Энергия движения молекул газа в запаянном сосуде

Чем объясняется уменьшение давления газа в запаянном сосуде

Одним из подтверждений положения молекулярно-кинетической теории строения вещества о том, что частицы вещества хаотично движутся, может служить:

A. Возможность испарения жидкости при любой температуре.

Б. Зависимость давления столба жидкости от глубины.

B. Выталкивание из жидкости погруженных в нее тел.

Какие из утверждений правильны?

Из приведенных утверждений только утверждение А может служить одним из подтверждений положения молекулярно-кинетической теории о том, что частицы вещества хаотично движутся., поскольку испарение представляет собой вылет особо быстрых молекул с поверхности вещества, что возможно при любой температуре. Зависимость давления столба жидкости от глубины и выталкивание из жидкости погруженных в нее тел является следствием наличия силы тяжести, действующей на жидкость.

Добрый день, Алексей!

Свидетельством того, что молекулы хаотически движутся является и то, что тела тонут или всплывают.

Проделаем такой опыт. Возьмем сосуд. На его дно кладем кусок пенопласта, насыпаем в сосуд просо и сверху положим кусок железа. Если сосуд будет неподвижен, то наши тела останутся на своих местах. но как только мы заставив сосуд вибрировать крупинки проса будут двигаться хаотически, и пенопласт всплывет, а железо тонет.

Интересная модель. Однако причина всплывания все же в наличие гравитации, а не в хаотическом движении.

Эта модель описана в учебнике физики для основной школы Кривченко И.В.. И приводится она там как доказательство хаотичности движения молекул.

И это так, Без хаотического движения (если сосуд с просом неподвижен) несмотря на гравитацию кусок железа в просе не тонет, пенопласт не всплывает.

И, наконец, неужели Вы поставите двойку ученику, если он учился по учебнику Кривченко И.В., допущенного Министерством образования.

К сожалению, ничего не могу сказать по поводу качества учебника физики для основной школы Кривченко И.В., ни разу его не видел. Не буду также возражать, что если не трясти эту кастрюлю с просом, пенопластом и железом, то все будет оставаться на своих местах. Скажу следующее:

1) в пункте В данной задачи подразумевается всплывание макрообъектов под действием выталкивающей силы, а, как известно, в невесомости закон Архимеда не работает, хотя хаотичное движение молекул не прекращается;

2) если все же говорить о броуновском движении (я так понял, что Вы при помощи пенопласта и кусочков металла в просе моделируете именно этот процесс), то все-таки именно наличие выделенного гравитацией направления приводит к расслоению. Уравнение Фоккера-Планка однозначно приводит к равнораспределению броуновских частиц по координате в однородном пространстве. Ежели есть сила тяжести, мы получим распределение Больцмана.

Чем можно объяснить, что через некоторое время после открытия в комнате флакона с духами их запах ощущается по всему помещению?

2) Теплопроводностью стенок флакона

3) Духи могут действовать на рецепторы носа на расстоянии

4) Духи в открытом флаконе испускают излучение, улавливаемое рецепторами носа

При открытии флакона духи начинают испаряться. Молекулы духов за счет диффузии проникают между молекулами воздуха и заполняют собой все пространство комнаты.

Идеальный газ, находящийся в закрытом сосуде, оказывает давление на его стенки. Это объясняется тем что

1) молекулы прилипают к стенкам сосуда

2) идеальный газ имеет большую плотность

3) молекулы газа передают стенкам энергию

4) молекулы газа передают стенкам импульс

Молекулы идеального газа непрерывно ударяются о стенки сосуда, передавая им импульс. По второму закону Ньютона, переданный стенкам сосуда импульс определяет силу воздействия газа на стенки, то есть давление.

так стенки же как были неподвижны, так и остаются, значит они не получили импульс, а получили энергию

Стенки рассматривается как бесконечно тяжелое тело (она получает импульс, но не двигаются). Если, например, одну стенку сосуда заменить на подвижный массивный поршень, то газ начнет своим давлением разгонять поршень, передавая ему импульс.

Если более подробно. В МКТ считается, что молекулы абсолютно упруго ударяются о стенки сосуда. При ударе скорость молекулы изменяет направление, но не изменяет величины, а значит, изменяется импульс молекулы, но не ее кинетическая энергия. «Молекулы+сосуд» образуют замкнутую систему, для них выполняется законы сохранения импульса и энергии. Энергия молекул не изменяется при ударах о стенки, поэтому они не передают им энергии, а вот их импульс изменяется, значит импульс они передают.

При понижении температуры газа в запаянном сосуде давление газа уменьшается. Это уменьшение давления объясняется тем, что

1) уменьшается объём сосуда за счет остывания его стенок

2) уменьшается энергия теплового движения молекул газа

3) уменьшаются размеры молекул газа при его охлаждении

4) уменьшается энергия взаимодействия молекул газа друг с другом

Молекулы газа непрерывно ударяются о стенки сосуда, оказывая на них давление. Чем меньше средняя кинетическая энергия теплового движения молекул, тем медленнее молекулы двигаются и тем меньший импульс передают стенкам сосуда в единицу времени, оказывая тем самым меньшее давление. С другой стороны, температура является мерой энергии теплового движения молекул:

Отсюда заключаем, что при понижении температуры газа в запаянном сосуде давление газа уменьшается вследствие уменьшения энергии теплового движения молекул.

Отвечая на вопрос учителя, Сережа, используя положения МКТ, указал следующие характеристики теплового движения молекул вещества:

A) в веществе каждая молекула движется с присущей ей скоростью, которая не меняется с течением времени;

Б) не бывает резкого изменения по модулю или направлению скорости какой-либо молекулы вещества;

B) среднее число молекул, у которых значение модуля скорости больше 300 м/с, но меньше 350 м/с, не меняется с течением времени;

Г) среднее значение модуля скоростей всех молекул вещества не меняется с течением времени.

Какие из этих признаков Сережа указал правильно (считая, что температура вещества постоянна)?

Согласно молекулярно-кинетической теории все тела состоят из частиц (молекул, атомов, ионов), находящихся в непрерывном хаотическом движении; при этом частицы взаимодействуют друг с другом путём абсолютно упругих столкновений. Таким образом утверждения А и Б Сережи явно ошибочны. При столкновениях скорости частиц меняются, и происходит это резко, как при ударах бильярдных шаров. С другой стороны, при фиксированной температуре, газ приходит в состояние теплового равновесия. При этом вероятностное распределение частиц по скоростям перестает меняться, в частности, среднее число молекул, у которых значение модуля скорости больше 300 м/с, но меньше 350 м/с, не меняется с течением времени. По аналогичным причинам, не изменяется также и среднее значение модуля скоростей всех частиц вещества. Верными характеристиками теплового движения молекул вещества являются В и Г.

Источник

Чем объясняется уменьшение давления газа в запаянном сосуде

На рисунке показан график зависимости давления некоторой массы идеального газа от температуры при постоянном объеме. Какой температуре соответствует точка А?

Идеальный газ при постоянном объеме подчиняется закону Шарля, согласно которому

где T — абсолютная температура. Следовательно, если продолжать закон в область низких температур, получаем, что нулевому давлению идеального газа соответствует нуль абсолютной температуры. Таким образом, точке А соответствует температура 0 K.

здравствуйте! а разве не 0 С? т.к абсцисса такова.

Из графика видно, что при температуре

газ имеет ненулевое давление, график пересекает вертикальную точку не в нуле. Если переписать закон Шарля так, чтобы температура измерялась в градусах Цельсия, он приобретет вид:

Это как раз уравнение прямой, имеющей корень при температуре

. Если перейти назад в Кельвины, получим температуру в 1 К.

Добрый день. Тогда правильный ответ 1. Поскольку абсолютный ноль по шкале Цельсия = -273,15 градусов Цельсия.

Первый вариант ответа неправильный, так как там вообще написана абсурдная величина: отрицательная абсолютная температура, такого не бывает.

Кроме того имейте в виду, что в ЕГЭ по физике принято считать, что абсолютному нулю соответствует температура

. Именно такое числовое значение указано в справочнике в начале варианта.

я извиняюсь за уже третий вопрос по этой задаче, (хотя для меня он первый), но разве можно делить на нуль? и разве можно достичь этого нуля?

Газовые законы для идеального газа, конечно, справедливы только при достаточно больших температурах, когда верны предположения о модели идеального газа. Поэтому в область низких температур линия продолжена пунктиром. Точка пересечения этого пунктира с осью температур действительно отмечает абсолютный нуль, который недостижим. В реальности, конечно, по мере снижения температуры газ в какой-то момент превратится в жидкость, и там будет уже совсем другое уравнение состояния.

При повышении температуры газа в запаянном сосуде давление газа увеличивается. Это изменение давления объясняется тем, что

1) увеличивается объем сосуда за счет нагревания его стенок

2) увеличивается энергия теплового движения молекул газа

3) увеличиваются размеры молекул газа при его нагревании

4) увеличивается энергия взаимодействия молекул газа друг с другом

Молекулы газа непрерывно ударяются о стенки сосуда, оказывая на них давление. Чем больше средняя кинетическая энергия теплового движения молекул, тем быстрее молекулы двигаются и тем больший импульс передают стенкам сосуда в единицу времени, оказывая тем самым большее давление. С другой стороны, температура является мерой энергии теплового движения молекул:

Отсюда заключаем, что при повышении температуры газа в запаянном сосуде давление газа увеличивается вследствие увеличения энергии теплового движения молекул.

Источник

Тема урока: «Давление газа». 7-й класс

Класс: 7

Презентация к уроку

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Учебник «Физика. 7 кл.» А.В. Перышкин – М. : Дрофа, 2011 г.

Тип урока: комбинированный на основе исследовательской деятельности.

Цели:

• установить причину существования давления в газах с точки зрения молекулярного строения вещества;
• выяснить:
• от чего зависит давление газа
• как можно его изменить.

Задачи:

• сформировать знания о давлении газа и природе возникновения давления на стенки сосуда, в котором находится газ;
• сформировать умение объяснять давление газа на основе учения о движении молекул, зависимости давления от объема при постоянной массе и температуре, а также и при изменении температуры;
• развить общеучебные знания и умения: наблюдать, делать выводы;
• способствовать привитию интереса к предмету, развития внимания, научного и логического мышления учащихся.

Оборудование и материалы к уроку: компьютер, экран, мультимедиапроектор, презентация к уроку, колба с пробкой, штатив, спиртовка, шприц, воздушный шар, пластиковая бутылка с пробкой.

План урока:

1. Проверка домашнего задания.
2. Актуализация знаний.
3. Объяснение нового материала.
4. Закрепление пройденного материала на уроке.
5. Итог урока. Домашнее задание.

Я предпочитаю то, что можно увидеть, услышать и изучить. (Гераклит) (Слайд 2)

– Это девиз нашего урока

– На прошлых уроках мы с вами узнали о давлении твердых тел, от каких физических величин зависит давление.

1. Повторение пройденного материала

1. Что такое давление?
2. От чего зависит давление твердого тела?
3. Как давление зависит от силы, приложенной перпендикулярно опоре? Каков характер этой зависимости?
4. Как давление зависит от площади опоры? Каков характер этой зависимости?
5. В чем причина давления твердого тела на опору?

Качественная задача.

Одинаковы ли силы, действующие на опору, и давление в обоих случаях? Почему?

Проверка знаний. Тестирование (проверка и взаимопроверка)

Тест

1. Физическая величина, имеющая размерность паскаль (Па), называется:

а) сила; б) масса; в) давление; г) плотность.

2. Силу давления увеличили в 2 раза. Как изменится давление?

а) уменьшится в 2 раза; б) останется прежним; в) увеличится в 4 раза; г) увеличится в 2 раза.

3. Давление можно рассчитать по формуле:

4. Какое давление на пол оказывает ковёр весом 200 Н, площадью 4 м 2 ?

а) 50 Па; б) 5 Па; в) 800Па; г) 80 Па.

5. Два тела равного веса поставлены на стол. Одинаковое ли давление они производят на стол?

2. Актуализация знаний (в форме беседы)

– Почему воздушные шары и мыльные пузыри круглые?
Учащиеся надувают воздушные шары.
– Чем мы заполнили шары? (Воздухом) Чем еще можно заполнить шары? (Газами)
– Предлагаю сжать шары. Что вам мешает сжать шары? Что действует на оболочку шара?
– Возьмите пластиковые бутылки, закройте пробкой и попробуйте сжать.
– О чем пойдет речь на уроке?

– Тема урока: Давление газа

3. Объяснение нового материала

Газы, в отличии от твёрдых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором находятся.
Стремясь расшириться, газ оказывает давление на стенки, дно и крышку любого тела, с которым он соприкасается.
(Слайд 9) Картинки стальных баллонов, в которых находится газ; камеры автомобильной шины; мяча
Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твердого тела на опору.

Вывод: давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.
Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см 2 за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, оно и создает давление газа.
Учащиеся самостоятельно работают с учебником. Читают опыт с резиновым шаром под колоколом. Как объяснить этот опыт? (стр.83 рис. 91)

Учащиеся объясняют опыт.

(Слайд 11) Просмотр видеофрагмента с объяснением опыта для закрепления материала.

(Слайд 12) Минутка отдыха. Зарядка для глаз.

«Ощущение тайны – наиболее прекрасное из доступных нам переживаний. Именно это чувство стоит у колыбели настоящей науки».

(Слайд 14) ИМЕЮТ ЛИ ГАЗЫ ОБЪЁМ? ЛЕГКО ЛИ ИЗМЕНИТЬ ОБЪЁМ ГАЗОВ? ЗАНИМАЮТ ЛИ ГАЗЫ ВЕСЬ ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЙ ИМ ОБЪЁМ? ПОЧЕМУ?ПОЧЕМУ? ИМЕЮТ ЛИ ГАЗЫ ПОСТОЯННЫЙ ОБЪЁМ И СОБСТВЕННУЮ ФОРМУ? ПОЧЕМУ?

(Слайд 15) У учащихся сделаны модели из шприцов. Выполнение опыта.
Учащиеся делают вывод: при уменьшении объёма газа его давление увеличивается, а при увеличении объёма давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

(Слайд 16) Опыт с колбой

– Как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объеме?
При нагревании давление газа в колбе будет постепенно возрастать до тех пор, пока пробка не вылетит из склянки.
Учащиеся делают вывод: давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа,при условии, что масса газа и объём не изменяются. (Слайд 17)

Газы, заключенные в сосуде, можно сжимать или сдавливать, уменьшая при этом их объем. Сжатый газ равномерно распределяется во всех направлениях. Чем сильнее вы сжимаете газ, тем выше будет его давление.
Учащиеся делают вывод: давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда

4. Закрепление пройденного материала на уроке.

(Слайд 18) Подумай-ка

– Что происходит с молекулами газа при уменьшении объёма сосуда, в котором находится газ?

• молекулы начинают быстрее двигаться,
• молекулы начинают медленнее двигаться,
• среднее расстояние между молекулами газа уменьшается,
• среднее расстояние между молекулами газа увеличивается.

(Слайд 19) Сравни-ка свои ответы

1. Чем вызвано давление газа?
2. Почему давление газа увеличивается при его сжатии и уменьшается при расширении?
3. Когда давление газа больше: в холодном или горячем состоянии? Почему?

Ответ 1. Давление газа вызвано ударами молекул газа о стенки сосуда или о помещенное в газ тело
Ответ 2. При сжатии плотность газа увеличивается, из-за чего возрастает число ударов молекул о стенки сосуда. Следовательно, увеличивается и давление. При расширении плотность газа уменьшается, что влечет за собой уменьшение числа ударов молекул о стенки сосуда. Поэтому давление газа уменьшается
Ответ 3. Давление газа больше в горячем состоянии. Это связано с тем, что молекулы газа при повышении температуры начинают двигаться быстрее, из-за чего удары их становятся чаще и сильнее.

(Слайд 20) Качественные задачи. (Сборник задач по физике В.И. Лукашик, Е.В.Иванова, Москва «Просвещение» 2007 г. стр. 64)

1. Почему при накачивании воздуха в шину автомобиля с каждым разом становится все труднее двигать ручку насоса?

2. Массы одного и того же газа, находящегося в разных закрытых сосудах при одинаковой температуре, одинаковы. В каком из сосудов давление газа наибольшее? Наименьшее? Ответ объясните

3. Объясните появление вмятины на мяче

Мяч при комнатной температуре

Мяч на снегу в морозный день

Решать загадки можно вечно.
Вселенная ведь бесконечна.
Спасибо всем нам за урок,
А главное, чтоб был он впрок!

Источник