Menu

Задачи на понимание МКТ

Элементы, проверяемые в этом разделе, относятся к пониманию основных положений МКТ, их опытного обоснования и умению объяснять различные явления на основе этих положений. Как правило, наиболее трудными здесь оказываются вопросы, связанные с объяснением явлений, распознаванием диффузии и броуновского движения и пониманием того, какие условия и как влияют на их протекание.

Например, нужно понимать, что одинаковая плотность газа в небольшом сосуде объясняется хаотичностью движения молекул газа. Для диффузии нужно повторить зависимость скорости ее протекания от температуры и от агрегатного состояния веществ; для броуновского движения — понимать зависимость характера движения броуновских частиц от температуры газа или жидкости и от их массы.

Наиболее сложными оказываются такие вопросы:
Пример. Ниже приведено описание одного из физических явлений: «Быстро пролетают в поле зрения микроскопа мельчайшие частицы, почти мгновенно меняя направление движения. Медленнее передвигаются более крупные частицы, но и они постоянно меняют направление движения. Большие частицы практически толкутся на месте». Какое явление описано в этом тексте? Сложность здесь заключается не в понимании характера движения частицы, а в представлениях о размерах молекул (порядка 10-8 см). Молекулы невозможно увидеть в оптический микроскоп, поэтому сразу понятно, что в тексте приведено описание движения броуновских частиц.

В ряде проверяемых в этом разделе элементов используется «абсолютная температура». В некоторых вопросах с выбором ответа задание температуры одновременно по шкале Цельсия и по шкале Кельвина используется для формулировки правдоподобных дистракторов.
Так, в примере, приведенном ниже, для получения ответа необходимо сначала перевести температуру плавления в градусы Цельсия (или температуру кипения — в кельвины), а затем сравнить.

Пример. В таблице приведены температуры плавления и кипения некоторых веществ:
Вещество Температура кипения Вещество Температура кипения и плавления
Эфир 350С Ртуть 234 К
Спирт 780С Нафталин 353 К

Выберите верное утверждение.
  1. Температура плавления ртути больше температуры кипения эфира.
  2. Температуры кипения спирта меньше температуры плавления ртути.
  3. Температура кипения спирта больше температуры плавления нафталина.
  4. Температура кипения эфира меньше температуры плавления нафталина.
К сожалению, невнимательность к обозначению единиц приводит зачастую к неверным ответам. Особенно это проявляется в заданиях по термодинамике на определение КПД теплового двигателя, где в формуле необходимо использовать температуру и в кельвинах.

Практически в каждом экзаменационном варианте встречаются вопросы, которые в той или иной степени проверяют понимание изопроцессов в идеальном газа.
Самыми сложными здесь оказываются следующие типы вопросов:
А) Узнавание изопроцесса по описанию. Например, «воздушный пузырек поднимается со дна равномерно прогретого водоема». Здесь не меняется температура воды, а значит, и воздуха в пузырьке, давление воды уменьшается, объем пузырька увеличивается, а значит, речь идет об изотермическом процессе. Если в тексте задач встречаются слова «газ в закрытом сосуде», то описывается изохорный процесс, а если газ находится в открытом сосуде при атмосферном давлении, то — об изобарном.

Б) Преобразование графиков изопроцессов из одной системы координат в другую или чтение графиков, которые напрямую не отражают изопроцессов. Например: «В сосуде, закрытом поршнем, находится идеальный газ. График зависимости давления газа от температуры при изменении его состояния представлен на рисунке. Какому состоянию газа соответствует наименьшее значение объема?»

Если провести изохоры, проходящие через точки А, В, С и D, то изохора, проходящая через точку А, соответствует наименьшему значению объема. Это видно из выражения: V = νRT/p, вытекающего из уравнения Менделеева — Клапейрона. Чем больше угол наклона изохоры к оси температуры, тем меньше объем газа.

В заданиях, проверяющих основное уравнение МКТ и уравнение Менделеева-Клапейрона, обычно используются расчеты, и здесь нельзя забывать пользоваться справочными таблицами, приведенными в начале варианта.
Например, при выполнении задания «В баллоне объемом 1,66 мз находится 2 кг азота при давлении 105Па. Какова температура этого газа?» из таблицы необходимо взять данные о значениях универсальной газовой постоянной и молярной массе азота.

Обратите внимание на то, что числа в таких заданиях обычно подобраны таким образом, чтобы максимально «сокращаться» при расчетах. Не стоит забывать о том, что если в задании приведена не масса, а количество вещества, то задание существенно упрощается и становится устным. Например, «Водород в количестве вещества 3 моль находится в сосуде при комнатной температуре и давлении р. Каким будет давление кислорода, взятого в количестве вещества 3 моль, в том же сосуде и при той же температуре?». Сразу ясно, что давление будет тем же.

« Все материалы »