Потенциальная энергия. Закон сохранения мех энергии.
Потенциальная энергия -это энергия взаимодействия тел (или частей одного тела) в зависимости от их взаимного расположения
То есть, если тело поднято над землей, то оно обладает возможностью падая, произвести какую-либо работу. И возможная величина этой работы будет равна потенциальной энергии тела на высоте h. Для потенциальной энергии формула определяется по следующей схеме:
Eп=mgh,где Eп потенциальная энергия тела, m масса тела, h - высота тела над поверхностью земли,
g- ускорение свободного падения.
| Причем за нулевое положение тела может быть принято любое удобное нам положение в зависимости от условий проводимых опыта и измерений, не только поверхность Земли. Это может быть поверхность пола, стола и так далее. | |
Потенциальной энергией также является энергия, запасенная в такой системе, как сжатая пружина, или в колеблющейся системе, например, в МАЯТНИКЕ. Предмет на полке, например, имеет потенциальную энергию, равную mghЕсли этот предмет падает на землю, его потенциальная энергия превращается в КИНЕТИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ.Закон сохранения мех энергии
Рассмотрим свободное падение тела с некоторой высоты h относительно поверхности Земли). В точке A тело неподвижно, поэтому оно обладает только потенциальной энергией. В точке B на высоте h1 тело обладает и потенциальной энергией, и кинетической энергией, поскольку тело в этой точке имеет некоторую скорость v1. В момент касания поверхности Земли потенциальная энергия тела равна нулю, оно обладает только кинетической энергией.
Таким образом, во время падения тела его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается.
Полной механической энергией E называют сумму потенциальной и кинетической энергий.
E = Eп + Eк.
| сумма кинетической и потенциальной энергий системы тел называется полной механической энергией системы. | E = Ep + Ek |
16
16. Основы МКТ. фундаментальные опытные обоснования основных положений мкт
Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) – это учение, которое объясняет тепловые явления в макроскопических телах и внутренние свойства этих тел движением и взаимодействием атомов, молекул и ионов, из которых состоят тела. В основе МКТ строения вещества лежат три положения:
1. Все вещества состоят из частиц – атомов, молекул и ионов. В состав атомов входят более мелкие элементарные частицы (протоны, электроны, нейтроны)
2. Атомы, молекулы и ионы находятся в постоянном хаотическом движении
3. Между частицами любого тела существуют силы взаимодействия – притяжения и отталкивания
Эти основные положения подтверждаются экспериментально и теоретически
Основные положения МКТ подтверждаются многими опытными фактами. Существование молекул, атомов и ионов доказано экспериментально, молекулы достаточно изучены и даже сфотографированы с помощью электронных микроскопов. Способность газов неограниченно расширяться и занимать весь предоставленный им объем объясняется непрерывным хаотическим движением молекул. Упругость газов, твердых и жидких тел, способность жидкостей смачивать некоторые твердые тела, процессы окрашивания, склеивания, сохранения формы твердыми телами и многое другое говорят о существовании сил притяжения и отталкивания между молекулами. Явление диффузии — способность молекул одного вещества проникать в промежутки между молекулами другого — тоже подтверждает основные положения МКТ. Явлением диффузии объясняется, например, распространение запахов, смешивание разнородных жидкостей, процесс растворения твердых тел в жидкостях, сварка металлов путем их расплавления или путем давления. Подтверждением непрерывного хаотического движения молекул является также и броуновское движение — непрерывное хаотическое движение микроскопических частиц, нерастворимых в жидкости.
17. количественные характеристики вещества
Вещество – это совокупность определенных частиц (атомов, молекул, ионов).
В физическом смысле веществом являются все материальные объекты, имеющие массу покоя; иными словами, это не только, например, порция воды массой 1г, но и отдельно взятая молекула воды, а также любая элементарная частица (электрон, протон или нейтрон).
Физические свойства вещества: агрегатное состояние, плотность, температуры плавления и кипения, цвет, растворимость, твёрдость, вязкость, летучесть, запах и вкус, теплопроводность, электрическая проводимость, магнитные и оптические свойства, диэлектрическая проницаемость и т.д.
любую порцию вещества можно характеризовать разными величинами – массой, объемом. Однако для химии важно характеризовать ту или иную порцию численностью частиц, составляющих вещество. Величина, характеризующая размер данной порции вещества числом структурных частиц, называется количеством вещества. Обозначается буквой греческого алфавита v (ню) или n. Как любая величина количество вещества имеет единицу измерения. Единицей количества вещества является моль.
Свойства вещества зависят от его состава и строения. Различают качественный и количественный состав вещества.
Качественный состав — это природа атомов, образующих вещество.Количественный состав — это число атомов каждого элемента в составе молекулы или формульной единице вещества.
Под строением вещества понимается природа структурных единиц (молекулы или формульные единицы), взаимное положение атомов, длины связей, валентные углы, распределение электронной плотности в молекуле или формульной единице
18. Идеальный газ, вакуум, межзвездный газ
идеальный газ - физическая модель реального газа, обладающая следующими свойствами:
1) межмолекулярные силы воздействия отсутствуют;
2) взаимодействия молекул газа происходят только при их соударениях и являются упругими;
3) молекулы газа не имеют объема - материальной точкиВа́куум — пространство, свободное от вещества.Все мелкие вещества, которые находятся в космосе и образуют межзвёздный газ. Он заполняет практически всё пространство и почти на 70% состоит из водорода. Около 28% оставляет гелий, а оставшиеся проценты приходятся на остальные элементы, среди которых можно выделить кислород, азот и углерод.
В 70-е годы XX века, когда стало возможным проводить ультрафиолетовые наблюдения со спутников и ракет, были обнаружены и более сложные соединения, входящие в состав межзвёздного газа. К ним относятся вода, аммиак, формальдегид, аминокислота глицин и другие молекулы.
Межзвёздный газ распределён по Галактике совсем не равномерно. Иногда он скапливается в межзвёздные облака. Сравнивать с атмосферными облаками такие образования сложно, так как они занимают гораздо большие пространства (до 100 тыс. световых лет), а плотность их около 100 атомов водорода на 1 куб. сантиметр. Если близко от таких облаков не находится светящийся объект, то сам газ остаётся холодным и не светится. При фотографировании звёздного неба, в этом случае, можно наблюдать туманности, поглощающие свет далёких звёзд.
Во времена оптических телескопов были известны лишь «горячие» туманности, которые нагреваются от близлежащих звёзд (туманность Ориона), а также глобулы – маленькие «холодные» скопления газа, которые были различимы на светлом фоне. Но в середине 50-х годов был изобретён радиотелескоп, который позволил видеть атомарный водород, заполняющий практически всё пространство Галактики.
С этих пор стало активно изучаться космическое пространство. Было выяснено, что наибольшее скопление межзвёздного газа в Галактике находится в её рукавах. Там газ собирается в облака, достигающие несколько десятков парсек, с плотностью до 100 атомов на 1 см куб. Такие облака, как считают некоторые учёные, могут быть прародителями звёзд.
19. ДАВЛЕНИЕ ГАЗА . форма основного уравнения МКТ идеального газа
Мы знаем, что газы, в отличие от твёрдых тел и жидкостей заполняют весь сосуд, в котором они находятся, например стальной баллон для хранения газов, камеру автомобильной шины или волейбольного мяча. При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона, камеры или любого другого тела, в котором он находится. Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твёрдого тела на опору.
Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своём движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ. Молекул в газе много, потому и число их ударов очень велико. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул о стенки сосуда значительно, оно и создаёт давление газа.
При уменьшении объёма газа его давление увеличивается, а при увеличении объёма давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.
Давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа, при условии, что масса газа не меняется.
Давление идеального газа пропорционально произведению концентрации молекул на среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы. Это утверждение можно считать другой формулировкой основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.
идеальным газом наз-ся газ, который состоит из молекул, взаимодействие между которыми мало и его можно не учитывать
Давление идеального газа
Одним из первых и важных успехов МКТ было качественное и количественное объяснение давления газа на стенки сосуда. Качественное объяснение заключается в том, что молекулы газа при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела и передают свои импульсы стенкам сосуда.
На основании использования основных положений молекулярно-кинетической теории было получено основное уравнение МКТ идеального газа, получим основное уравнение МКТ идеального газа в виде: