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.
- Температура плавления ртути больше температуры кипения эфира.
- Температуры кипения спирта меньше температуры плавления ртути.
- Температура кипения спирта больше температуры плавления нафталина.
- Температура кипения эфира меньше температуры плавления нафталина.
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?»
![](http://fizikahelp.ru/images/mkt.jpg)
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.