Физика пәнінен есептер жинақ шығарылуымен

«Физика пәнінен дидактикалық тапсырмалар жинағы»

I бөлім

МОЛЕКУЛАЛЫҚ ФИЗИКА ЖӘНЕ ТЕРМОДИНАМИКА НЕГІЗДЕРІ

1 Тапсырма

Молекула-кинетикалық теория негіздері

Нұсқа 1.1

1. О₂ оттегінің бір молекуласының массасын тап. 1-тәсілі

М = 32 ^. 10^-3 кг/моль М

N _A = 6,02 ^. 10²³ моль^-1 m ₀= ^_____

N_A

m ₀ -? 32 ^. 10^-3 кг/моль

m ₀ = ^{______________________} = 5,3^. 10^-26 кг

6,02 ^. 10²³ моль^-1

2-ші тәсілі

m ₀= 32 м.а.б. =1,66^. 10^-27. 32= 5,3^. 10^-26 кг

2. Судың салыстырмалы молекулалық массасы 18 м.а.б.екендігі белгілі, оны килограммен көрсет.

m ₀= 18 м.а.б. =1,66^. 10^-27. 18= 3^. 10^-26 кг

3. Табиғатта әртүрлі атомдар мен молекулалар саны қанша?

Ж: Табиғатта химиялық элементтер саны 107, ал молекулалар саны шексіз.

Нұсқа 1.2

1. Қалыпты жағдайда көлемі 60м³ бөлмеде қанша ауа молекулалары бар?Ауаның мольдік массасы М = 29 ^. 10^-3 кг/моль, ауаның тығыздығы ρ₀= 1,29 кг/ м³

М = 29 ^. 10^-3 кг/моль N= m / m_0, ондағы m- бөлмедегі ауа массасы; m_0-бір молекуланың

N_A = 6,02 ^. 10²³ моль^-1 массасы. m= ρ₀^. V₀; m₀= М / N_A сонда N= ρ₀^. V₀ ^. N_A/ М

V= 60м³ 1,29 кг/ м^3. 60м^3. 6,02 ^. 10²³ моль^-1

ρ ₀= 1,29 кг/ м³ N= = 1,6^. 10^-27

29 ^. 10^-3 кг/моль

N-?

2. N₂ азоттың молекулалық массасын анықта.

М = 28 ^. 10^-3 кг/моль М 28 ^. 10^-3 кг/моль

N_A = 6,02 ^. 10²³ моль^-1 m ₀ = ^______ = ^{_____________________________} = 4,65 ^. 10^-26 кг

m ₀ -? N_A 6,02 ^. 10²³ моль^-1

3. Молекулалардың қозғалысын анықтайтын физикалық қозғалысты мысалмен келтір.

Ж: Диффузия құбылысы сыртқы күштердің әсерінсіз бір заттың молекула аралық екінші бір затқа енуі.

Нұсқа 1.3

1. Қалыпты жағдайда 1 кг SO₂ күкіртті газда қанша молекула бар?

М = 64 ^. 10^-3 кг/моль

N_A = 6,02 ^. 10²³ моль^-1 N= m / m_0, бірақ m₀= М / N_A олай болса N= m N_A/ М

m = 1 кг 1 кг 6,02 ^. 10²³ моль^-1

N= = 9,4 ^. 10^-24

N-? 64 ^. 10^-3 кг/моль

2. Күмістің бір молекуласының массасын анықта.

М = 107,9 ^. 10^-3 кг/моль 107,9 ^. 10^-3 кг/моль

N_A = 6,02 ^. 10²³ моль^-1 m₀ = М / N_A m₀ = ^{____________________________} = 1,79 ^. 10^-25 кг

6,02 ^. 10²³ моль^-1

m ₀ -?

3 . Молекулалар арасындағы тартылу және тебілу күштерін дәлелдейтін физикалық құбылыстарды мысалыға келтір.

Ж: Дененің көлемі мен пішіні өзгергенде серпімді күштердің пайда болуы.

Нұсқа 1.4

1. Массасы 5 кг инертті газда 14, 92^. 10²⁵ молекула бар. Бұл қандай газ?

N = 14, 92^. 10²⁵ N= m / m_0, бірақ m₀ = М / N_A онда N= m N_A/ М осыдан М= m N_A / N

m = 5 кг 5 кг ^. 6,02 ^. 10²³ моль^-1

N_A = 6,02 ^. 10²³ моль^-1 М= ^{_____________________________} = 20,17^.10^-3 кг/моль

14, 92^. 10²⁵

М -?

2. СО₂ көмірқышқыл газының бір молекуласының массасы NH₃ аммиактың бір молекуласының массасынан неше есе көп?

М ₁ = 44 ^. 10^-3 кг/моль m₀₁ = М₁ / N_A ; m₀₂ = М₂ / N_A ;

М₂ = 17 ^. 10^-3 кг/моль m₀₁ : m₀₂ = 44:17 = 2,6 есе

m₀₁ : m₀₂ -?

3. Заттың атомдары мен молекулалары қандай элементар бөлшектерден тұрады?

Ж: Заттың атомдары мен молекулалары протондар, электрондар мен нейтрондардан тұрады.

Нұсқа 1.5

1. СО көміртек оксидін бір молекуласының массасын анықта.

М = 28 ^. 10^-3 кг/моль m₀ = М / N_A

N_A = 6,02 ^. 10²³ моль^-1 28 ^. 10^-3 кг/моль

m₀ = ^{_______________________________} = 4, 65 ^. 10^-26 кг

m₀-? 6,02 ^. 10²³ моль^-1

Тексеру: m₀ = 28 м.а.б. = 1,66 ^. 10^-27 кг^. 28 = 4, 65 ^. 10^-26 кг

2. Массасы 5 кг О₂ оттегіде қанша молекула бар?

М = 32 ^. 10^-3 кг/моль N = m / m_0, бірақ m₀ = М / N_A онда N= m N_A/ М;

m = 5 кг 5 кг ^. 6,02 ^. 10²³ моль^-1

N_A = 6,02 ^. 10²³ моль^-1 N = ^{______________________________} = 9, 4 ^. 10 ²⁵

32 N_A^. 10^-3 кг/моль

N-?

3. Баллонда 20 моль газ бар. Баллонда газдың қанша молекуласы бар?

ν = 20 моль N = ν ^. N_A

N_A = 6,02 ^. 10²³ моль^-1

N-? N = 20 моль ^. 6,02 ^. 10²³ моль^-1 =1, 2 ^. 10 ²⁴

Нұсқа 1.6

1. Молекулалық өзара әсер ету сферасының орташа радиусы неге тең?

Ж: Молекулалық өзара әсер ету сферасының орташа радиусы 10^-10 м тең

2. Қалыпты жағдайда массасы 0,6 кг сутегінің бір молекуласының массасын тап

М = 2 ^. 10^-3 кг/моль

m = 0,6 кг 2 ^. 10^-3 кг/моль

N_A = 6,02 ^. 10²³ моль^-1 m₀ = М / N_A m₀ = ^{_________________________} = 3,3 ^. 10 ^-27 кг

6,02 ^. 10²³ моль^-1

m₀-? N-? ν-? 0,6 кг

N = m / m₀; N = ^{__________________} = 1,8 ^. 10 ²⁶

3,3 ^. 10 ^-27 кг

0,6 кг

ν = m / М; ν = ^{_____________________} = 300 моль

2 ^. 10^-3 кг/моль

3. Ыдыста гелийдің екі молі бар. Ыдыста гелийдің (шамамен) қанша атомы бар?

Ж: Әрбір мольде Авогадро тұрақтысына тең атомдар болады, демек, екі моль үшін: 12 ^. 10 ²³ атомдар бар

2 Тапсырма

Идеал газ. Газдың макроскопиялық параметрлері. Ішкі энергия.

Газдың температурасы мен қысымы.

Нұсқа 2.1

1. Идеал газдың күй теңдеуін ... деп жазуға болады.

Ж: PV/T = const

2. Температурасы 4⁰С ал будың тығыздығы 0,0064 кг/м³, судың тығыздығы 1000 кг/м³ болса, онда су буының молекула аралық көлемі судың молекула аралық көлемінен неше есе үлкен?

t = 4⁰С

ρ_бу = 0,0064 кг/м³, Vбу : Vсу = ρ_су : ρ_бу

ρ_су = 1000 кг/м³ Vбу : Vсу = 1000 кг/м³ : 0,0064 кг/м³ = 1,53^. 10 ⁵

Vбу : Vсу - ?

3. Егер жабық ыдыстағы газды 140 К – ге қыздырған кезде оның қысымы 1,5 есе артса, ол қандай температурада болған?

Көлемі тұрақты, демек Р₀ Т₀ 2

^_______ = ^{_________________} = ^______; Т₀ = 280 К

Р Т₀ +140 3

Нұсқа 2.2

1. Ауаның қалыпты жағдайдағы тығыздығы 1,29 кг/м³. Ауаның мольдік массасын табу керек.

ρRT ρRT

Р = ^____________ М = ^_________ М = 29 ^. 10 ^-3 кг/моль

М Р

2. Газдың қандай күйі вакуум деп аталады?

Ж: Молекулалардың еркін өту жолы ыдыстың мөлшерлерімен шамалас болатын кездегі күй.

3. Газдың қысымы газдың қозғалысын сипаттайтын қандай шамаларға тікелей тәуелді?

Ж: Молекулалардың кинетикалық энергиясына.

Нұсқа 2.3

1. Қалыпты жағдайда аргонның молекулалары 6,35^. 10^-8 м еркін қозғала отырып, секундына 6 ^. 10⁹ с^-1 рет соқтығысты. Аргонның молекулаларының орташа жылдамдығын есепте.

ν = 6 ^. 10 ⁹ с^-1 υ = λ ^. ν

λ = 6,35 ^. 10 ^{- 8} м. υ = 6,35 ^. 10 ^{- 8} м ^. 6 ^. 10 ⁹ с^-1 = 381 м/с

υ - ?

2. Кристалдану процесі кезінде дененің температурасы қалай өзгереді?

Ж: Кристалдану процесі кезінде температура тұрақты және белгілі шамаға тең болады.

3 . Идеал газ молекулаларының қалыпты қысым және 23⁰С температура кезіндегі концентрациясын табу керек. N ν N_A N_AР V N_AР

Р = 10⁵ Па n = ^_____ = ^_________ = ^{_______________} = ^___________

t = 23 ⁰С V V RT V RT

n -? 6,02 ^. 10²³ моль^{-1 .} 10⁵ Па

n = ^{_________________________________} = 2,5 ^. 10 ²⁴

8,31Дж/моль К^. 23 ⁰С

Нұсқа 2.4

1. Гелий атомының концентрациясы 2 ^. 10 ²⁰ м ^-3, ал гелий атомының диаметрі 2 ^. 10 ^-10 м тең. Еркін қозғалу ұзындығын есепте.

n = 2 ^. 10 ²⁰ м ^-3 1

d = 2 ^. 10 ^-10 м λ = ^{____________________} = 2,82 cм

√ 2π d ² n

λ -?

2. Ыдыстан ондағы газдың жартысын шығарып жібереді. Ыдыста қалған газдың қысымын 3 есе арттыру үшін оның абсолют температурасын қалай өзгерту керек?

m/2 m/2

Р₁V = ^_______ RT₁ 3 Р₁V = ^_______ RT₂ T₁/ T₂ = 3 есе арттыру керек.

М М

3. Халықаралық жүйедегі масса, зат мөлшері, көлем және қысымның өлшем бірліктері қандай?

Ж: Халықаралық жүйедегі: масса – килограмм (кг), зат мөлшері – моль (моль), көлем – метр куб (м ³),

қысым – Паскаль (1Па = 1Н / м ²).

Нұсқа 2.5

1. Оттегі молекуласының жылдамдығы 400 м/с, секундына 8 ^. 10 ⁹ с^-1 рет соқтығысады. Оттегі молекуласының диаметрі 3 ^. 10