Termtud

Ceasul 6 - Legea lui Arhimede

Conform legii lui Arhimede, corpurile scufundate în lichid sunt supuse la două forțe, pe de o parte, acționând în jos. gravitatie (greutate, greutate, presiune barometrică, presiune hidrostatică), pe de o parte, și o creștere. Plutire.

Dacă forța de greutate este mai mare decât forța de flotabilitate a corpului înmuiată în lichid se scufundă.
Dacă cele două forțe se echilibrează reciproc, atunci corpul plutitoare.
Dacă flotabilitatea este mai mare decât forța de greutate, atunci corpul înoată.

Conform legii lui Arhimede, fiecare corp scufundat într-un lichid sau gaz este supus unei flotabilități egale cu greutatea lichidului sau gazului deplasat de corp.

Acest lucru este valabil și pentru corpurile cufundate în gaz.

Sarcini PLUS
1. Căutați viața și opera lui Arhimede. Ex: ITT.

CERINŢĂ:
Legea lui Arhimede
Concepte: gravitație, flotabilitate, coborâre, plutire, înot.

TUTORIAL INTERACTIV/DIGITAL:
TTKO - Flotabilitate, înot, plutire, xx

O altă poveste AICI, de la 9.05

7. Ceas - Legea unificată a gazelor

Ați aflat despre asta înainte:

1. care este relația dintre volumul și temperatura gazelor la presiune constantă (izobar), Legea lui Gay-Lussac I V1/T1 = V2/T2
2. care este relația dintre temperatura și presiunea gazelor la un volum constant (izocor) Gay-Lussac II. legea lui p1/T1 = p2/T2

Astăzi puteți afla despre încă două schimbări de stare.

Schimbarea stării gazelor la temperatură constantă (izotermă)

Cum se schimbă presiunea aerului în balonul (sigilat) atunci când încercați să îl comprimați?
Cum se schimbă presiunea din piston cu capătul pistonului atunci când pistonul este scos afară?

În ambele cazuri, temperatura a fost constantă și a fost ușor de observat că presiunea a crescut odată cu scăderea volumului (compresia balonului), în timp ce presiunea a scăzut odată cu creșterea volumului (seringa). Relația dintre cei doi indicatori de stare Boyle-Mariotte se numește lege și poate fi scris astfel:

p1 x V1 = p2 x V2

Legea unificată a gazelor/ecuația generală a stării gazelor

În cele din urmă, luați în considerare relațiile dintre cei trei indicatori de stare învățați (volum, presiune, temperatură). Asta este legea unificată a gazelor descrie, care poate fi scris astfel:

Derivația ecuației poate fi vizualizată AICI.

Se poate vedea din ecuația că

Relația se aplică de fapt gazelor ideale, care au fost discutate anterior. Gazul ideal ar trebui considerat ca un model teoretic al gazelor reale, al cărui avantaj este că gazele reale pot fi descrise matematic și cu o precizie suficientă în marea majoritate a cazurilor.

Continuând linia de gândire, ar trebui să ne gândim cum poate fi exprimată această constantă.

Pentru derivare, să presupunem că acesta este un gaz într-un vas închis, a cărui presiune, volum și temperatură au relația de mai sus. Este ușor de văzut că, dacă ne imaginăm un gaz într-un vas închis, masa gazului este, de asemenea, constantă (neschimbată), dar ați aflat, de asemenea, că substanțele pot fi caracterizate nu numai prin masa lor, ci și prin cantitatea lor de material, sau printr-o cantitate constantă de material.). Unitatea de măsură a cantității de material (semn: n) este alunița (alunița). 1 mol este cantitatea de material care conține 6x1023 particule. De asemenea, ați aflat că volumul de 1 mol de gaz normal (presiunea atmosferică și 0 Celsius) este de 22,41 dm3 = 22414 cm3. Deci:

p = 101325 Pa (presiune atmosferică)
V = 0,022414 m3
T = 273 K

Fiți conștienți de unitățile anterioare! Presiunea trece, volumul este cubic, temperatura este Kelvin. Înlocuit în următoarea ecuație:

Acest așa-numit constantă de gaz universală sau generală, simbol: R.

Apoi, aceste cinci date trebuie exprimate într-o singură ecuație: presiune, volum, temperatură, cantitate de material, constantă de gaz. Se pare că:

O derivare detaliată poate fi găsită în Tk. La pagina 31, precum și AICI.

CERINŢĂ:
Legea Boyle-Mariotte
United Gas Act
Ecuația condițiilor pentru gazele ideale
Concepte: constantă universală de gaz, stare normală

Sarcină PLUS:
Aruncați o privire la viața și opera lui Robert Boyle și Edmé Mariotte!

8. Ceas - Sarcini de calcul

Exerciții privind legile gazelor

9. Ceas - Interpretare moleculară a schimbării stării gazelor, a energiei interne, prima lege a termodinamicii

Pentru a rezuma, am învățat totul despre gaze până acum și ne-am completat cunoștințele!

Substanțele gazoase umple spațiul disponibil, așa-numita constantă. mișcare de căldură dezordonatăSe efectuează t, timp în care se ciocnesc între ele și cu peretele vasului. Această mișcare Mișcarea lui Brownnumit si. Coliziunea particulelor de gaz (atom, moleculă) cu peretele vasului are ca rezultat presiunea gazului. Această presiune este mai mare 1. cu cât este mai mare rata de mișcare a căldurii dezordonate, 2. cu atât este mai mare numărul de particule dintr-un volum dat. O relație poate fi găsită între temperatură și viteza particulelor, cu cât temperatura este mai mare, cu atât este mai mare viteza medie a particulelor și, astfel, presiunea gazului dat.

Se poate afirma, de asemenea, că dacă două gaze diferite sunt „combinate”, atunci acestea se amestecă spontan, aceasta difuzienumit. Acest lucru este valabil și pentru anumite lichide.

- la o temperatură constantă (izotermă) o scădere a volumului are ca rezultat o creștere a densității particulelor, ceea ce crește presiunea.
- la volum constant (izocor) pe măsură ce temperatura crește, viteza medie a particulelor crește, astfel crește și presiunea gazului.
- la presiune constantă (izobar) o scădere a volumului are ca rezultat o creștere a densității particulelor, particulele se ciocnesc mai frecvent, ceea ce duce la o creștere a temperaturii.

Mișcarea termică a particulelor de gaz în repaus se numește gaz energie internaA. Această energie internă este de fapt suma energiilor cinetice rezultate din mișcarea dezordonată a particulelor.

Energia internă este interpretată pentru gazele ideale menționate deja, care sunt:

- particulele sale sunt asemănătoare punctelor,
- particulele sale fac o mișcare dezordonată,
- particulele sale se ciocnesc rezistent între ele și cu peretele vasului.

Deoarece energia internă a gazelor rezultă din mișcarea particulelor, creșterea mișcării (viteza medie) a particulelor duce la o creștere a energiei interne.

Ce metode pot fi utilizate pentru a crește viteza medie a particulelor? Există două opțiuni:

- prin creșterea temperaturii, așa-numita. interacțiunea termică
- prin reducerea volumului (compresie)

În timpul interacțiunii termice, căldura este transferată la sistem, mai precis cantitatea de căldurăet (notat cu Q).
Și în timpul compresiei (interacțiune mecanică) muncăt (notat cu: W) pe sistem.

Procesele pot fi, de asemenea, inversate, adică energia internă a gazului scade în timpul disipării căldurii, în timp ce atunci când energia internă scade, activitatea asupra gazului este negativă, adică gazul face lucrarea.

Reamintind legea conservării energiei, se poate afirma că schimbarea energiei interne a gazelor este egală cu suma cantității de căldură și a cantității de muncă:

Acest termodinamica I. teoremae.

CERINŢĂ:
Caracteristicile gazelor ideale.
Concepte: energie internă, mișcare browniană, difuzie, interacțiune termică, termodinamică I. lege.