Задания по молекулярной физике. 10 класс
Задания по молекулярной физике. 10 класс
Карточки для фронтальной работы
11Ф1. 1) Сформулируйте основные положения молекулярно-кинетической теории. Приведите опытные обоснования этих положений.
2) Воздух в цилиндре дизельного двигателя сжимается поршнем в 15-20 раз. На каком свойстве газов основано это явление?
3) В чем сходство процессов паяния и склеивания деталей?
11Ф2. 1) Как экспериментально были определены скорости молекул?
2) Рассчитайте скорость молекул серебра в опыте Штерна, если при вращении цилиндров с частотой 200 об/с полоска сместилась на 0,15 рад. Диаметр внешнего цилиндра больше диаметра внутреннего на б см.
11ФЗ. 1) В каких единицах измеряют температуру в СИ? Чем отличаются шкалы измерения температур Цельсия и Кельвина?
2) На основе сравнения этих шкал напишите связь между температурой по Цельсию и по Кельвину. Скольким кельвин соответствуют следующие температуры: -273;-10;0;+10°С? Скольким градусам Цельсия соответствуют температуры: 400; 273; 253; 0 К?
11Ф4. 1) Используя положения молекулярно-кинетической теории, сравните идеальный и реальный газы при одинаковых условиях. 2) Что называют давлением? В каких единицах измеряют? Чему равно нормальное атмосферное давление?
11Ф5. 1) Что характеризует концентрация молекул? В каких единицах она измеряется в СИ?
2) В баллоне объемом 5. 10-3 м3 находится 1 моль газа. Какова концентрация молекул в баллоне? Рассчитайте концентрацию молекул в баллоне, если в нем осталась половина массы газа. Как и почему изменилось давление газа? (Температура поддерживается постоянной. )
11Ф6. 1) Запишите основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.
2) От каких величин зависит давление идеального газа? Объясните
происхождение коэффициента пропорциональности 1/3.
3) Проверьте наименование величин, входящих в основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.
11Ф7. 1) Запишите и объясните формулу, по которой можно определить плотность вещества, зная концентрацию молекул и массу одной молекулы.
2) Рассчитайте концентрацию молекул водорода, кислорода и углекислого газа при нормальных условиях, используя табличные данные. Какие выводы можно сделать?
11Ф8. 1) Запишите основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа, используя его плотность.
2) Газ заключен в герметически закрытый сосуд. Как изменится давление газа, если средняя квадратичная скорость возрастет в 2 раза? 10 раз?
3) Плотность газа при нормальных условиях 1,25 кг/см3, а средняя квадратичная скорость движения его молекул 500 м/с. Какое давление оказывает газ на стенки сосуда? Какой газ там заключен?
11Ф9. 1) Запишите основное уравнение идеального газа через среднюю кинетическую энергию одной молекулы.
2) В закрытом сосуде давление газа возросло в 3 раза. Как изменилась средняя кинетическая энергия молекул?
11Ф10. 1) Объясните физический смысл формулы Е = 3/2КТ. Как называют коэффициент k в этой
формуле? Каково его наименование?
2) Постройте график Е = f (Т). Зависит ли угол наклона этой прямой к оси абсцисс от молярной массы газа?
3) Найдите среднюю кинетическую энергию теплового движения молекул одноатомного газа при температуре 0 °С. При какой температуре по шкале Цельсия средняя кинетическая энергия молекул газа возрастет в 1,5 раза?
11Ф11. 1) Запишите формулу, устанавливающую зависимость между средней квадратичной скоростью, температурой и массой молекулы.
2) Масса молекулы первого газа в 9 раз больше массы молекулы второго газа. Сравните скорости молекул этих газов, находящихся при одинаковой температуре.
11Ф12. 1) Как средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул связана с молярной массой?
2) У какого газа (водорода или углекислого газа) средняя квадратичная скорость молекул выше при постоянной температуре? Во сколько раз?
3) При какой температуре средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул кислорода будет такой же, как и молекул азота при температуре 70 °С?
11Ф13. 1) Запишите формулу, устанавливающую зависимость между давлением идеального газа, концентрацией молекул и температурой.
2). Рассчитайте давление идеального газа при температуре 27° С, если концентрация его молекул равна 1025 м~3.
3) Газ находится в баллоне объемом 2 м3 при температуре -10° С, в котором содержится 4. 1025 молекул. Каково давление газа? При какой температуре давление газа уменьшится в 2 раза?
11Ф14. 1) Запишите уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева – Клапейрона). Какие физические величины входят в это уравнение?
2) Найдите давление кислорода массой 12 кг при температуре 15° С, находящегося в баллоне вместимостью 1 л.
3) При автогенной сварке используют сжатый кислород. В баллоне вместимостью 20 л находится кислород при1 температуре 17 °С под давлением 107 Па. Какова масса кислорода? Как изменится давление кислорода, если половина его будет израсходована, а температура при этом снизится до 13 °С?
11Ф15. 1) Сколько параметров нужно знать, чтобы определить состояние данной массы идеального газа?
2) Пользуясь уравнением состояния газа, рассчитайте объем газа после его нагревания с 47 до 127 °С, если до нагревания он занимал объем 0,8 . 10-3 м3, а в процессе нагревания его давление возросло с 2. 105 до 4 . 105 Па. Какой объем займет этот газ при нормальных условиях?
11Ф16. 1) Как давление определенной массы идеального газа связано с температурой при постоянной концентрации молекул?
2) Постройте график зависимости давления от температуры при постоянной концентрации молекул.
11Ф17. 1) Используя уравнение состояния идеального газа, получите из него выражение для закона Бойля – Мариотта. Объясните этот закон на основе молекулярно-кинетической теории.
2) Почему трудно наполнить бутылку жидкостью, если воронка плотно прижата к стенке горлышка бутылки?
3) Постройте график изотермического процесса идеального газа постоянной массы в координатах р, V. Как расположены на графиках изотермы одной и той же массы газа при разных температурах?
11Ф18. 1) Используя закон Бойля-Мариотта для двух состояний газа, имеющих соответственно давления и объемы р1, V1 и р2, V2, объясните, как изменилось его давление (уменьшилось или увеличилось) при изотермическом расширении.
2) Чему равно давление газа в конце изотермического расширения, если вначале газ занимал объем 0,8 м3 и находился под давлением 3. 105 Па, а его конечный объем составил 1 м3? Постройте график зависимости давления от объема для этого процесса.
3) Зачем стенки ствола артиллерийского орудия делают постепенно уменьшающейся толщины?
ПФ19. 1) Используя уравнение состояния идеального газа, получите выражение для закона Гей-Люссака. Объясните этот закон на основе молекулярно-кинетической теории.
2) На блюдце с водой поставили опрокинутый горячий стакан. Через некоторое время уровень воды в стакане стал выше, чем в блюдце. Почему?
3) Постройте график изобарного процесса идеального газа постоянной массы в координатах V, Т, чем отличаются изобары для одной и той же масок, но разных давлений?
ПФ20. 1) Используя закон Гей-Люссака для двух состояний газа, имеющих соответственно объемы и температуры Щ Тг и V?, Т2, объясните, как изменилась его температура (понизилась или повысилась) при изобарном расширении.
2) Чему равна температура газа в конце изобарного расширения, если в начале расширения она была равна 27 °С, а объем газа изменился с 0,5. 10-3 до 10-3 м3?
3) Газы, выходящие из топки в трубу, охлаждаются от 1200 до 200 °С. Во сколько раз уменьшается их объем?
ПФ21. 1) Используя уравнение состояния идеального газа, получите выражение для закона Шарля. Объясните этот закон на основе молекулярно-кинетической теории.
2) Почему давление воздуха в шинах автомобиля после длительной поездки увеличивается?
3) Постройте график изохорного процесса идеального газа постоянной массы в координатах р, Т. Как расположены на графиках изохоры одной и той же массы газа при разных объемах?
ПФ22. 1) Используя закон Шарля, найдите давление газа в конце нагревания, если в начале процесса оно было равно 2. 104 Па, а температура газа при этом изменилась с 17 °С до 400 К-
2) Найдите давление газа в цилиндре двигателя в конце сгорания рабочей смеси при условии, что ее начальная температура 300 °С, давление 10е Па, а конечная температура 1900 °С. Процесс изохорный.
Карточки-задания для индивидуальной и групповой работы
11И1А1. Плотность идеального газа равна 3 кг/м3, а средний квадрат скорости 105 м2/с2. Рассчитайте давление, под которым находится газ.
ИИ1А2. Найдите среднюю квадратичную скорость молекул газа, если его плотность 1,5 кг/м3, а давление 105 Па.
ПИ1АЗ. Какова средняя квадратичная скорость молекул идеального газа, если при давлении 8 – 105 Па он занимает объем 0,5 м3? Масса газа равна 15 кг.
ПИ1Б1. Средняя квадратичная скорость молекул идеального газа равна 200 м/с, а его плотность 6 кг/м3. Каково давление, под которым находится газ?
НИ1Б2. Найдите среднюю квадратичную скорость молекул кислорода и водорода при нормальных условиях (р = 105 Па, t = 0 °С).
НИ1БЗ. Найдите зависимость между давлением и плотностью газа при неизменной температуре, используя основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.
ПИ2А1. Какова средняя кинетическая энергия молекулы идеального газа при температуре 400 К?
■ ч ПИ2А2. При температуре 16 °С средняя квадратичная скорость молекул газа составляет 510 м/с. Какой будет средняя квадратичная скорость этого газа при температуре 127° С?
ПИ2АЗ. Атмосферное давление на высоте около 200 км приблизительно равно 13 – Ю-5 Па. На этой высоте в объеме 1 см3 содержится около 1010 молекул. Какова температура атмосферы в этом случае? Почему спутники могут существовать довольно долго?
НИ2Б1. При какой температуре средняя энергия поступательного движения молекулы газа равна 1,38 – Ю-20 Дж?
ПИ2Б2. Найдите температуру, при которой средняя квадратичная скорость молекул кислорода равна 1000 м/с.
ПИ2БЗ. Одинаковы ли средние квадратичные скорости молекул кислорода и водорода при одинаковой температуре, если масса молекулы кислорода 53,2 – 10~27 кг, а водорода 3,4 – 10~27 кг? Найдите отношение средних квадратичных скоростей молекул водорода и кислорода, если температуры газов одинаковы.
1ШЗА1. Какова температура азота в баллоне вместимостью 25,6 – 10~3 м3, если масса газа равна 14 кг, а давление 35 – 105 Па?
ПИЗА2. Найдите массу и количество вещества углекислого газа в стальном баллоне вместимостью 40 ■ Ю-3 м3, если давление газа 59 * 105 Па, а температура равна 17 °С.
11ИЗАЗ. Из. баллона вместимостью 30 – 10~3 м3, в котором находился кислород под давлением 72 – 105 Па и температуре -9 °С, выпустили часть газа, в результате чего температура газа стала 17 °С, а давление упало до 29 – 105 Па. Какова масса газа, выпущенного из баллона?
(Запишите уравнение Менделеева – Клапейрона для двух состояний газа. )
ПИЗБ1. Какой объем займет водород массой 200 г, если его сжать до давления 2 – 105 Па при температуре 27 °С?
11ИЗБ2. Кислород массой 400 г при неизменном давлении нагрели с 27 °С до 400 К. В конце нагревания объем газа оказался равным 6 – 10~3 м3. Какой объем занимал кислород до нагревания? При ка¬ком давлении происходило нагревание газа?
ПИЗБЗ. На сколько процентов возросло давление в баллоне со сжатым кислородом, если баллон из подвала, где он находился при температуре 7 °С, внесли в цех, в котором температура была 17 °С? Чему равна масса кислорода, если вместимость баллона Ю-1 м3, а давление в баллоне при температуре 0°С составляло 40 – 105 Па?
11И4А1. Перед тактом сжатия давление в цилиндре двигателя внутреннего сгорания равно 0,8 – 105 Па, а температура 50 °С. Определите температуру смеси в конце такта сжатия, если при этом объем ее уменьшится в 5 раз, а давление будет 7 ■ 105 Па.
ИИ4А2. В баллоне вместимостью 50 – 10~3 м3 находится кислород для газовой сварки под давлением 40 ■ 105 Па и температуре 0°С. Какой объем занимает кислород при нормальных условиях? Какова масса и плотность газа?
ПИ4АЗ. В цилиндре с площадью основания 100 см2 находится воздух. Поршень расположен на высоте 50 см от дна цилиндра, на поршень кладут груз массой 50 кг, при этом он опускается на 10 см. Найдите температуру воздуха после опускания поршня, если до его опускания давление было равно 100 кПа, а температура 12 °С.
(Запишите уравнение состояния газа для двух случаев. Учтите,
что давление газа после опускания поршня возросло на величину -. )
ПИ4Б1. Во сколько раз изменится объем, занимаемый идеальным газом, если его температура понизилась от 127 до 27 °С, а давление уменьшилось в 4 раза?
ПИ4Б2. Вычислите давление газа количеством вещества 1 моль, занимающего объем 1 л при температуре 300 К.
ПИ4БЗ. В цилиндре находится воздух при температуре 7°С. На расстоянии 25 см от основания цилиндра расположен поршень. На сколько переместится поршень при нагревании воздуха на 20 °С, если давление внутри цилиндра и наружное давление одинаковы?
ПИ5А1. Сосуд, содержащий 24 – Ю"3 м3 газа при давлении 4 – Ю5 Па, соединяют с пустым сосудом вместимостью 6 – 10~3 м3. Какое давление установится в сосудах, если процесс изотермический?
11И5Л2. В резервуар ранцевого опрыскивателя нагнетается воздух. Вместимость резервуара 9 л, давление в нем 1 – 105 Па. Насос за одно качание засасывает 300 мл воздуха. Какое давление будет в резервуаре после 120 качаний насоса? Температура воздуха постоянна.
11И5АЗ. В вертикально поставленном цилиндре под поршнем массой 3 кг находится газ. На поршень подействовали силой 490 Н, в результате чего он опустился до высоты 13 см, считая от дна цилиндра. Атмосферное давление нормальное. Какова первоначальная высота поршня, если его площадь 20 см2? Температуру газа считайте постоянной.
11И6А1. Какой объем займут 10 л газа при его охлаждении от 50 до 0 °С, не изменяя давления?
1Ш6А2. На сколько градусов надо охладить газ, имеющий температуру 50 °С и объем 20 л, чтобы его объем при том же давлении стал 5 л?-
11И6АЗ. Во сколько раз изменится плотность идеального газа при понижении температуры от 227 до 27 °С, если давление остается постоянным?
(Воспользуйтесь законом Гей-Люссака; выразите объем через массу и плотность газа. )
ПИ7А1. При температуре О °C давление воздуха в паяльной лампе равно 2,5 – 105 Па. Какое давление установится в лампе после нагрева резервуара до температуры 54 °С?
11И7А2. После охлаждения газа при постоянном объеме на 45 К его объем изменился с 12,32 – Ю-3 до 10,52 – 10~3 м3. Найдите первоначальную температуру газа.
11И8А1. Газ, который находился под давлением 4 – 105 Па, занимал объем 0,2 м3; его начали сжимать при постоянной температуре и довели до объема 50 ■ 10~3 м3. Постройте изотерму сжатия газа в координатах р, V. По построенному графику найдите давление газа, когда его объем был равен 0,15 м3.
11Ф19. 1) Используя уравнение состояния идеального газа, получите выражение для закона Гей-Люссака. Объясните этот закон на основе молекулярно-кинетической теории.
2) На блюдце с водой поставили опрокинутый горячий стакан. Через некоторое время уровень воды в стакане стал выше, чем в блюдце. Почему?
3) Постройте график изобарного процесса идеального газа постоянной массы в координатах V, Т, чем отличаются изобары для одной и той же масок, но разных давлений?
11Ф20. 1) Используя закон Гей-Люссака для двух состояний газа, имеющих соответственно объемы и температуры Щ Тг и V?, Т2, объясните, как изменилась его температура (понизилась или повысилась) при изобарном расширении.
2) Чему равна температура газа в конце изобарного расширения, если в начале расширения она была равна 27 °С, а объем газа изменился с 0,5. 10-3 до 10-3 м3?
3) Газы, выходящие из топки в трубу, охлаждаются от 1200 до 200 °С. Во сколько раз уменьшается их объем?
11Ф21. 1) Используя уравнение состояния идеального газа, получите выражение для закона Шарля. Объясните этот закон на основе молекулярно-кинетической теории.
2) Почему давление воздуха в шинах автомобиля после длительной поездки увеличивается?
3) Постройте график изохорного процесса идеального газа постоянной массы в координатах р, Т. Как расположены на графиках изохоры одной и той же массы газа при разных объемах?
11Ф22. 1) Используя закон Шарля, найдите давление газа в конце нагревания, если в начале процесса оно было равно 2. 104 Па, а температура газа при этом изменилась с 17 °С до 400 К-
2) Найдите давление газа в цилиндре двигателя в конце сгорания рабочей смеси при условии, что ее начальная температура 300 °С, давление 10е Па, а конечная температура 1900 °С. Процесс изохорный.
И. В. Устинова, МБУ школа № 40, Тольятти, Самарская область
Метки: Физика