pav.). Kaip

ar pasikeitė dujų tūris pereinant iš būsenos A į būseną B?

1) nuolat didėjo

2) mažėjo visą laiką

3) iš pradžių padidėjo, paskui sumažėjo

4) iš pradžių sumažėjo, paskui padidėjo

Atsakymas: 1

Veiklos rūšys Kiekis

užduotys %

nuotraukos2 10-12 25,0-30,0

4. FIZIKA

4.1. Kontrolinių matavimo medžiagų charakteristikos fizikoje

2007 m

Vieningo valstybinio egzamino egzamino darbas 2007 m

tokia pati struktūra kaip ir per pastaruosius dvejus metus. Ją sudarė 40 užduočių,

skiriasi pateikimo forma ir sudėtingumo lygiu. Pirmoje darbo dalyje

Buvo įtraukta 30 užduočių su atsakymų variantais, kur kiekviena užduotis buvo lydima

keturi atsakymo variantai, iš kurių tik vienas buvo teisingas. Antroje dalyje buvo 4

trumpų atsakymų užduotys. Tai buvo skaičiavimo uždaviniai, išsprendus

kuri reikalauja atsakymą pateikti skaičiaus forma. Trečioji egzamino dalis

darbas - tai 6 skaičiavimo uždaviniai, į kuriuos reikėjo pateikti pilną

detalus sprendimas. Bendras darbo atlikimo laikas buvo 210 minučių.

Ugdymo turinio elementų ir specifikacijos kodifikatorius

egzaminų darbai buvo sudaryti remiantis Privalomuoju minimumu

1999 Nr. 56) ir atsižvelgta į federalinį valstybės standarto komponentą

vidurinis (baigtas) fizikos išsilavinimas, specializuotas lygis (AM įsakymas 5 d

2004 m. kovo mėn. Nr. 1089). Turinio elemento kodifikatorius nepasikeitė pagal

palyginti su 2006 m. ir įtraukė tik tuos elementus, kurie buvo vienu metu

yra tiek federaliniame valstijos standarto komponente

(profilio lygis, 2004), ir privalomame minimaliame turinyje

išsilavinimas 1999 m

Palyginti su 2006 m. kontrolinių matavimo medžiagų variantais

2007 m. vieningo valstybinio egzamino metu buvo padaryti du pakeitimai. Pirmasis iš jų buvo perskirstymas

užduotys pirmoje darbo dalyje teminiu pagrindu. Nesvarbu, koks sunkumas

(pagrindinis arba aukštasis lygis), pirmiausia sekė visos mechanikos užduotys, o paskui

MCT ir termodinamikos, elektrodinamikos ir galiausiai kvantinės fizikos srityse. Antra

Pakeitimas buvo susijęs su tikslinga užduočių testavimo įvedimu

metodinių įgūdžių formavimas. 2007 m. A30 užduotys patikrino įgūdžius

analizuoti eksperimentinių tyrimų rezultatus, išreikštus forma

lenteles ar grafikus, taip pat pagal eksperimento rezultatus sudaryti grafikus. Pasirinkimas

A30 linijos užduotys buvo atliktos atsižvelgiant į tai, kad reikia patikrinti

vienos rūšies veiklos variantų serija ir, atitinkamai, nepriklausomai nuo

konkrečios užduoties teminė priklausomybė.

Į egzamino darbą buvo įtrauktos pagrindinės, išplėstinės užduotys

ir aukštas sudėtingumo lygis. Labiausiai meistriškumą patikrino pagrindinio lygio užduotys

svarbios fizikinės sąvokos ir dėsniai. Aukštesnio lygio užduotys buvo kontroliuojamos

gebėjimas naudoti šias sąvokas ir dėsnius sudėtingesniems procesams analizuoti arba

gebėjimas spręsti problemas, susijusias su vieno ar dviejų dėsnių (formulių) taikymu pagal bet kurį iš

mokyklinio fizikos kurso temos. Skaičiuojamos didelio sudėtingumo užduotys

užduotys, atspindinčios stojamųjų egzaminų į universitetus reikalavimų lygį ir

reikalauti iš karto pritaikyti žinias iš dviejų ar trijų fizikos skyrių modifikuotoje arba

nauja situacija.

2007 m. KIM įtrauktos viso pagrindinio turinio užduotys

fizikos kurso skyriai:

1) „Mechanika“ (kinematika, dinamika, statika, mechanikos išsaugojimo dėsniai,

mechaninės vibracijos ir bangos);

2) „Molekulinė fizika. Termodinamika“;

3) „Elektrodinamika“ (elektrostatika, nuolatinė srovė, magnetinis laukas,

elektromagnetinė indukcija, elektromagnetiniai virpesiai ir bangos, optika);

4) „Kvantinė fizika“ (STR elementai, bangos ir dalelės dvilypumas, fizika

atomas, atomo branduolio fizika).

4.1 lentelėje parodytas užduočių pasiskirstymas turinio blokuose kiekviename

iš egzamino darbo dalių.

4.1 lentelė

priklausomai nuo užduočių tipo

Visi darbai

(su pasirinkimu

(su trumpu

užduotys % Kiekis

užduotys % Kiekis

užduotys %

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

2 MCT ir termodinamika 8-10 20,0-25,0 6-7 15,0-17,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0

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

4 Kvantinė fizika ir

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

4.2 lentelėje parodytas užduočių pasiskirstymas turinio blokuose

priklausomai nuo sunkumo lygio.

Lentelė4.2

Užduočių pasiskirstymas pagal fizikos kurso dalis

priklausomai nuo sunkumo lygio

Visi darbai

Pagrindinis lygis

(su pasirinkimu

Padidėjęs

(su atsakymo pasirinkimu

ir trumpas

Aukštas lygis

(su išplėstu

Atsakymų skyrius)

užduotys % Kiekis

užduotys % Kiekis

užduotys % Kiekis

užduotys %

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

2 MCT ir termodinamika 8-10 20,0-25,0 5-6 12,5-15,0 2 5,0 1-2 2,5-5,0

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

4 Kvantinė fizika ir

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

Kurdami egzamino darbo turinį atsižvelgėme į

būtinybė išbandyti įvairių veiklos rūšių meistriškumą. Kuriame

užduotys kiekvienai parinkčių serijai buvo parinktos atsižvelgiant į pasiskirstymą pagal tipą

4.3 lentelėje pateikta veikla.

1 Kiekvienos temos užduočių skaičius pasikeitė dėl skirtingų sudėtingų užduočių temų C6 ir

užduotys A30, metodinių įgūdžių tikrinimas naudojant įvairių fizikos šakų medžiagą, in

įvairių variantų serijų.

Lentelė4.3

Užduočių pasiskirstymas pagal veiklos rūšis

Veiklos rūšys Kiekis

užduotys %

1 Suprasti modelių, sąvokų, dydžių fizikinę reikšmę 4-5 10,0-12,5

2 Paaiškinti fizikinius reiškinius, atskirti skirtingų įtaką

reiškinių atsiradimo veiksniai, reiškinių pasireiškimai gamtoje arba

jų naudojimas techniniuose įrenginiuose ir kasdieniame gyvenime

3 Taikykite fizikos dėsnius (formules) analizuodami procesus

kokybės lygis 6-8 15,0-20,0

4 Taikyti fizikos dėsnius (formules) procesams analizuoti

skaičiuojamas lygis 10-12 25,0-30,0

5 Išanalizuoti eksperimentinių tyrimų rezultatus 1-2 2,5-5,0

6 Analizuokite informaciją, gautą iš grafikų, lentelių, diagramų,

nuotraukos2 10-12 25,0-30,0

7 Spręsti įvairaus sudėtingumo uždavinius 13-14 32,5-35,0

Visos pirmosios ir antrosios egzamino darbo dalių užduotys buvo įvertintos 1 balu

pirminis balas. Trečios dalies (C1-C6) problemų sprendimus tikrino du ekspertai m

pagal bendruosius vertinimo kriterijus, atsižvelgiant į teisingumą ir

atsakymo išsamumas. Maksimalus visų užduočių su išsamiu atsakymu balas buvo 3

taškų. Užduotis buvo laikoma išspręsta, jei mokinys už ją surinko ne mažiau kaip 2 balus.

Pagal balus, skiriamus už visų egzamino užduočių atlikimą

darbą, buvo verčiamas į „testo“ balus 100 balų skalėje ir į pažymius

penkių balų skalėje. 4.4 lentelėje parodyti ryšiai tarp pirminių,

testų rezultatus naudojant penkių balų sistemą per pastaruosius trejus metus.

Lentelė4.4

Pirminis balų santykis, testų balai ir mokyklos pažymiai

Metai, taškai 2 3 4 5

2007 m. pradinė 0-11 12-22 23-35 36-52

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

2006 m. pradinė 0-9 10-19 20-33 34-52

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

2005 m. pradinė 0-10 11-20 21-35 36-52

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

Palyginus pirminių balų ribas matyti, kad šiemet sąlygos

atitinkamų balų gavimas buvo griežtesnis, palyginti su 2006 m., tačiau

maždaug atitiko 2005 m. sąlygas. Tai lėmė tai, kad praeityje

metais vieningą fizikos egzaminą išlaikė ne tik tie, kurie planavo stoti į universitetus

atitinkamame profilyje, bet ir beveik 20 % studentų (viso testą laikančiųjų skaičiaus),

kurie studijavo fiziką pagrindiniame lygmenyje (jiems šis egzaminas buvo nuspręstas

regionas privalomas).

Iš viso 2007 m. egzaminui buvo parengta 40 variantų,

kurios buvo penkios 8 variantų serijos, sukurtos pagal skirtingus planus.

Parinkčių serija skyrėsi kontroliuojamais turinio elementais ir tipais

veiklos, skirtos tai pačiai užduočių eilutei, tačiau apskritai jos visos turėjo apytiksliai

2 Šiuo atveju turime omenyje užduoties tekste pateiktą informacijos formą arba trikdžius,

todėl ta pati užduotis gali patikrinti dviejų rūšių veiklą.

tą patį vidutinį sunkumo lygį ir atitiko egzamino planą

darbas pateiktas 4.1 priede.

4.2. Vieningo valstybinio fizikos egzamino dalyvių charakteristikos2007 metų

Vieningame valstybiniame fizikos egzamine šiemet dalyvavo 70 052 žmonės,

gerokai mažesnis nei praėjusiais metais ir maždaug atitinka rodiklius

2005 m. (žr. 4.5 lentelę). Regionų, kuriuose abiturientai laikė vieningą valstybinį egzaminą, skaičius

fizikos, išaugo iki 65. Abiturientų, pasirinkusių fiziką formatu, skaičius

Vieningas valstybinis egzaminas skirtinguose regionuose labai skiriasi: nuo 5316 žmonių. respublikoje

Tatarstanas iki 51 žmogaus Nencų autonominiame rajone. Kaip procentas nuo

iki bendro abiturientų skaičiaus, vieningo valstybinio fizikos egzamino dalyvių skaičius svyruoja nuo

0,34% Maskvoje iki 19,1% Samaros regione.

Lentelė4.5

Egzamino dalyvių skaičius

Metų skaičius Merginos berniukai

regionuose

dalyvių skaičius % skaičius %

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

Fizikos egzaminą daugiausia renkasi jaunuoliai ir tik ketvirtadalis

visų dalyvių yra merginos, pasirinkusios tęsti

fizinio ir techninio profilio švietimo universitetai.

Egzaminų dalyvių pasiskirstymas pagal kategorijas kiekvienais metais išlieka beveik nepakitęs.

atsiskaitymų tipai (žr. 4.6 lentelę). Beveik pusė abiturientų, kurie paėmė

Vieningas valstybinis fizikos egzaminas, gyvena dideliuose miestuose ir tik 20% yra baigę studentai

kaimo mokyklos.

Lentelė4.6

Egzamino dalyvių pasiskirstymas pagal atsiskaitymo tipą, kuriame

įsikūrusios jų mokymo įstaigos

Egzaminuojamųjų skaičius Procentais

Egzaminuojamųjų vietovės tipas

Kaimo gyvenvietė (kaimas,

kaimas, sodyba ir kt.) 13 767 18 107 14 281 20,0 20,0 20,4

Miesto gyvenvietė

(darbo kaimas, miesto kaimas

tipas ir kt.)

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

Miestas, kuriame gyvena mažiau nei 50 tūkst. žmonių 7 427 10 810 7 965 10,8 12,0 11,4

Miestas, kuriame gyvena 50-100 tūkst. žmonių 6 063 8 757 7 088 8,8 9,7 10,1

Miestas, kuriame gyvena 100–450 tūkst. žmonių 16 195 17 673 14 630 23,5 19,5 20,9

Miestas, kuriame gyvena 450–680 tūkst. žmonių 7 679 11 799 7 210 11,1 13,1 10,3

Miestas, kuriame gyvena daugiau nei 680 tūkst.

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

Sankt Peterburgas – 72 7 – 0,1 0,01

Maskva – 224 259 – 0,2 0,3

Duomenų nėra – 339 – – 0,4 –

Iš viso 68 916 90 389 70 052 100 % 100 % 100 %

3 2006 m. viename iš regionų stojamieji egzaminai į fizikos universitetus buvo laikomi tik m.

Vieningas valstybinio egzamino formatas. Dėl to labai išaugo vieningo valstybinio egzamino dalyvių skaičius.

Egzaminų dalyvių sudėtis pagal išsilavinimą praktiškai nesikeičia.

institucijose (žr. 4.7 lentelę). Kaip ir pernai, didžioji dauguma

tikrintųjų baigė bendrojo lavinimo įstaigas, o tik apie 2 proc.

abiturientų į egzaminą atvyko iš ugdymo įstaigų pradinių ar

vidurinis profesinis išsilavinimas.

Lentelė4.7

Egzamino dalyvių pasiskirstymas pagal mokymo įstaigos tipus

Skaičius

egzaminuojamieji

proc

Egzaminuojamųjų mokymo įstaigos tipas

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

Bendrojo ugdymo įstaigos 86 331 66 849 95,5 95,4

Vakarinis (pamaininis) bendrasis lavinimas

įstaigos 487 369 0,5 0,5

bendrojo lavinimo internatinė mokykla,

kariūnų mokykla, internatinė mokykla su

pradinis skrydžio mokymas

1 144 1 369 1,3 2,0

Mokymo įstaigos pradinės ir

vidurinis profesinis išsilavinimas 1 469 1 333 1,7 1,9

Duomenų nėra 958 132 1,0 0,2

Iš viso: 90 389 70 052 100 % 100 %

4.3. Pagrindiniai fizikos egzamino darbo rezultatai

Apskritai ekspertizės darbo rezultatai 2007 m

šiek tiek aukštesni už praėjusių metų rezultatus, tačiau maždaug tokio pat lygio kaip

užpernai skaičiai. 4.8 lentelėje pateikti 2007 m. Vieningojo valstybinio fizikos egzamino rezultatai.

penkių balų skalėje, o 4.9 lentelėje ir pav. 4,1 – remiantis testo rezultatais 100

taškų skalė. Siekiant aiškumo, rezultatai pateikiami lyginant su

ankstesnius dvejus metus.

Lentelė4.8

Egzamino dalyvių pasiskirstymas pagal lygius

Paruošimas(procentas nuo bendros sumos)

Metai „2“ Žymi „p3o“ 5 balai „b4n“ skalėje „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%

Lentelė4.9

Egzamino dalyvių pasiskirstymas

remiantis testų rezultatais, gautais m2005-2007 yy.

Metai Testo balo skalės intervalas

keistis 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

Testo rezultatas

Gavusių studentų procentas

atitinkamą testo rezultatą

Ryžiai. 4.1 Egzamino dalyvių pasiskirstymas pagal gautus testų balus

4.10 lentelėje parodytas skalės palyginimas bandymo taškuose iš 100

skalė su užduočių atlikimo rezultatais egzamino versijoje pradinėje

Lentelė4.10

Pradinių ir testų balų intervalų palyginimas2007 metų

Skalės intervalas

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

Skalės intervalas

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

35 balus (balas 3, pirminis balas – 13) gauti testo laikytojas

Užteko teisingai atsakyti į 13 paprasčiausių pirmosios dalies klausimų

dirbti. Absolventas turi surinkti 65 balus (4 balai, pradinis balas – 34).

buvo, pavyzdžiui, teisingai atsakyti į 25 klausimus su atsakymų variantais, išspręsti tris iš keturių

problemų su trumpu atsakymu, taip pat susidoroti su dviem aukšto lygio problemomis

sunkumų. Gavusieji 85 balus (5 balai, pirminis balas – 46)

puikiai atliko pirmąją ir antrąją darbo dalis ir išsprendė bent keturias problemas

trečioji dalis.

Geriausiems iš geriausių (svyruoja nuo 91 iki 100 taškų) reikia ne tik

laisvai naršyti visus mokyklinio fizikos kurso klausimus, bet ir praktiškai

Venkite net techninių klaidų. Taigi, norėdami gauti 94 taškus (pagrindinis balas

– 49) buvo galima „negauti“ tik 3 pirminius balus, leidžiančius pvz.

aritmetinės klaidos sprendžiant vieną iš didelio sudėtingumo uždavinių

ir suklysti atsakydamas į du klausimus su keliais atsakymų variantais.

Deja, šiais metais įgijusių abiturientų nepadaugėjo

Pagal Vieningojo valstybinio fizikos egzamino rezultatus aukščiausias galimas balas. 4.11 lentelėje

Pateikiamas 100 metimų skaičius per pastaruosius ketverius metus.

Lentelė4.11

Testą laikiusiųjų skaičius, kurie surinko balus pagal egzamino rezultatus100 taškų

2004 metai 2005 2006 2007 metai

Mokinių skaičius 6 23 33 28

Šių metų lyderiai – 27 vaikinai ir tik viena mergina (Romanova A.I. iš

Novovoronežo 1 vidurinė mokykla). Kaip ir pernai, tarp 153-iojo licėjaus abiturientų

Ufa - du studentai iš karto, surinkę 100 taškų. Tie patys rezultatai (du 100-

vardu pavadinta gimnazija Nr A.S. Puškinas Joškar Oloje.

Daugelis gamtos reiškinių rodo chaotišką mikrodalelių, molekulių ir materijos atomų judėjimą. Kuo aukštesnė medžiagos temperatūra, tuo šis judėjimas intensyvesnis. Todėl kūno šiluma yra atsitiktinio jį sudarančių molekulių ir atomų judėjimo atspindys.

Įrodymas, kad visi medžiagos atomai ir molekulės yra pastoviame ir atsitiktiniame judėjime, gali būti difuzija – vienos medžiagos dalelių įsiskverbimas į kitą (žr. 20a pav.). Taigi kvapas greitai pasklinda po visą patalpą net ir nesant oro judėjimo. Rašalo lašas greitai paverčia visą vandens stiklinę tolygiai juoda, nors atrodytų, kad gravitacija turėtų padėti nuspalvinti stiklą tik kryptimi iš viršaus į apačią. Difuziją galima aptikti ir kietose medžiagose, jei jos yra stipriai suspaudžiamos ir paliekamos ilgam. Difuzijos reiškinys rodo, kad medžiagos mikrodalelės gali spontaniškai judėti visomis kryptimis. Toks medžiagos mikrodalelių, taip pat jos molekulių ir atomų judėjimas vadinamas terminiu judėjimu.

Akivaizdu, kad visos vandens molekulės stiklinėje juda, net jei joje nėra rašalo lašo. Tiesiog rašalo difuzija daro pastebimą molekulių šiluminį judėjimą. Kitas reiškinys, leidžiantis stebėti šiluminį judėjimą ir net įvertinti jo charakteristikas, gali būti Brauno judėjimas, kuris reiškia chaotišką bet kokių mažiausių dalelių judėjimą visiškai ramiame, pro mikroskopą matomame skystyje. Jis buvo pavadintas Brownian anglų botaniko R. Browno garbei, kuris 1827 m., mikroskopu tirdamas vieno iš augalų žiedadulkių sporas, pakibusias vandenyje, atrado, kad jos nuolat ir chaotiškai juda.

Browno pastebėjimą patvirtino ir daugelis kitų mokslininkų. Paaiškėjo, kad Brauno judėjimas nėra susijęs nei su srautais skystyje, nei su laipsnišku jo išgaravimu. Mažiausios dalelės (jos taip pat buvo vadinamos Brownian) elgėsi taip, lyg būtų gyvos, o šis dalelių „šokis“ paspartėjo kaitinant skysčiui ir mažėjant dalelių dydžiui ir, atvirkščiai, sulėtėjo pakeitus vandenį klampesniu. vidutinis. Brauno judėjimas buvo ypač pastebimas, kai jis buvo stebimas dujose, pavyzdžiui, sekant dūmų daleles ar rūko lašelius ore. Šis nuostabus reiškinys niekada nesiliovė ir galėjo būti stebimas tiek, kiek norisi.

Brauno judėjimo paaiškinimas buvo pateiktas tik paskutiniame XIX amžiaus ketvirtyje, kai daugeliui mokslininkų tapo akivaizdu, kad Brauno dalelės judėjimą sukelia atsitiktiniai termiškai judančių terpės (skysčio ar dujų) molekulių smūgiai. žr. 20b pav.). Vidutiniškai terpės molekulės vienoda jėga paveikia Brauno dalelę iš visų krypčių, tačiau šie smūgiai niekada tiksliai nepanaikina vienas kito ir dėl to Brauno dalelės greitis kinta atsitiktinai pagal dydį ir kryptį. Todėl Brauno dalelė juda zigzago keliu. Be to, kuo mažesnis Brauno dalelės dydis ir masė, tuo labiau pastebimas jos judėjimas.

1905 metais A. Einšteinas sukūrė Brauno judėjimo teoriją, manydamas, kad bet kuriuo laiko momentu Brauno dalelės pagreitis priklauso nuo susidūrimų su terpės molekulėmis skaičiaus, vadinasi, priklauso nuo molekulių skaičiaus vienete. terpės tūris, t.y. iš Avogadro numerio. Einšteinas išvedė formulę, pagal kurią buvo galima apskaičiuoti, kaip vidutinis Brauno dalelės poslinkio kvadratas kinta laikui bėgant, jei žinote terpės temperatūrą, jos klampumą, dalelės dydį ir Avogadro skaičių, kuris vis dar buvo tuo metu nežinomas. Šios Einšteino teorijos pagrįstumą eksperimentiškai patvirtino J. Perrinas, pirmasis gavęs Avogadro skaičiaus reikšmę. Taigi Brauno judėjimo analizė padėjo pagrindus šiuolaikinei molekulinės kinetinės materijos sandaros teorijai.

Peržiūros klausimai:

· Kas yra difuzija ir kaip ji susijusi su terminiu molekulių judėjimu?

· Kas vadinamas Brauno judėjimu ir ar jis terminis?

· Kaip keičiasi Brauno judėjimo pobūdis kaitinant?

Ryžiai. 20. (a) – viršutinėje dalyje pavaizduotos dviejų skirtingų dujų molekulės, atskirtos pertvara, kuri pašalinama (žr. apatinę dalį), po kurios prasideda difuzija; b) apatinėje kairėje dalyje yra schematiškai pavaizduota Brauno dalelė (mėlyna), apsupta terpės molekulių, kurių susidūrimai sukelia dalelės judėjimą (žr. tris dalelės trajektorijas).

§ 21. TARPMOLEKULINĖS JĖGOS: DUJINIŲ, SKYSTŲJŲ IR KIETŲJŲ KŪNŲ STRUKTŪRA

Esame įpratę, kad skystį galima pilti iš vieno indo į kitą, o dujos greitai užpildo visą jam skirtą tūrį. Vanduo gali tekėti tik upės vaga, o oras virš jos neturi ribų. Jei dujos nesistengtų užimti visos mus supančios erdvės, mes uždustume, nes... Anglies dioksidas, kurį iškvepiame, kauptųsi šalia mūsų, neleisdamas įkvėpti gryno oro. Taip, ir automobiliai greitai sustos dėl tos pačios priežasties, nes... Jiems taip pat reikia deguonies, kad galėtų deginti kurą.

Kodėl dujos, skirtingai nei skystis, užpildo visą joms skirtą tūrį? Tarp visų molekulių veikia tarpmolekulinės traukos jėgos, kurių dydis labai greitai mažėja, nes molekulės tolsta viena nuo kitos, todėl atstumu, lygiu kelių molekulių skersmenims, jos visiškai nesąveikauja. Nesunku parodyti, kad atstumas tarp gretimų dujų molekulių yra daug kartų didesnis nei skysčio. Naudojant formulę (19.3) ir žinant oro tankį (r=1.29 kg/m3) esant atmosferos slėgiui ir jo molinę masę (M=0.029 kg/mol), galime apskaičiuoti vidutinį atstumą tarp oro molekulių, kuris bus lygus 6.1.10–9 m, o tai yra dvidešimt kartų didesnis už atstumą tarp vandens molekulių.

Taigi tarp skystų molekulių, esančių beveik arti viena kitos, veikia patrauklios jėgos, neleidžiančios šioms molekulėms išsisklaidyti skirtingomis kryptimis. Priešingai, nereikšmingos traukos jėgos tarp dujų molekulių nesugeba jų išlaikyti kartu, todėl dujos gali plėstis, užpildydamos visą joms skirtą tūrį. Tarpmolekulinių traukos jėgų egzistavimą galima patikrinti atlikus paprastą eksperimentą – prispaudžiant du švino strypus vienas prie kito. Jei kontaktiniai paviršiai pakankamai lygūs, strypai sulips ir juos bus sunku atskirti.

Tačiau vien tarpmolekulinės patrauklios jėgos negali paaiškinti visų dujinių, skystų ir kietų medžiagų savybių skirtumų. Kodėl, pavyzdžiui, labai sunku sumažinti skysčio ar kietos medžiagos tūrį, bet palyginti lengva suspausti balioną? Tai paaiškinama tuo, kad tarp molekulių veikia ne tik traukos jėgos, bet ir tarpmolekulinės atstumiančios jėgos, kurios veikia, kai ima persidengti kaimyninių molekulių atomų elektroniniai apvalkalai. Būtent šios atstumiančios jėgos neleidžia vienai molekulei prasiskverbti į tūrį, kurį jau užima kita molekulė.

Kai skysto ar kieto kūno neveikia jokios išorinės jėgos, atstumas tarp jų molekulių yra toks (žr. r0 21a pav.), kai atsirandančios traukos ir atstūmimo jėgos yra lygios nuliui. Jei bandoma sumažinti kūno tūrį, tada atstumas tarp molekulių mažėja, o dėl to iš suspausto kūno pusės pradeda veikti padidėjusios atstumiančios jėgos. Priešingai, kai kūnas tempiamas, atsirandančios tamprumo jėgos yra susijusios su santykiniu traukos jėgų padidėjimu, nes kai molekulės tolsta viena nuo kitos, atstumiančios jėgos krenta daug greičiau nei traukos jėgos (žr. 21a pav.).

Dujų molekulės išsidėsčiusios dešimtis kartų didesniais nei jų dydžiai atstumais, dėl to šios molekulės nesąveikauja viena su kita, todėl dujos daug lengviau suspaudžiamos nei skysčiai ir kietosios medžiagos. Dujos neturi jokios specifinės struktūros ir yra judančių ir susidūrusių molekulių rinkinys (žr. 21b pav.).

Skystis yra molekulių, kurios yra beveik greta viena kitos, rinkinys (žr. 21c pav.). Šiluminis judėjimas leidžia skysčio molekulei laikas nuo laiko pakeisti savo kaimynus, šokinėti iš vienos vietos į kitą. Tai paaiškina skysčių sklandumą.

Kietųjų medžiagų atomai ir molekulės neturi galimybės keisti savo kaimynų, o jų šiluminis judėjimas yra tik nedideli svyravimai, palyginti su gretimų atomų ar molekulių padėtimi (žr. 21d pav.). Sąveika tarp atomų gali lemti tai, kad kieta medžiaga tampa kristalu, o joje esantys atomai užima vietas kristalinės gardelės vietose. Kadangi kietųjų kūnų molekulės nejuda savo kaimynų atžvilgiu, šie kūnai išlaiko savo formą.

Peržiūros klausimai:

· Kodėl dujų molekulės netraukia viena kitos?

· Kokios kūnų savybės lemia tarpmolekulines atstūmimo ir traukos jėgas?

Kaip paaiškinti skysčio sklandumą?

· Kodėl visos kietosios medžiagos išlaiko savo formą?

§ 22. IDEALIOS DUJOS. PAGRINDINĖ DUJŲ MOLEKULINĖS-KINETINĖS TEORIJOS LYGTIS.