Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНЮВАННЯ 2018 - ФІЗИКА КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА

2. ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ (ГАЗОВІ ЗАКОНИ)

2.3. ЗАКОН ДАЛЬТОНА

Закон Дальтона: тиск суміші газів, які не взаємодіють один з одним хімічно, дорівнює сумі парціальних тисків газів, з яких складається суміш:

p = p1 + p2 +...+ pn.

Парціальний тиск — це тиск, який створював би газ, якби він займав даний об'єм сам.

ПРИКЛАДИ РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ТЕСТОВИХ ЗАВДАНЬ

1. Що з наведених нижче фактів або явищ є найбільш наочним дослідним підтвердженням руху молекул? Укажіть правильне твердження.

А Існування твердих тіл.

Б Виникнення сил пружності у випадку деформації твердих тіл.

В Броунівський рух.

Г Спостерігання атомів і молекул за допомогою електронного мікроскопа.

Обґрунтування вибору відповіді

□ Твердження А є неправильним. Факт існування твердих тіл можна використати для пояснення їхніх властивостей: вони зберігають свій об'єм і форму.

Є два типи твердих тіл — кристалічні й аморфні.

□ Твердження Б є неправильним. Виникнення сил пружності в разі деформації твердих тіл свідчить про взаємодію між молекулами тіла.

□ Твердження В є правильним. На початку XIX ст. англійський ботанік Роберт Броун, спостерігаючи в мікроскоп малесенькі частники пилку рослин, завислі у воді, зробив дивне відкриття. Він виявив, що частинки пилку перебувають у «вічному танці», тобто безупинно хаотично рухаються (див. рисунок).

Тільки наприкінці XIX ст. вчені зрозуміли, що це зумовлено бомбардуванням малих частинок молекулами рідини. Якщо частинка дуже мала, удари молекул по ній із різних боків не компенсують один одного, що й викликає безупинний хаотичний рух частинки. Броунівський рух є дослідним підтвердженням молекулярної будови речовини й руху молекул.

□ Твердження Г є неправильним. Наприкінці XX століття вчені змогли побачити атоми за допомогою електронного мікроскопа. Це спостереження підтверджує лише факт існування молекул і не е дослідним підтвердженням їхнього руху.

Відповідь: В.

2. Що з наведених нижче фактів або явищ є найбільш наочним дослідним підтвердженням взаємодії між молекулами? Укажіть правильне твердження.

А Розтікання олії на поверхні води.

Б Розширення твердих тіл, рідин і газів унаслідок нагрівання.

В Спостерігання атомів і молекул за допомогою електронного мікроскопа.

Г Виникнення сил пружності у випадку деформації твердого тіла.

Обґрунтування вибору відповіді

□ Твердження А є неправильним. Спостерігання розтікання краплинки олії на поверхні води — це найбільш наочне дослідне підтвердження існування атомів і молекул. Однак цей дослід не доводить факту взаємодії між молекулами.

□ Твердження Б є неправильним. Із дослідів і спостережень виходить, що тверді тіла, рідини й гази під час нагрівання розширюються. Молекулярно-кінетична теорія пояснює теплове розширення тіл тим, що зі збільшенням температури збільшується швидкість руху молекул. У результаті збільшується середня відстань між молекулами, відповідно збільшується об'єм тіла.

□ Твердження В є неправильним. На фотографії, зробленій за допомогою спеціального мікроскопа, показано поверхню вістря вольфрамової голки.

Ця фотографія підкреслює факт існування молекул, але не є дослідним підтвердженням існування міжмолекулярної взаємодії.

□ Твердження Г є правильним. Сила пружності виникає в разі деформації тіла, тобто за умови зміни його форми та розмірів. Причиною виникнення сили пружності є взаємодія між молекулами тіла.

Сили взаємодії між молекулами такі, що на малих відстанях молекули відштовхуються, а на великих — притягуються (йдеться про відстані, які можна порівняти із розмірами самих молекул). У недеформованому тілі молекули розташовуються саме на такій відстані одна від одної, коли сили притягання і відштовхування взаємно компенсуються. Але якщо ми розтягуємо або стискаємо тіло, відстані між молекулами збільшуються чи зменшуються, тому починають переважати або сили притягання, або сили відштовхування. У результаті й виникає сила пружності.

Відповідь: Г.

3. Середня квадратична швидкість руху молекул ідеального газу зменшилась у 2 рази, а концентрація не змінилась. Укажіть правильне твердження.

А Тиск газу зменшився більше ніж у 2 рази.

Б Середня кінетична енергія молекул газу зменшилась у 2 рази.

В Абсолютна температура газу не змінилася.

Г Якщо частина газу вийде з посудини, то тиск газу не зміниться.

Обґрунтування вибору відповіді

□ Твердження А є правильним. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу має вигляд:

р = nm0,

де m0 — маса однієї молекули газу, n — концентрація молекул, — середнє значення квадрата швидкості руху молекул. Якщо середня квадратична швидкість руху молекул зменшилась у 2 рази, то тиск газу зменшується в 4 рази.

□ Твердження Б є неправильним. Якщо через позначити середню кінетичну енергію поступального руху молекули, то

= ,

отже, в разі зменшення середньої квадратичної швидкості руху молекул газу у 2 рази середня кінетична енергія молекул газу зменшується в 4 рази.

□ Твердження В є неправильним. Середня кінетична енергія поступального руху молекули = .

З іншого боку, середня кінетична енергія поступального руху молекул пов'язана з абсолютною температурою Т співвідношенням

= kT,

де k — стала Больцмана. Із цих двох формул одержуємо:

= kT, звідки Т = .

Таким чином, у разі зменшення середньої квадратичної швидкості руху молекул газу зменшується й абсолютна температура газу.

□ Твердження Г є неправильним. З основного рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу р = nm0 випливає, що одночасне зменшення концентрації і середньої квадратичної швидкості руху молекул приводить до зменшення тиску газу.

Відповідь: А.

4. На рисунку зображено графік, на якому подано дві ізохори для двох ідеальних газів. Укажіть правильне твердження.

А Якщо ma = mb і гази однакові, то Va > Vb.

Б Якщо Va = Vb і гази однакові, то mа < mb.

В Якщо mа = mb і Va = Vb, то Ма > Мb.

Г Якщо Va = Vb і гази однакові, то mа > mb.

Обґрунтування вибору відповіді

□ Твердження А є неправильним. Переведемо газ із якого-небудь стану 1 (див. рисунок), що лежить на ізохорі а, у стан 2, що лежить на ізохорі b, за допомогою ізобарного процесу. У процесі 1—2 температура газу збільшується, а оскільки в ході ізобарного процесу об'єм газу прямопропорційний абсолютній температурі, то збільшується також об'єм газу.

Отже, ізохорі b відповідає більший об'єм газу, ніж ізохорі а.

Таким чином, ізохорі b, що лежить нижче від ізохори а, відповідає більший об'єм:

Va < Vb.

□ Твердження Б є неправильним. Із рівняння Менделєєва — Клапейрона pV = RT випливає: = .

Тангенс кута нахилу ізохори дорівнює tg = , або tg = .

За умовою завдання

Va = Vb і гази однакові (Ма = Мb), R — універсальна газова стала, тому tg ~ m.

Отже, mа > mb.

□ Твердження В є неправильним. Позначимо через a і b кути нахилу ізохор до осі ОТ, тоді tga = і tgb = (див. обґрунтування твердження Б). За умовою завдання ma= mb і Va = Vb, тому = , тобто tg ~ , Отже, Ма < Мb.

□ Твердження Г є правильним. Із обґрунтувань тверджень Б і В випливає, що = , тобто кут нахилу ізохори пропорційний масі газу. Отже, маса mа більша, ніж маса mb (bа> mb).

Відповідь: Г.

5. Ідеальний газ даної маси переведений зі стану 1 у стан 2, як показано на рисунку. Укажіть правильне твердження.

А Ділянка 1—2 графіка відповідає ізохорному процесові.

Б Ділянка 1—2 графіка відповідає ізотермічному процесові.

В Ділянка і—2 графіка відповідає ізобарному процесові.

Г Тиск газу в стані 1 більший за тиск газу в стані 2.

Обґрунтування вибору відповіді

□ Твердження А є неправильним. Процес 1—2 не може бути ізохорним, бо з графіка видно, що станам 1 і 2 відповідають різні об'єми.

□ Твердження Б є неправильним. Процес 1—2 не може бути ізотермічним, бо з графіка видно, що станам 1 і 2 відповідають різні температури.

□ Твердження В є неправильним. Процес 1—2 не може бути ізобарним, бо ізобари, що відповідають цим станам, різні, тобто змінюється й тиск газу (див. рисунок).

□ Твердження Г є правильним. Ми провели ізобари, що відповідають станам 1 і 2 (див. рисунок до обґрунтування твердження В). Оскільки ці ізобари різні, тиски газу в станах 1 і 2 відрізняються. Більший тиск відповідає тій ізобарі, яка лежить нижче.

Отже, тиск у стані 1 більший, ніж у стані 2. Таким чином, у процесі 1—2 тиск газу зменшується, тобто р1 > р2.

Відповідь: Г.

6. Перевернуту відкриту колбу нагріли, закоркували та опустили у склянку з водою, температура якої дорівнює температурі повітря в кімнаті та становить 20°С. Коли корок вийняли, вода з часом заповнила 25 % об'єму колби. Укажіть правильне твердження.

А Цей процес можна вважати ізохорним.

Б До цього процесу можна застосувати рівняння Клапейрона.

В Унаслідок тиску стовпа води процес не можна вважати ізобарним.

Г Колба нагрілася до температури, більшої за 180 °С.

Обґрунтування вибору відповіді

□ Твердження А є неправильним. Оскільки повітря в колбі охололо й частину колби заповнила вода, то об'єм повітря зменшився, тому ця ситуація не відповідає ізохорному процесові.

□ Твердження Б є правильним. Оскільки повітря з колби не могло вийти, то можна застосувати в цьому випадку об'єднаний газовий закон (для даної маси газу добуток тиску газу і його об'єму, поділений на абсолютну температуру газу, є величиною незмінною):

=

□ Твердження В є неправильним. Тиск повітря в колбі є практично незмінним.

Невеликим збільшенням тиску внаслідок тиску стовпа води можна знехтувати, тому цей процес можна вважати ізобарним.

□ Твердження Г є неправильним. Процес, що відбувається з даною масою газу за незмінного тиску, називають ізобарним. У ході ізобарного процесу змінюються температура та об'єм газу.

У ході ізобарного процесу відношення об'єму даної маси газу до його абсолютної температури залишається незмінним:

= const, якщо р = const. Звідси = , отже, Т1 = Т2 . Відповідно до умови V2 = 0,75V1.

Обчислюємо температуру: Т2 = Т1 = 391 (К).

Звідси t = 118°С, тобто колба нагрілася до температури 118 °С.

Відповідь: Б.

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО РОЗВ'ЯЗАННЯ

1. Установіть відповідність між назвами формул, що стосуються молекулярно-кінетичної теорії, і власне формулами.

1 Основне рівняння МКТ

2 Закон Бойля — Маріотта

3 Закон Шарля

4 Закон Гей-Люссака

A =

Б =

B =

Г p = nm02

Д pV = RT

2. Установіть відповідність між умовами перебігу фізичного процесу і характером зміни параметрів стану газу.

1 Газ нагрівають у циліндрі з рухомим поршнем

2 Газ нагрівають у герметичній посудині

3 Газ стискають за незмінної температури

4 Відбулося витікання газу з балона за незмінної температури

A Тиск газу залежить від концентрації молекул у посудині

Б Тиск газу змінюється обернено пропорційно його об'єму

В Тиск газу змінюється прямо пропорційно його абсолютній температурі

Г Тиск газу змінюється прямо пропорційно його об'єму

Д Об'єм газу змінюється прямо пропорційно його абсолютній температурі

3. Що з наведених нижче явищ або фактів є найбільш наочним дослідним підтвердженням існування атомів і молекул? Укажіть правильне твердження. Обґрунтуйте, чому інші твердження є неправильними.

А Розтікання краплини олії на поверхні води так, що товщина олійної плівки має певне мінімальне значення.

Б Можливість спостерігати атоми й молекули за допомогою оптичного мікроскопа.

В Дифузія.

Г Виникнення сил пружності у випадку деформації твердого тіла.

4. У процесі нікелювання на стальний виріб площею поверхні 50 см2 було нанесено шар нікелю завтовшки 2 мкм. Густинанікелю 9 ∙ 103кг/м3, число Авогадро — 6 ∙ 1023 моль-1. Вважайте, що молярна маса нікелю 60 ∙ 10-3 кг/моль. Установіть неправильне твердження. Доведіть, що інші твердження є правильними.

А Маса шару нікелю дорівнює 90 мг.

Б Шар нікелю містить 9 ∙ 1026 атомів.

В Маса атома Нікелю дорівнює 1 ∙ 10-25 кг.

Г 10 молів нікелю містіть стільки саме атомів, скільки атомів містить 10 молів сталі.

5. На рисунку подано графік залежності об'єму даної маси ідеального газу від температури. Укажіть правильне твердження. Обґрунтуйте, чому інші твердження є неправильними.

А Ділянка 1—2 графіка відповідає ізохорному процесові.

Б Ділянка 2—3 графіка відповідає ізобарному процесові.

В Ділянка 3—4 графіка відповідає ізотермічному процесові.

Г Ділянка 4—1 графіка відповідає ізобарному процесові.

6. Вертикальна циліндрична посудина, яка заповнена азотом за температури 27 °С, закрита легкорухливим поршнем масою 5 кг і площею поперечного перерізу 10 см2. Посудина знаходиться в повітрі, тиск якого становить 100 кПа. Стала Больцмана 1,38 ∙ 10-23 Дж/К. Укажіть правильне твердження. Обґрунтуйте, чому інші твердження є неправильними.

А Якщо нагрівати посудину, то процес, який відбуватиметься з азотом, можна ввалили ізохорним.

Б Тиск азоту в посудині постійний і дорівнює 150 кПа.

В Концентрація молекул азоту в посудині більша за 4 ∙ 1025 м-3.

Г Якщо абсолютну температуру азоту збільшити на 20%, то об'єм азоту збільшиться на 10%.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.