Здравствуйте, мои дорогие читатели! Ну что — снова в бой)! По данным анализа ошибок прошлого года с портала ФИПИ, у учеников наблюдается дефицит следующих умений в молекулярной физике и термодинамике:
- проводить комплексный анализ физических процессов: в частности, анализировать изопроцессы в идеальном газе, представленные при помощи графика;
- решать расчётные задачи повышенного уровня сложности;
- решать качественные задачи;
- решать расчётные задачи высокого уровня сложности (для расчётных задач высокого уровня сложности средний процент выполнения заданий по молекулярной физике составил 12,9%).
Сейчас, в ЕГЭ - 2024, согласно последним изменениям, количество заданий по молекулярной физике сокращено, поэтому на позиции 7 будут проверяться элементы МКТ (связь температуры газа со средней кинетической энергией поступательного теплового движения его молекул,и уравнение p =nkT , уравнение Менделеева – Клапейрона, выражение для внутренней энергии одноатомного идеального газа и изопроцессы), а на позиции 8 – элементы термодинамики (работа в термодинамике, первый закон термодинамики, КПД тепловых машин). Задания линии 9 на интегрированный анализ процессов могут предлагаться по любой из тем по молекулярной физике, на позиции 10 будут задания на анализ изменения величин.
Теперь постараюсь немного изменить формат и комментировать разделы кодификатора (надеюсь, все заинтересованные знают, что это такое). Итак, поехали.
Раздел 2.1.5 Броуновская частица — не молекула (иногда путают).
Раздел 2.1.6 Связь между давлением и средней кинетической энергией (основное уравнение МКТ)
Фишка 1. Не следует путать основное уравнение МКТ и уравнение состояния идеального газа. Это не одно и то же, но часто второе называют основным уравнением МКТ. Смотрим рисунок.
Это не одно и то же, но часто второе называют основным уравнением МКТ. Так же не стоит забывать, что эти выражения справедливы для идеального газа, то есть такого газа, частицы которого не имеют собственного объема (или собственный объем которых пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда) и взаимодействуют только при соударениях (то есть не взаимодействуют дистанционно или энергией этого взаимодействия можно пренебречь в сравнении с кинетической энергией частиц).
Помним, что средняя квадратичная скорость это корень квадратный из среднего квадрата скорости, т. е.
Соответственно, энергия пропорциональна квадрату скорости, а давление пропорционально квадрату скорости и первой степени концентрации. Например, если концентрация уменьшается в 2 раза, а средняя квадратичная скорость в 2 раза увеличивается, то давление возрастает в 2 раза.
Фишка 3. Не пугаемся, если вместо концентрации заданы объем сосуда V и количество вещества, ведь они связаны:
А то еще и плотность предложат вычислить, но и это ничего, ведь плотность — масса единицы объема. А чем это отличается от концентрации (количества частиц в единице объема)? Правильно, массой частицы.
Например: пусть в сосуде объемом 10 л находится 0,6 моль кислорода, средняя квадратичная скорость молекул которого 500 м/с и требуется определить давление. Для решения нам понадобится масса молекулы кислорода. Вычислим ее: мы знаем молярную массу кислорода M = 32 г/моль. Ее можно выразить через массу молекулы:
так же полезно для анализа графических задач: зависимость давления от среднего квадрата скорости (или наоборот) изображается прямой при изохорном (V= const) процессе, но при этом зависимость давления от объема обратная (график будет иметь вид гиперболы) при vкв= const (интрига - что же это за процесс такой?).
Про анализ графиков и ошибки в нем поговорим завтра.