Масса и размеры молекул. Тепловое движение.

Молекулы данного вещества в различных агрегатных состояниях одинаковы.

Различие свойств вещества в различных агрегатных состояниях объясняетсярасположением, характером движения и взаимодействия молекул. Все молекулы любого вещества непрерывно и беспорядочно (хаотически) движутся.

Движение молекул в разных телах происходит по-разному.
Молекулы газов беспорядочно движутся с большими скоростями (сотни м/с) по всему объему газа. Сталкиваясь, они отскакивают друг от друга, изменяя величину и направление скоростей.
Молекулы жидкости колеблются около равновесных положений ( т.к. расположены почти вплотную друг к другу) и сравнительно редко перескакивают из одного равновесного положения в другое. Движение молекул в жидкостях является менее свободным, чем в газах, но более свободным, чем в твердых телах.
В твердых телах частицы колеблются около положения равновесия.
С ростом температуры скорость частиц увеличивается,
поэтому хаотическое движение частиц принято называть тепловым.

Броуновское движение - доказательство теплового движения молекул.
Броуновское движение было открыто английским ботаником Робертом Броуном (1773-1858гг.)

Если распылить на поверхности жидкости мельчайшие крупинки какого-либо вещества,
то они будут непрерывно двигаться. Эти броуновские частицы движутся под влиянием ударов молекул жидкости. Т.к. тепловое движение молекул - это непрерывное и беспорядочное движение, то и скорость движения броуновских частиц будет беспорядочно меняться по величине и направлению.
Броуновское движение вечное и никогда не прекращается

Молекулы в газах движутся хаотично, т. е. направление скоростей молекул может быть каким угодно. Вследствие столкновений молекул между собой их скорости все время меняются как по величине, так и по направлению. Скорости молекул могут сильно отличаться друг от друга. В газе всегда есть молекулы, которые движутся очень быстро, но есть и молекулы, которые движутся медленно. Но большинство молекул движутся со скоростями близкими к средней скорости. Поэтому когда говорят о скорости движения молекул, то имеют в виду их среднюю скорость (точнее: среднюю квадратичную скорость).

Расстояние, проходимое молекулой от столкновения до столкновения называют длиной свободного пробега

В жидкостяхмолекулы колеблются около положения равновесия (время оседлой жизни 10^-11с), а потом скачкообразно переходят в другое место. Поэтому жидкость течет, а значит, не имеет формы, и принимает форму сосуда, в который её наливают. Если на жидкость действует внешняя сила, то перескоки молекул происходят преимущественно в направлении действия этой силы. Расстояние между молекулами примерно равны диаметру молекулы, силы отталкивания значительны, поэтому жидкости практически не сжимаемы.Порядка в расположении молекул нет.

Втвердых телахрасстояние между молекулами также примерно равно диаметру молекулы и молекулы расположены в строго определенном порядке, образуя кристаллическую решетку. Молекулы совершают колебания около положения равновесия и никуда не уходят со своих мест. Поэтому твердые тела хорошо сохраняют свою форму и объём. Благодаря дискретности некоторые вещества могут растворяться в воде. Средний диаметр атома – 10 ^-10 м. Примерная масса атома – 10 ^-26 – 10 ^-27 кг. Оценить размер молекул можно, капнув капельку маслянистой жидкости объёмом V на поверхность воды. Толщина, образовавшейся плёнки примерно равна диаметру молекулы масла: d_{молекулы} ≈ V/S,где S -площадь поверхности образовавшейся пленки .

3.Решите задачу: определите силу тока, если сопротивление проводника 50 Ом, а количество теплоты, выделяющейся в проводнике за 1 минуту, равно 3 кДж.

Решение: применяя закон Джоуля-Ленца Q=I²RDt, определяем силу тока в проводнике.

Ответ:1А.

Билет №32

Строение атомного ядра. .

В 1932 г. английский физик Джеймс Чедвик открыл частицы с нулевым электрическим зарядом и единичной массой. Эти частицы назвали нейтрона­ми. Обозначается нейтрон п. После открытия ней­трона физики Д. Д. Иваненко и Вернер Гейзенберг в 1932 г. выдвинули протонно-нейтронную модель атомного ядра. Согласно этой модели ядро атома лю­бого вещества состоит из протонов и нейтронов. (Об­щее название протонов и нейтронов — нуклоны.) Число протонов равно заряду ядра и совпадает с но­мером элемента в таблице Менделеева. Сумма числа протонов и нейтронов равна массовому числу. На­пример, ядро атома кислорода ¹⁶₈O состоит из 8 про­тонов и 16 - 8 = 8 нейтронов. Ядро атома ²³⁵₉₂U со­стоит из 92 протонов и 235 - 92 = 143 нейтронов.

Химические вещества, занимающие одно и то же место в таблице Менделеева, но имеющие разную атомную массу, называютсяизотопами. Ядра изотопов отличаются числом нейтронов. Например, водо­род имеет три изотопа: протий — ядро состоит из од­ного протона, дейтерий — ядро состоит из одного протона и одного нейтрона, тритий — ядро состоит из одного протона и двух нейтронов.

Нуклоны в ядре прочно удерживаются ядерными силами. Следовательно, для полного расщепления ядра на нуклоны надо совершить работу, т. е. затратить энергию.

Энергия связи атомного ядра (Е_св.) – равна той энергии, которую надо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны, без сообщения им кинетической энергии.

Эйнштейн установил закон, связывающий массу и энергию покоя: Е₀ =mс²

Тогда: Е_св = ∆m· с² = (Zm_p + N_nm_n - m_я) · с² – энергия связи в Дж.

Т.к. массе в 1а.е.м. соответствует энергия в 931,5 МэВ, то:

Е_св = ∆m_а.е.м. · 931,5 = (Zm_p + N_nm_n - m_я)_а.е.м. · 931,5 – энергия связи в МэВ

Закон Ома для участка цепи.

Для данного проводника, при данной температуре отношение напряжения на проводнике к силе тока в проводнике есть величина постоянная. Её называют электрическим сопротивлением проводника.

R = U/I - сопротивление проводника. [R]си = В/А = Ом

Сопротивление проводника объясняется тем, что электроны, создающие ток, двигаясь направленно, взаимодействуют с ионами кристаллической решетки, из за этого скорость упорядоченного движения ( скорость дрейфа) у них снижается.

R = U/I → I = U/R – закон Ома : сила тока в проводнике( в участке цепи) прямо пропорциональна напряжению на проводнике и обратно пропорциональна сопротивлению проводника ( участка цепи).

Открыт экспериментально немецким ученым Омом.

Графическая зависимость силы тока от напряжения называется вольтамперной характеристикой проводника. Для металлического проводника – это прямая, выходящая из координат.

3.Решите задачу: два одинаковых заряженных шарика (один из них с отрицательным зарядом – 15 мкКл, другой с положительным зарядом + 25 мкКл) приводят в соприкосновение и вновь разносят на расстояние 5 см. Определите заряд каждого шарика после соприкосновения и силу их взаимодействия.

Решение: После соприкосновения заряды шариков равны : (25-15)/2=5 мкКл.

Сила взаимодействия вычисляется по закону Кулона F = k • q₁q₂/r², k = 9 • 10⁹ Н • м²/Кл². Ответ:9.10^-8Н.

Билет №33