Тест «Температура и тепловое равновесие»
Температура. Энергия теплового движения молекул
Теория.
Тепловое движение – это хаотичное движение молекул вещества.
В тепловом движении участвуют все молекулы вещества, поэтому с изменением характера теплового движения изменяется и состояние вещества, его свойства. Так, при повышении температуры вода закипает, превращаясь в пар. Если понижать температуру, вода замерзает и из жидкости превращается в твёрдое тело.
Температура – скалярная физическая величина, которая характеризует степень нагретости тела.
Температура является мерой интенсивности теплового движения молекул и характеризует состояние теплового равновесия системы макроскопических тел: все тела системы, находящиеся друг с другом в тепловом равновесии, имеют одну и ту же температуру.
Температуру измеряют термометром. В любом термометре используется изменение какого-либо макроскопического параметра в зависимости от изменения температуры.
Единицей измерения температуры в системе единиц СИ является градус Кельвина (К). Формула перехода от шкалы Цельсия к шкале температур Кельвина (абсолютной шкале) имеет вид:
T = t + 273,
где температура по шкале Цельсия.
Минимальной температуре соответствует нуль по абсолютной шкале. При абсолютном нуле тепловое движение молекул прекращается.
Чем выше температура тела, тем больше скорости теплового движения молекул, а, следовательно, тем большей энергией обладают молекулы тела. Таким образом, температура служит мерой кинетической энергии теплового движения молекул.
|
|
|
Средняя квадратичная скорость движения молекул вычисляется по формуле:
υ² = 
где k - постоянная Больцмана, k = 1,38 ⋅ 
Дж/К.
Средняя кинетическая энергия движения одной молекулы:
E = 
= 
Физический смысл постоянной Больцмана заключается в том, что эта постоянная определяет связь между температурой вещества и энергией теплового движения молекул этого вещества.
Важно отметить, что средняя энергия теплового движения молекул зависит только от температуры газа. При данной температуре средняя кинетическая энергия поступательного хаотического движения молекул не зависит ни от химического состава газа, ни от массы молекул, ни от давления газа, ни от объема, занимаемого газом.
Практика.
Примеры решения задач:
ПРИМЕР 1: При какой температуре средняя кинетическая энергия поступательного молекул газа равна 6,21⋅ 
Дж?
Дано: Решение:
E = 6,21⋅ Дж Средняя кинетическая энергия поступательного
k =1,38⋅ Дж/К движения молекулы:
| t - ? |
E = 
kT, отсюда T = 
;
Т = 
= 3⋅ 
= 300 К;
|
|
|
t = T - 273° = 27° C.
Ответ. 27°С.
| Дано:
E = 6,21⋅ Дж
k =1,38⋅ Дж/К
| Решение: Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы: «E» = Т = t = T - 273° = 27° C. Ответ. 27°С. |
| t - ? |
ПРИМЕР 2: При какой температуре средняя кинетическая энергия молекул одноатомного газа будет в 2 раза больше, чем при температуре - 73°С?
Дано:
 = - 73°C = 200 К
| Решение: Средняя кинетическая энергия поступательного
Таким образом: Ответ. 127°C. |
 - ?
|
движения молекулы: E = 
Соотношение температур газа:
= 
⋅ 
= 
, отсюда 
= 
= 
= 2 
= 
- 273° = 2⋅200 – 273 = 127°C.ПРИМЕР 3: Определить среднюю кинетическую энергию и концентрацию молекул одноатомного газа при температуре 290К и давлении 0,83 МПа.
| Дано: Т = 290 К р = 0,8 МПа | СИ:
8⋅  Па
| Решение: Средняя кинетическая энергия:
n = n = Ответ. 6⋅ |
| Е - ? n - ? |
Е = 
= 
= 600,3⋅ 
Основное уравнение МКТ: р = 
nE, отсюда
= 3p 
= 
;
= 0,019 
≈2⋅ 
; 2⋅ 
ПРИМЕР 4: Найти температуру газа при давлении 100 кПа и концентрации молекул 
.
|
|
|
Дано:
р = 
| СИ:
Па
| Решение: Средняя кинетическая энергия: Е = Основное уравнение МКТ: р = Т = Ответ. 725 К. |
| Т - ? |
;
= 
= 724,63 
725 К.
Контроль.
Тест «Температура и тепловое равновесие»
1. Температура – это физическая величина, характеризующая:
а) степень нагретости тела
б) способность тел совершать работу
в) разные состояния тела
2. Единица измерения температуры:
а) паскаль б) джоуль в) градус Цельсия
3. Температура тела зависит от:
а) его внутреннего строения б) скорости движения его молекул в) плотности его вещества
4. Чем отличаются молекулы горячего чая от молекул этого же чая, когда он остыл:
а) скоростью движения б) размером в) числом атомов в них
5. При какой температуре тела участвуют в тепловом движении:
а) при любой температуре б) при комнатной температуре
|
|
|
в) при высокой температуре
6. Диффузия происходит быстрее, если:
а) движение молекул замедляется
б) скорость движения молекул увеличивается
в) движение молекул прекращается
7. Чем тёплая вода отличается от холодной:
а) скоростью движения молекул б) строением молекул в) прозрачностью
8. В отсутствии теплопередачи объем газа увеличился. При этом:
а) температура и внутренняя энергия газа увеличились
б) температура и внутренняя энергия газа уменьшились в) температура газа уменьшилась, а внутренняя энергия не изменилась
9. Равновесие, достигаемое в системе при условии, что температура становится постоянной:
а) физическое равновесие б) тепловое равновесие
в) химическое равновесие
10. В состоянии теплового равновесия объем, давление могут быть:
а) различными б) одинаковыми в) и то, и другое
11. Тепловое равновесие с течением времени устанавливается между любыми телами, имеющими различную:
а) площадь б) массу в) температуру
12. Величины, характеризующие состояние макроскопических тел без учета их молекулярного строения, называются:
а) микроскопическими параметрами
б) макроскопическими параметрами
в) макроскопическими связями
13. Параметр состояния, характеризующий макроскопическую систему в состоянии термодинамического равновесия:
а) абсолютная температура
б) переменная температура
в) постоянная температура
14. Абсолютный нуль температуры расположен на этой отметке ниже нуля температуры по шкале Цельсия:
а) 273,15 °С б) 173,15 °С в) 373,15 °С
15. По представлениям классической физики при абсолютном нуле температур энергия теплового (хаотического) движения молекул и атомов вещества:
а) равна 0,5 °С б) равна нулю в) равна 1 °С
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 482; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!