Презентация "Скорость молекул газа" по физике – проект, доклад

Измерение скоростей молекул газа

?

Идеальный и реальный газ

Расстояния >>размеров молекул (материальные точки). Взаимодействием молекул пренебрегаем: взаимодействуют при столкновении, Ек >>Ер.

Повторение

Давление газа р в МКТ

Для чего используют данную модель ?

График? 0 t р0 р динамометр

Идеальный газ

1. Идеальным газом называется… Модель реального газа, где молекулы газа рассматривают как материальные точки, взаимодействие между которыми происходит только при столкновении. 2. Объясните своими словами содержание понятия «идеальный газ». 3. При каких условиях реальный газ можно заменить моделью «идеальный газ»? 4. При каких условиях реальный газ нельзя считать идеальным? Подсказка: концентрация, давление, температура. 5. Будут ли различаться физические свойства различных разреженных газов, если к ним применима одна и та же модель –идеальный газ?

Сила притяжения

Сила отталкивания

ИТОГО: Сила взаимодействия

Применимы ли такие графики при рассмотрении идеального газа?

Скорость молекул

1. В какой ёмкости температура выше? 2. Одинаковы ли скорости молекул: а) в разных сосудах; б)в одном и том же сосуде?

30ºС 8ºС

Распределение молекул по скоростям .

ν

Число молекул на единичный интервал скоростей

(для разных температур)

Как изменится график при повышении температуры?

СПРАВКА Такое распределение справедливо для массовых процессов, характеризующихся внутренней хаотичностью: распределение людей по умственным и физическим способностям, материальному достатку, по росту, возрасту работающих, политическим пристрастиям на выборах (на графике отдельные точки), распределение одинаковых снарядов по дальности полёта при равных условиях. Статистика!

Средняя скорость теплового движения молекул

При 0ºС для молекул азота для молекул водорода

Выведем формулу, по которой это было вычислено:

Ек= Е=

Средняя квадратичная скорость

Внимание! Вопрос!

1. Средние скорости молекул превышают скорость звука и достигают сотен м/с. Почему же запах духов в комнате из одного угла в другой распространяется достаточно медленно (порядка десятков секунд)? 2. Как изменится средняя квадратичная скорость движения молекул при увеличении температуры в 4 раза? 3. Какие молекулы в атмосфере движутся быстрее: молекулы азота или молекулы кислорода?

4 2

4. Во ск. раз υкв молекул О2 меньше, чем у Н2? Температуры одинаковы.

М/NА

Как измерить скорости молекул газа

Конструируем установку

Скорости молекул разные!

Линия прицеливания

Пуля Стрела s t-? ПОДСКАЗКА

Принцип опыта по определению скоростей молекул

Молекул много, они очень малы. Следовательно, мишень не должна быстро уехать. Как сделать так, чтобы мишень всё время была перед стрелками, но при этом место попада-ния зависело от скорости «снаряда»?

Опыт Штерна,1920г.

Место попадания самых быстрых молекул Распределение молекул по скоростям Самые медленные молекулы

Стеклянный колпак Внешний цилиндр Внутренний цилиндр Щель Металлическая нить (платина)

6. Полая ось 7. Контактные кольца 8. Слой серебра

5 3

СПРАВКА: Коаксиальные цилиндры имеют общую ось.

Выведем формулу для средней скорости атомов

RВ RА φ

1. Почему в опыте Штерна полоска серебра: а) смещена; б) размыта по краям; в) неоднородна по толщине? 2. При вращении прибора Штерна с частотой 45 сˉ¹ среднее смещение полоски серебра, обусловлен-ное вращением, составляло 1,12 см. Радиусы внутреннего и внешнего цилиндров равны 1,2 и 16 см. Найти среднюю квадратичную скорость атомов серебра из данных опыта и сравнить её с теоретическим значением, если температура накала платиновой нити равна 1500 К.

R=8,31 Дж/(моль∙К)

ОТВЕТЫ: 598 м/с ; 588 м/с

*3. Какой скоростью обладала молекула паров серебра, если её угловое смещение в опыте Штерна составляло 5,4º при частоте вращения прибора 150 сˉ¹ ? Расстояние между внутренним и внешним цилиндрами равно 2 см.

ОТВЕТ:200 м/с

Объясните, а как действует эта установка?

Через прорези проходят частицы со скоростями υ+Δυ . Для того чтобы частица попала на детектор, она должна успеть за время t =α/ω пройти путь ℓ. υ=ℓ/t=ℓω/α

Щели формируют пучок. Диски с прорезями сортируют молекулы по скоростям. Угол между прорезями =α.

1. Для чего в данном опыте используются вращающиеся диски? 2. Докажите, что не существует преимущественного направления скорости молекул идеального газа.

υ=ℓ/t=ℓω/α

3. Угол между прорезями во вращающихся дисках в опыте Штерна (№2) составляет 90º. Прорезь образует угол 2º. Средняя скорость частиц, попадающих в вакуумную камеру 450 м/с. В каком интервале скоростей детектор фиксирует частицы?

Расстояние между дисками ℓ и угловая скорость их вращения

88º ≤α2≤ 92º ОТВЕТ: (450±10)м/с не изменяются. =>

ЕГЭ

1. Учительница вошла в класс. Ученик, сидящий на последней парте почувствовал запах её духов через 10 с. Скорость распространения запаха в комнате определяется, в основном скоростью испарения; диффузии; броуновского движения; конвекционного переноса воздуха

2. На рисунках I, II, III приведены зависимости силы взаимодействия между молекулами от расстояния между ними. Какая зависимость соот-ветствует реальному газу?

I; 2) II; 3) III; 4) Ни одна из зависимостей

F r II I III

В эксперименте получены данные, что при заданной температуре молекулы можно разбить на три группы, обладающие разными скоростями, и распределение по группам представляется в виде диаграммы. Считая, что в каждой группе молекулы движутся со скоростью, соответству-ющей середине интервала скоростей, оцените среднюю квадратичную скорость всех молекул. 1) 552 м/с; 2)600 м/с; 3) 663м/с; 4)1000м/с

0- 400 м/с 400- 800 м/с 800-1200 м/с

25% 50% 25%

υ²=(200² ∙ 0,25 + 600² ∙ 0,5 + 1000² ∙0,25):1

Предварительные вопросы: Как вы рассчитаете средний возраст членов вашей семьи? Как вы будете вычислять средний возраст учеников в классе, если их можно разбить на 3 возрастные группы: 15, 16 и 17 лет?

4. Воздух в комнате состоит из смеси газов: кислорода, углекислого газа, паров воды и др. Какие из физических параметров этих газов обязательно одинаковы при тепловом равновесии? 1)температура; 2)парциальное давление (давление каждого газа в отдельности); 3)концентрация; 4)средний квадрат скорости теплового движения

Использованная литература

1.Пурышева Н.С. и др. Физика. Рабочая тетрадь для 10 класса. – М.: Открытый мир, 1997. – 160 с. 2. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н.Н. Физика -10. –М.: Просвещение, 2011. 3. Касьянов В.А. Физика -10.- М.: Дрофа, 2005. 4. Орлов В.А. ЕГЭ-2008. Физика. –М.: Интеллект-Центр, 2007. 5. Рымкевич А. П. Сборник задач по физике. 10-11 кл. – М.: Дрофа, 2002.

Печатать плакат

Электронное приложение к ж. «Физика» ИД «1 сентября», №11/11