- •Isbn 978 617 00 0662 2
- •2 Уроки
- •1. Передумови розвитку науки
- •2. Зародження і розвиток фізики як науки
- •3. Роль фізичного знання в житті людини й розвитку суспільства
- •1. Спостереження, наукова гіпотеза й експеримент
- •2. Наукові моделі й наукова ідеалізація
- •3. Науковий закон і наукова теорія
- •4. Принцип відповідності
- •5. Сучасна фізична картина світу
- •1. Основне завдання механіки
- •2. Система відліку
- •3. Матеріальна точка
- •4. Траєкторія, шлях і переміщення
- •5. Векторні величини
- •2. Контрольні запитання
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •2. Середній рівень (2 бали)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
- •1. Швидкість прямолінійного рівномірного руху
- •2. Графік залежності шляху від часу в разі прямолінійного рівномірного руху
- •3. Графік залежності модуля швидкості від часу
- •4. Закон додавання швидкостей
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
- •1. Миттєва швидкість
- •2. Прямолінійний рівноприскорений рух
- •3. Прискорення
- •4. Швидкість у випадку прямолінійного рівноприскореного руху
- •2. Контрольні запитання
- •1. Рух без початкової швидкості
- •2. Рух із початковою швидкістю
- •3. Співвідношення між шляхом і швидкістю
- •2. Контрольні запитання
- •1. Вільне падіння
- •2. Рух тіла, кинутого вертикально вгору
- •3. Вільне падіння як окремий випадок рівноприскореного руху
- •2. Контрольні запитання
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •2. Середній рівень (2 бали)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
- •1. Особливості криволінійного руху
- •2. Модуль і напрямок швидкості в разі рівномірного руху по колу
- •3. Період обертання і обертова частота
- •4. Прискорення в разі рівномірного руху по колу
- •5. Кутова швидкість
- •2. Контрольні запитання
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •2. Середній рівень (2 бали)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
- •1. Закон інерції і явище інерції
- •2. Інерціальні системи відліку і перший закон Ньютона
- •3. Застосування явища інерції
- •4. Чи є очевидним перший закон Ньютона?
- •2. Контрольні запитання
- •1. Сили в механіці
- •2. Сила пружності. Вимірювання сил
- •3. Додавання сил
- •1. Учимося розв'язувати задачі
- •2. Контрольні запитання
- •1. Співвідношення між силою і прискоренням
- •2. Маса тіла
- •3. Другий закон Ньютона
- •2. Контрольні запитання
- •1. Чому дорівнює сила тяжіння?
- •2. Рух тіла, кинутого вертикально вгору
- •3. Рух тіла, кинутого під кутом до горизонту
- •1. Учимося розв'язувати задачі
- •2. Контрольні запитання
- •1. Третій закон Ньютона
- •2. Властивості сил, із якими тіла взаємодіють
- •3. Приклади прояву третього закону Ньютона
- •2. Контрольні запитання
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •2. Середній рівень (2 бали)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •2. Вага тіла, яке рухається з прискоренням
- •3. Невагомість. Перевантаження
- •4. Закон всесвітнього тяжіння
- •2. Контрольні запитання
- •1. Перша і друга космічні швидкості
- •2. Розрахунок орбітальної швидкості супутників
- •3. Закон всесвітнього тяжіння і пояснення деяких явищ природи
- •2. Контрольні запитання
- •1. Сила тертя ковзання
- •2. Сила тертя спокою
- •3. Сила тертя кочення
- •4. Чи завжди сила тертя спокою перешкоджає руху?
- •2. Контрольні запитання
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •2. Середній рівень (2 бали)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
- •1. Умова рівноваги тіла для поступального руху
- •2. Умова рівноваги тіла, закріпленого на осі
- •1. Учимося розв'язувати задачі
- •2. Контрольні запитання
- •2. Закон збереження імпульсу
- •1. Учимося розв'язувати задачі
- •2. Контрольні запитання
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •2. Середній рівень (2 бали)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
- •1. Реактивний рух
- •2. Принцип дії ракети
- •3. Освоєння космосу
- •1. Механічна робота
- •2. Робота різних сил
- •3. Потужність
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •2. Середній рівень (2 бали)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
- •1. Механічна енергія
- •2. Потенційна енергія
- •3. Кінетична енергія
- •4. Закон збереження енергії
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •2. Середній рівень (2 бали)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
- •1. Принцип відносності Галілея
- •2. Передумови теорії відносності
- •2. Основні положення спеціальної теорії відносності
- •1. Досліди Галілея
- •4. Сталість швидкості світла у вакуумі
- •1. Відносність одночасності
- •1. Повна енергія тіла, яке рухається вільно
- •2. Контрольні запитання
- •18 Уроків
- •1. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії
- •2. Дослідні підтвердження мкт
- •2. Основне завдання мкт
- •1. Учимося розв'язувати задачі
- •2. Контрольні запитання
- •2. Кількість речовини
- •3. Стала Авогадро
- •4. Молярна маса
- •1. Учимося розв'язувати задачі
- •2. Контрольні запитання
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
- •1. Теплова рівновага й температура
- •2. Вимірювання температури
- •3. Абсолютна шкала температур
- •1. Учимося розв'язувати задачі
- •2. Контрольні запитання
- •1. Ізопроцеси
- •2. Ізобарний процес
- •3. Ізохорний процес
- •4. Ізотермічний процес
- •2. Контрольні запитання
- •1. Рівняння Клапейрона
- •2. Закон Авогадро
- •3. Рівняння Менделєєва-Клапейрона
- •2. Контрольні запитання
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •2. Середній рівень (2 бали)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
- •1. Порівняння газів, рідин і твердих тіл
- •2. Чи може та сама речовина перебувати в різних агрегатних станах?
- •3. Чому властивості всіх газів майже однакові,
- •4. Як розташовані молекули й атоми в газах, рідинах і твердих тілах?
- •1. Модель рідкого стану
- •2. Поверхневий натяг рідин
- •3. Змочування
- •2. Контрольні запитання
- •1. Капілярні явища
- •2. Капілярні явища в природі й техніці
- •1. Кристалічні тіла
- •2. Аморфні тіла
- •1. Рідкі кристали
- •2. Полімери
- •3. Молекулярна будова живих організмів
- •1. Пароутворення
- •2. Молекулярна картина випаровування
- •4. Насичена й ненасичена пара
- •2. Контрольні запитання
- •2. Точка роси
- •3. Способи визначення вологості повітря
- •1. Учимося розв'язувати задачі
- •2. Контрольні запитання
- •1. Внутрішня енергія
- •2. Два способи зміни внутрішньої енергії
- •1. Обчислення роботи в ізобарному процесі
- •2. Графічне визначення роботи газу
- •3. Фізичний зміст газової сталої
- •1. Учимося розв'язувати задачі
- •2. Контрольні запитання
- •1. Закон збереження енергії в теплових явищах
- •2. Перший закон термодинаміки
- •3. Хто відкрив перший закон термодинаміки?
- •1. Учимося розв'язувати задачі
- •2. Контрольні запитання
- •1. Ізохорний процес
- •2. Ізотермічний процес
- •3. Адіабатний процес
- •4. Ізобарний процес
- •2. Контрольні запитання
- •1. За яких умов за рахунок внутрішньої енергії може бути здійснена максимальна робота?
- •2. Як знизити температуру робочого тіла перед стисканням?
- •3. Принцип роботи теплових двигунів
- •4. Ккд теплового двигуна
- •5. Холодильники й кондиціонери
- •2. Контрольні запитання
- •1. Початковий рівень (1 бал)
- •2. Середній рівень (2 бали)
- •3. Достатній рівень (4 бали)
- •4. Високий рівень (5 балів)
1. Рівняння Клапейрона
Величинами, що визначають стан газу, є: тиск р, під яким пе ребуває газ, його температура Т і об'єм V, який займає певна маса газу. Їх називають параметрами стану. Перелічені три величини не є незалежними. Кожна з них є функцією двох інших. Рівняння, що зв'язує всі три параметри — тиск, об'єм і температуру газу для певної його маси, — називається рівнянням стану і в загальному вигляді може бути записане так: p = f (V,T). Це означає, що стан газу визначається лише двома параметрами (наприклад, тиском і об'ємом, тиском і температурою або об'ємом і температурою), тре тій параметр однозначно визначається двома іншими. У першій по ловині ХІХ ст. французький фізик Клапейрон вивів співвідношен ня, що пов'язує ці три параметри.
Рівняння Клапейрона (рівняння стану для певної маси газу): ^ для певної маси газу добуток тиску газу на його об'єм, ділений
на абсолютну температуру газу, є величиною постійною:
pV
= const.
T
Якщо газ переводять зі стану 1 у стан 2, то параметри, що ха рактеризують газ у кожному зі станів, пов'язані виразом:
Т т '
Використовуючи рівняння Клапейрона, можна довести, що всі
три закони для ізопроцесів є окремими випадками цього рівняння.
V
Дійсно, за p = const маємо: — = const; за V = const маємо:
Р T
— = const; а за T = const маємо: pV = const.
T
2. Закон Авогадро
Щоб переконатися в тому, що значення виразу pV/T не завжди залишається постійним, надміть щоки: при цьому одночасно збіль шиться й тиск, і об'єм повітря в роті, а температура повітря зали шиться практично незмінною (дорівнюватиме температурі тіла). Отже, значення виразу pV/T збільшилося. Причина в тому, що збільшилося число молекул газу.
За постійних тиску й температури об'єм газу пропорційний числу молекул, тому значення виразу pV/T пропорційне числу молекул N. Але чи однаковим є коефіцієнт пропорційності для різ них газів? Ствердну відповідь на це питання дає встановлений на досліді закон Авогадро:
^ за однакових температури й тиску в однакових об'ємах різ
них газів міститься однакове число молекул.
pV
Це означає, що = kN з тим самим коефіцієнтом пропор
ційності k для всіх газів. Цей коефіцієнт називають сталою
Больцмана — на честь австрійського фізика, одного з фундато
рів молекулярно кінетичної теорії. Вимірювання показали, що
k = 1,38 1(Г23Аа;/Ё.
pV
З рівняння —t~ = kN випливає, що тиск газу можна дуже просто виразити через концентрацію газу n = N та його абсолютну темпе
NV
ратуру. Ми дістанемо: p = ~^kT = nkT.
Реальні гази зазвичай є сумішшю чистих газів — кисню, водню, азоту, гелію та ін. Наприклад, повітря складається із 77 % азоту, 21 % кисню, 1 % водню, решта — інертні гази. Як правило, ті рів няння й закони, які ми вивчаємо, підтверджуються для ідеального
газу — моделі газу, розміри молекул якого надзвичайно малі, при
чому взаємодією між молекулами можна знехтувати.
^ Модель реального газу, у якій нехтують розмірами молекул
газу та їх взаємодією під час руху між зіткненнями, назива
ють ідеальним газом.
Порівняння висновків МКТ ідеального газу з досвідом показує, що розріджений газ із достатньою точністю можна вважати ідеаль ним газом.