Явища переносу. Дифузія

 

 Дифузія газів

  
Якщо в посудину, заповнену одним газом, помістити порцію іншого газу, то внаслідок теплового руху молекули одного сорту будуть проникати у простір, зайнятий молекулами іншого сорту. У результаті матимемо процес вирівнювання концентрацій молекул обох газів, який пошириться на весь простір, зайнятий газом. Отже:

Дифузія – це процес вирівнювання концентрацій у суміші декількох речовин, зумовлений тепловим рухом молекул 

N = -D(Δn/Δz) 

 Остання формула є законом Фіка:

Кількість молекул N, які проходять за одиницю часу через одиницю площі поверхні, перпендикулярної до напряму перенесення, прямо пропорційна градієнтові концентрації молекул Δn/Δz.

Величину D називають коефіцієнтом дифузії. Знак мінус зумовлений тим, що дифузія спрямована в бік зменшення концентрації частинок.

Якщо обидві сторони закону Фіка помножити на масу m молекули газу одного сорту, то отримаємо рівняння для маси цього газу:

                                           M = -D(Δρ/Δz)

З’ясуємо явище дифузії з погляду молекулярно-кінетичної теорії.

ДКР №9 (10 клас)

Домашня Контрольна Робота №9 (10 клас)

молекулярна фізика

Задачі розв'язати та здати вчасно до першого уроку у вівторок 10.12.2024 р. в а. 301! 

5.1.1; 5.1.2; 5.1.3; 5.1.4; 5.2.9; 5.2.16;

 5.3.1; 5.3.2; 5.3.14; 5.4.1; 5.4.2; 5.4.12.

БАЖАЮ УСПІХУ! 

;)

10-А

Розподіл Больцмана (+відео)

 

Розподіл частинок у  силовому полі

Повний безлад, яким характеризується тепловий рух  молекул, все ж таки має свої закони. Не дивлячись на те, що кожна молекула постійно змінює свою швидкість, макроскопічний стан газу в системі не змінюється (саме такі роздуми призвели до встановлення Максвелом у 1859 році  розподілу молекул газу по швидкостях).

Рівноважний стан газу характеризується не тільки розподілом молекул по швидкостях, але і по координатах. При відсутності зовнішніх силових полів цей розподіл буде однорідним: газ рівномірно розподіляється по всьому об’єму посудини.  

Яким буде розподіл молекул газу при наявності поля (наприклад поля тяжіння), яке діє на молекули?

Добре відомо, що атмосферний тиск зменшується з висотою. Наприклад, на висоті 5 600 м тиск дорівнює ½ тиску на рівні моря. Однак звідси не слід робити висновок, що на висоті вдвічі більшій зовсім немає молекул – літаки літають і на висотах 30 000м.

Знайдемо розподіл молекул газу в однорідному полі тяжіння з висотою.

Олімпіада з астрономії

 

4 Всеукраїнська інтернет-олімпіада  з 

астрономії

ЗАОЧНИЙ ТУР

Увага!!!

Олімпіада має дві вікові групи:старша (11 клас). Умови завдань 1 етапу Олімпіади для старшої групи. Форма для надсилання розв’язків старшої групи.

молодша (до 10 класу включно). Умови завдань 1 етапу Олімпіади для молодшої групи. Форма для надсилання розв’язків молодшої групи.

Правила участі в Олімпіаді: 

Попередньої реєстрації не потрібно проходити. Завантажуйте умови та виконуйте завдання.

Підготуйте розв’язки завдань у окремих файлах на кожну розглянуту задачу, дозволяється чітка фотографія рукописного розв’язку. Рекомендується використовувати PDF-формат.

Заповніть онлайн-форму (обов’язкові реєстраційні поля) та прикріпіть Ваші розв’язки у відповідних полях. Заповнену форму з розв’язками потрібно надіслати до 1 грудня 2024 року включно.

Після перевірки Вашої роботи, результати будуть виставлені на сайті.

Всеукраїнська Інтернет-Олімпіада з астрономії проводиться згідно наказу МОН України №1190 від 22.08.2024. Положення про Всеукраїнські учнівські Інтернет-олімпіади. Інформаційний лист “Про проведення Всеукраїнської учнівської Інтернет-олімпіади”

Олімпіада відбуватиметься у два етапи:

Перший (відбірковий) етап відбувається 25 листопада – 01 грудня 2024 року.

Другий (очний) етап відбудеться в січні 2025 року.

Завдання заочного туру

ДКР №8 (10 клас)

Домашня Контрольна Робота №8 (10 клас)

молекулярна фізика

Задачі розв'язати та здати вчасно до першого уроку у вівторок 3.12.2024 р. в а. 301! 

5.5.1; 5.5.2; 5.5.3; 5.5.4; 5.5.8; 5.5.9;

 5.5.18; 5.5.19; 5.5.20; 5.5.23*; 5.5.24*; 5.5.28.

БАЖАЮ УСПІХУ! 

Основне рівняння МКТ (+відео)

Основне рівняння МКТ 

(виведення)

Траекторія руху однієї частинки

     

Розглянемо ідеальний газ. (Пригадаємо, що ідеальний газ – це модель реального газу в якому: 

1) відсутня взаємодія між молекулами; 

2) молекули – матеріальні точки певної маси (займають безмежно малий об’єм в порівнянні з об’ємом посудини);   

3) при зіткненні  між собою та зі стінками посудини ведуть себе  як пружні кульки;  

4) молекули рівномірно розподілені по об’єму).

Дана речовина займає об’єм V та складається із великої кількості частинок N. 

Газ перебуває у стані теплової рівноваги у якій N₁ частинок володіють швидкостями v₁;  N₂ – v₂; N₃ – v_3; …

  

Обрахуємо тиск газу на елемент поверхні  ΔS на основі молекулярно - кінетичної теорії (МКТ) та механіки Ньютона. При цьому враховуватимемо, що удари молекул (атомів, іонів) пружні, молекули масивні (m) та  молекули тотожні між собою.

Розподіл Максвелла (+відео)

 

Розподіл Максвелла по 

швидкостях

Внаслідок багаторазових зіткнень молекул газу між собою та зі стінками посудини, в якій міститься велика кількість молекул, встановлюється деякий статистичний розподіл молекул за швидкостями. Дж. Максвелл у 1859 році вивів закон розподілу молекул за швидкостями, використавши основні положення молекулярно-кінетичної теорії:

Як видно з наведеної формули, функція розподілу Максвелла залежить від температури газу, маси частинок і їхньої швидкості.

Розподіл Максвелла по швидкостях

ДЗ №6 (10 клас)

Молекулярна фізика

Домашнє завдання №6 (10 клас)

 Завдання виконати, правильно оформити в тоненьких зошитах та  здати  до першого уроку у вівторок  26.11.2024 р. у а.301!

* ** *

 Ідеальний газ (продовження)

(вчимо МОЛЕКУЛЯРНУ ФІЗИКУ ) 

Комбінований урок у ЛФМЛ 

1. Рівняння Клапейрона - рівняння стану ідеального газу. 

2. Газові закони (інші формулювання). 

3. Стала Больцмана. 

4. Графіки ізопроцесів. 

5. Суміш газів. Закон Дальтона. 

6. Нормальні умови. Фізичний зміст універсальної газової постійної. 

7. Приклад - рівність коеф. + Савченко: 5.5.11; 5.5.12.

 

* ** *

 Будова та властивості речовини - 2

Урок-лекція 

Ізопроцеси

Газові закони

Ізопроцесами називають термодинамічні процеси, що протікають в системі з незмінною масою при постійному значенні одного із параметрів стану системи.

1˚ Ізотермічний процес: Т = const, ΔT = 0 

Закон Бойля-Маріотта

Р.Бойль (англ.), Е. Маріотт (фр.), ХVII ст.

Закон Бойля-Маріотта:

Добуток pV=const для даної кількості газу при постійній температурі.

Пояснення закону Бойля-Маріотта з точки зору МКТ.

Тиск – це узагальнена, усереднена дія молекул (атомів, частинок) на стінки. При зменшенні об’єму в декілька раз у стільки ж раз збільшується число молекул в одиниці об’єму (концентрація), а отже і число ударів молекул в стінки за одиницю часу. Останнє веде до зростання тиску.

Ідеальний газ

Модель ідеального газу

Ідеальний газ – це модель реального газу в якому:

• відсутня взаємодія між молекулами;

• молекули – матеріальні точки певної маси (займають безмежно малий об’єм в порівнянні з об’ємом посудини);  

• при зіткненні  між собою та зі стінками посудини ведуть себе  як пружні кульки; 

• молекули рівномірно розподілені по об’єму.

Ідеальний газ при будь-яких умовах завжди перебуває у стані газу.

ДЗ №5 (10 клас)

Молекулярна фізика

Домашнє завдання №5 (10 клас)

 Завдання виконати, правильно оформити в тоненьких зошитах та  здати  до першого уроку у вівторок  19.11.2024 р. у а.301!

Уроки...

 Будова та властивості речовини

Урок-лекція у ЛФМЛ

1. Атоми, молекули, йони та їх характеристики.
2. Гази, рідини та тверді тіла.
    2.1 Характеристики агрегатних станів.
    2.2 Сили молекулярної взаємрдії.
3. Задачі-приклади.

Температура

Температура

(Повторюємо вивчене)

• Довільна система тіл самовільно переходить до стану теплової (термодинамічної) рівноваги. У цьому стані параметри зберігаються довільно довго. Ізольована система тіл не може сама собою вийти із стану рівноваги.  ( 0-ве начало термодинаміки)

У всіх частин ізольованої системи, що перебуває у тепловій рівновазі, температура є однаковою.

• Температура характеризує: 

- ступінь нагрітості тіл; 

- напрям теплообміну між тілами; 

- середню швидкість руху молекул.

МКТ

Молекулярно – кінетична теорія

 

 Молекулярно – кінетична теорія (МКТ) розглядає будову і властивості тіл, як результат руху і взаємодії молекул.

Основні положення МКТ:

1. Усі речовини складаються з мікрочастинок (атомів, молекул, іонів), тобто мають дискретну (перервну) будову.

2. Частинки (атоми, молекули, іони) перебувають в неперервному хаотичному тепловому русі.

3. Між частинками (атомами, молекулами, іонами) існують сили взаємодії (притягання або відштовхування) електромагнітної природи.

Експериментальні підтвердження основних положень МКТ.

Перше положення :

"Усі речовини складаються з мікрочастинок (атомів, молекул, іонів), тобто мають дискретну (перервну) будову".

ДЗ №4 (10 клас)

 

СТВ 

Домашнє завдання №4 (10 клас)

 Завдання виконати, правильно оформити в тоненьких зошитах та  здати  до першого уроку у вівторок  12.11.2024 р. у а.301!