Гэр Шүдний эмчилгээ Тогтмол хурдатгалтай шулуун шугаман хөдөлгөөн. Хурдатгалын тухай ойлголт

Шүдний эмчилгээ

Тогтмол хурдатгалтай шулуун шугаман хөдөлгөөн. Хурдатгалын тухай ойлголт

"Тогтмол хурдатгалтай шугаман хөдөлгөөний үеийн хурд" сэдвээр хичээлийн төлөвлөгөө

огноо :

Сэдэв: "Тогтмол хурдатгалтай шулуун шугамын хөдөлгөөний үеийн хурд"

Зорилго:

Боловсролын : Тогтмол хурдатгалтай шулуун шугамын хөдөлгөөний үед хурдны талаархи мэдлэгийг ухамсартайгаар эзэмшүүлэх, бүрдүүлэх;

Хөгжлийн : Бие даасан үйл ажиллагааны ур чадвар, бүлгээр ажиллах чадварыг үргэлжлүүлэн хөгжүүл.

Боловсролын : Шинэ мэдлэгт танин мэдэхүйн сонирхлыг бий болгох; зан үйлийн сахилга батыг хөгжүүлэх.

Хичээлийн төрөл: шинэ мэдлэг сурах хичээл

Тоног төхөөрөмж, мэдээллийн эх сурвалж:

Исаченкова, L. A. Физик: сурах бичиг. 9-р ангийн хувьд. төрийн байгууллагууд дундаж орос хэлээр боловсрол хэл сургалт / Л.А.Исаченкова, Г.В.Палчик, А.А.Сокольский; засварласан А.А.Сокольский. Минск: Ардын Асвета, 2015 он

Исаченкова, L. A. Физикийн асуудлын цуглуулга. 9-р анги: ерөнхий боловсролын сургуулийн оюутнуудад зориулсан гарын авлага. дундаж орос хэлээр боловсрол хэл сургалт / L. A. Исаченкова, G. V. Palchik, V. V. Dorofeychik. Минск: Аверсев, 2016, 2017 он.

Хичээлийн бүтэц:

Зохион байгуулалтын үе (5 мин)

Үндсэн мэдлэгийг шинэчлэх (5 мин)

Шинэ материал сурах (15 мин)

Биеийн тамирын минут (2 мин)

Мэдлэгээ нэгтгэх (13мин)

Хичээлийн хураангуй (5 мин)

Зохион байгуулах цаг

Сайн уу, суу! (Одоо байгаа хүмүүсийг шалгаж байна).Өнөөдөр хичээл дээр бид тогтмол хурдатгалтай шугаман хөдөлгөөний хурдыг ойлгох ёстой. Мөн энэ нь тийм гэсэн үг юмХичээлийн сэдэв : Тогтмол хурдатгалтай шулуун шугамын хөдөлгөөний үед хурд

Лавлах мэдлэгийг шинэчлэх

Бүх жигд бус хөдөлгөөнүүдийн хамгийн энгийн нь - тогтмол хурдатгалтай шулуун хөдөлгөөн. Үүнийг тэнцүү хувьсагч гэж нэрлэдэг.

Нэг жигд хөдөлгөөний үед биеийн хурд хэрхэн өөрчлөгддөг вэ?

Шинэ материал сурах

Налуу суваг дагуух ган бөмбөлгийн хөдөлгөөнийг авч үзье. Туршлагаас харахад түүний хурдатгал нь бараг тогтмол байдаг.

Болъё Вцаг мөч т = 0 бөмбөг анхны хурдтай байсан (Зураг 83).

Бөмбөгний хурдаас цаг хугацааны хамаарлыг хэрхэн олох вэ?

Бөмбөгний хурдатгалА = . Бидний жишээндΔt = т , Δ - . гэсэн үг,

, хаана

Тогтмол хурдатгалтай хөдөлж байх үед биеийн хурд нь шугаман хамааралтай байдаг цаг.

Тэнцүү байдлаас ( 1 ) ба (2) төсөөллийн томьёо дараах байдалтай байна.

Хараат байдлын графикуудыг бүтээцгээеа x ( т ) Тэгээд v x ( т ) (будаа. 84, a, b).

Цагаан будаа. 84

Зураг 83-ын дагууА X = А > 0, = v 0 > 0.

Дараа ньхамаарал а x ( т ) хуваарьтай тохирч байна1 (84-р зургийг үз, A). Энэцаг хугацааны тэнхлэгтэй параллель шулуун шугам. Хамааралv x ( т ) хуваарьтай тохирч байна, төсөөллийн өсөлтийг тайлбарлавскоөсөх (зураг харна уу. 84, б). Энэ нь өсөж байгаа нь тодорхой байнамодульхурд. Бөмбөг хөдөлж байнажигд хурдасгасан.

Хоёр дахь жишээг авч үзье (Зураг 85). Одоо бөмбөгний анхны хурд нь ховилын дагуу дээшээ чиглэв. Дээш урагшлах тусам бөмбөг аажмаар хурдаа алдах болно. Яг цэг дээрАТэр дээрмөч зогсох болноэхлэх болнодоош гулс. Бүрэн зогсоохА дуудсанэргэлтийн цэг.

дагуу зурах 85 А X = - a< 0, = v 0 > 0, томъёо (3) ба (4) графиктай тохирно2 Тэгээд 2" (см.будаа. 84, А , б).

Хуваарь 2" Энэ нь бөмбөгийг дээшээ хөдөлж байх үед хурдны төсөөлөл байгааг харуулж байнаv x эерэг байсан. Энэ нь нэгэн зэрэг буурсант= тэгтэй тэнцүү болсон. Энэ мөчид бөмбөг эргэлтийн цэгт хүрэвА (85-р зургийг үз). Энэ үед бөмбөгний хурдны чиглэл эсрэгээр болон өөр тийшээ өөрчлөгдөвт> хурдны проекц сөрөг болсон.

Графикаас 2" (84-р зургийг үз, б) Эргэлтийн мөчөөс өмнө хурдны модуль буурч, бөмбөг ижил хурдтайгаар дээшээ хөдөлсөн нь тодорхой байна. Atт > т n хурдны модуль нэмэгддэг - бөмбөг жигд хурдтай доошоо хөдөлдөг.

Хоёр жишээн дээр хурдны модуль цаг хугацааны графикийг өөрийн гараар бүтээ.

Нэг жигд хөдөлгөөний өөр ямар хуулиудыг мэдэх шаардлагатай вэ?

§ 8-д бид жигд шулуун хөдөлгөөний хувьд графикийн хоорондох зургийн талбайг нотолсон.v x ба цаг хугацааны тэнхлэг (57-р зургийг үз) нь шилжилтийн төсөөлөл Δ-тэй тоон хувьд тэнцүү байна.r X . Энэ дүрэм нь жигд бус хөдөлгөөнд ч хамаатай гэдгийг баталж болно. Дараа нь 86-р зургийн дагуу шилжилтийн проекц Δr X жигд ээлжлэн хөдөлгөөнтэй байх нь трапецын талбайгаар тодорхойлогддогA B C D . Энэ талбай нь суурийн нийлбэрийн хагастай тэнцүү байнатрапецийг өндрөөр нь үржүүлсэнМЭ .

Үр дүнд нь:

Томъёоны (5) хурдны төсөөллийн дундаж утга учир

дараах:

Жолоо барьж байхдаа -тайТогтмол хурдатгалын харьцаа (6) нь зөвхөн проекцын хувьд төдийгүй хурдны векторуудын хувьд хангагдана.

Тогтмол хурдатгалтай хөдөлгөөний дундаж хурд нь эхний болон эцсийн хурдны нийлбэрийн хагастай тэнцүү байна.

(5), (6) ба (7) томъёог ашиглах боломжгүйУчир ньхөдөлгөөн -тайтогтмол бус хурдатгал. Энэ нь хүргэж болноруубүдүүлэг алдаанууд.

Мэдлэгийг нэгтгэх

57-р хуудаснаас асуудлыг шийдэх жишээг харцгаая.

Машин модуль нь = 72 хурдтай хөдөлж байв. Замын хэсэг дээр улаан гэрлэн дохио асч байгааг хараад жолоочс= 50 м хурдыг жигд бууруулж = 18 . Машины хөдөлгөөний мөн чанарыг тодорхойлох. Тоормослох үед машин хөдөлсөн чиглэл, хурдатгалын хэмжээг ол.

Өгөгдсөн: Реше tion:

72 = 20 Машины хөдөлгөөн жигд удаан байв. Уско-

машин жолоодохэсрэг чиглэл

18 = түүний хөдөлгөөний 5 хурд.

Хурдасгах модуль:

с= 50 м

Тоормослох хугацаа:

А -? Δ t =

Дараа нь

Хариулт:

Хичээлийн хураангуй

Жолоо барьж байхдаа -тайТогтмол хурдатгалтай үед хурд нь цаг хугацаанаас шугаман хамааралтай байдаг.

Нэг жигд хурдасгасан хөдөлгөөнд агшин зуурын хурд ба хурдатгалын чиглэлүүд давхцдаг бол жигд удаашралтай хөдөлгөөнд эсрэгээрээ байдаг.

Жолооны дундаж хурд-тайтогтмол хурдатгал нь эхний болон эцсийн хурдны нийлбэрийн хагастай тэнцүү байна.

Гэрийн ажлын зохион байгуулалт

§ 12, жишээ нь. 7 No 1, 5

Тусгал.

Үг хэллэгийг үргэлжлүүлнэ үү:

Өнөөдөр хичээл дээр би сурсан ...

Сонирхолтой байсан…

Хичээлээс олж авсан мэдлэг маань хэрэг болно

Нэг жигд хурдасгасан хөдөлгөөний хувьд дараахь тэгшитгэлүүд хүчинтэй бөгөөд бид тэдгээрийг гаралгүйгээр танилцуулж байна.

Таны ойлгож байгаагаар зүүн талын вектор томьёо, баруун талын хоёр скаляр томъёо тэнцүү байна. Алгебрийн үүднээс авч үзвэл скаляр томьёо нь жигд хурдасгасан хөдөлгөөнтэй үед шилжилтийн төсөөлөл нь квадрат хуулийн дагуу цаг хугацаанаас хамаарна гэсэн үг юм. Үүнийг агшин зуурын хурдны төсөөллийн шинж чанартай харьцуул (§ 12-h-ыг үзнэ үү).

sx = x – xo and sy = y – yo (§ 12-ыг үзнэ үү) гэдгийг мэдэж, баруун дээд баганын хоёр скаляр томъёоноос бид координатын тэгшитгэлийг олж авна.

Биеийн жигд хурдатгалтай хөдөлгөөний үед хурдатгал тогтмол байдаг тул координатын тэнхлэгүүдийг ямагт байрлуулж, хурдатгалын векторыг нэг тэнхлэгтэй, жишээлбэл, Y тэнхлэгтэй параллель чиглүүлж болно.Иймээс X тэнхлэгийн дагуух хөдөлгөөний тэгшитгэл нь дараах байдалтай байна. мэдэгдэхүйц хялбаршуулсан:

x = xo + υox t + (0) ба y = yo + υoy t + ½ ay t²

Зүүн тэгшитгэл нь жигд шулуун хөдөлгөөний тэгшитгэлтэй давхцаж байгааг анхаарна уу (§ 12-g-г үзнэ үү). Энэ нь жигд хурдасгасан хөдөлгөөн нь нэг тэнхлэгийн дагуух жигд хөдөлгөөн, нөгөө тэнхлэгийн дагуу жигд хурдассан хөдөлгөөнөөс "бүрдэж" чадна гэсэн үг юм. Үүнийг дарвуулт онгоцон дээрх цөмтэй хийсэн туршлага нотолж байна (§ 12-b-г үзнэ үү).

Даалгавар. Охин гараа сунган бөмбөг шидэв. Тэрээр 80 см өндөрсөж, удалгүй охины хөлд унаж, 180 см нисчээ. Бөмбөгийг ямар хурдаар шидсэн бэ, бөмбөг газар цохиход ямар хурдтай байсан бэ?

Агшин зуурын хурдыг Y тэнхлэгт тусгах тэгшитгэлийн хоёр талыг квадрат болгоё: υy = υoy + ay t (§ 12-ыг үз). Бид тэгш байдлыг олж авдаг:

υy² = ( υoy + ay t )² = υoy² + 2 υoy ay t + ay² t²

Зөвхөн баруун гар талын хоёр гишүүний хувьд 2-р хүчин зүйлийг хаалтнаас хасъя:

υy² = υoy² + 2 ay ( υoy t + ½ ay t² )

Хаалтанд бид шилжилтийн төсөөллийг тооцоолох томъёог авна гэдгийг анхаарна уу: sy = υoy t + ½ ay t². Үүнийг sy-ээр орлуулснаар бид дараахь зүйлийг авна.

Шийдэл. Зураг зуръя: Y тэнхлэгийг дээш чиглүүлж, координатын гарал үүслийг газар дээр нь охины хөл дээр байрлуул. Хурдны проекцын квадратын хувьд олж авсан томъёогоо эхлээд бөмбөгний өсөлтийн дээд цэгт хэрэглэцгээе.

0 = υoy² + 2·(–g)·(+h) ⇒ υoy = ±√¯2gh = +4 м/с

Дараа нь дээд цэгээс доош хөдөлж эхлэхэд:

υy² = 0 + 2·(–g)·(–H) ⇒ υy = ±√¯2gh = –6 м/с

Хариулт: Бөмбөгийг 4 м/с хурдтайгаар дээш шидсэн бөгөөд газардах үед Y тэнхлэгийн эсрэг чиглэсэн 6 м/с хурдтай байв.

Анхаарна уу. Агшин зуурын хурдны квадрат проекцын томъёо нь X тэнхлэгийн аналогиар зөв байх болно гэдгийг та ойлгож байна гэж найдаж байна.

Хэрэв хөдөлгөөн нь нэг хэмжээст, өөрөөр хэлбэл зөвхөн нэг тэнхлэгийн дагуу явагддаг бол та хүрээн дэх хоёр томъёоны аль нэгийг ашиглаж болно.

Кинематик бол физикийн сонгодог механик хөдөлгөөнийг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Шинжлэх ухаан динамикаас ялгаатай нь бие яагаад хөдөлж байгааг судалдаг. Тэд үүнийг хэрхэн хийдэг вэ гэсэн асуултад тэр хариулдаг. Энэ нийтлэлд бид хурдатгал ба тогтмол хурдатгалтай хөдөлгөөн гэж юу болохыг авч үзэх болно.

Хурдатгалын тухай ойлголт

Бие орон зайд хөдөлж байх үед тодорхой хугацааны туршид тодорхой замыг хамардаг бөгөөд энэ нь траекторийн урт юм. Энэ замыг тооцоолохын тулд бид хурд ба хурдатгалын ойлголтуудыг ашигладаг.

Физик хэмжигдэхүүн болох хурд нь аялсан зайн өөрчлөлтийн цаг хугацааны хурдыг тодорхойлдог. Хурд нь биеийн хөдөлгөөний чиглэлд траекторийн чиглэлд тангенциал чиглэгддэг.

Хурдатгал нь арай илүү төвөгтэй хэмжигдэхүүн юм. Товчхондоо энэ нь тухайн цаг хугацааны хурдны өөрчлөлтийг дүрсэлдэг. Математик нь дараах байдлаар харагдаж байна.

Энэ томьёог илүү тодорхой ойлгохын тулд энгийн жишээ хэлье: хөдөлгөөний 1 секундэд биеийн хурд 1 м/с нэмэгдсэн гэж бодъё. Дээрх илэрхийлэлд орлуулсан эдгээр тоонууд нь үр дүнд хүргэдэг: энэ секундэд биеийн хурдатгал нь 1 м/с 2-тэй тэнцүү байв.

Хурдатгалын чиглэл нь хурдны чиглэлээс бүрэн хамааралгүй юм. Үүний вектор нь энэ хурдатгалыг үүсгэдэг үр дүнд үүссэн хүчний вектортой давхцдаг.

Дээр дурдсан хурдатгалын тодорхойлолтод нэг чухал зүйлийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ утга нь зөвхөн хурдны өөрчлөлтийг төдийгүй чиглэлийг тодорхойлдог. Сүүлчийн баримтыг муруйн хөдөлгөөн хийх тохиолдолд анхаарч үзэх хэрэгтэй. Цаашид өгүүлэлд зөвхөн шулуун шугамын хөдөлгөөнийг авч үзэх болно.

Тогтмол хурдатгалтай хөдөлж байх үед хурд

Хөдөлгөөний явцад хэмжээ, чиглэлээ хадгалж байвал хурдатгал тогтмол байна. Ийм хөдөлгөөнийг жигд хурдасгасан эсвэл жигд удаашруулсан гэж нэрлэдэг - энэ бүхэн хурдатгал нь хурдыг нэмэгдүүлэх эсвэл хурдыг бууруулахад хүргэдэг эсэхээс хамаарна.

Бие тогтмол хурдатгалтай хөдөлж байгаа тохиолдолд хурдыг дараах томъёоны аль нэгээр тодорхойлж болно.

Эхний хоёр тэгшитгэл нь жигд хурдассан хөдөлгөөнийг тодорхойлдог. Тэдний хоорондох ялгаа нь хоёр дахь илэрхийлэл нь тэг биш анхны хурдтай тохиолдолд хамаарна.

Гурав дахь тэгшитгэл нь тогтмол хурдатгалтай жигд удаан хөдөлгөөний хурдны илэрхийлэл юм. Хурдатгал нь хурдны эсрэг чиглэгддэг.

Бүх гурван функцийн график v(t) нь шулуун шугам юм. Эхний хоёр тохиолдолд шулуун шугамууд нь х тэнхлэгтэй харьцуулахад эерэг налуутай, гурав дахь тохиолдолд энэ налуу сөрөг байна.

Туулсан зайны томъёо

Тогтмол хурдатгалтай (a = const хурдатгал) хөдөлгөөний үед замын хувьд хурдны интегралыг цаг хугацааны хувьд тооцоолвол томьёо олоход хэцүү биш юм. Дээр бичсэн гурван тэгшитгэлийн хувьд энэхүү математик үйлдлийг гүйцэтгэсний дараа бид L замын дараах илэрхийллийг олж авна.

L = v 0 *t + a*t 2 /2;
L = v 0 *t - a*t 2 /2.

Бүх гурван замын функцын цаг хугацааны графикууд нь парабол юм. Эхний хоёр тохиолдолд параболын баруун салаа нэмэгдэж, гурав дахь функцийн хувьд энэ нь аажмаар тодорхой тогтмол хэмжээнд хүрдэг бөгөөд энэ нь бие бүрэн зогсох хүртэл явсан зайтай тохирч байна.

Асуудлын шийдэл

30 км/цагийн хурдтай хөдөлж, машин хурдалж эхлэв. Тэрээр 30 секундэд 600 метрийн зайг туулсан. Машины хурдатгал ямар байсан бэ?

Юуны өмнө анхны хурдыг км/цагаас м/с болгон хувиргая:

v 0 = 30 км/ц = 30000/3600 = 8.333 м/с.

Одоо хөдөлгөөний тэгшитгэлийг бичье.

L = v 0 *t + a*t 2 /2.

Энэ тэгшитгэлээс бид хурдатгалыг илэрхийлж, бид дараахь зүйлийг олж авна.

a = 2*(L - v 0 *t)/t 2 .

Энэ тэгшитгэлийн бүх физик хэмжигдэхүүнүүд асуудлын нөхцлөөс мэдэгддэг. Бид тэдгээрийг томъёонд орлуулж, хариултыг авна: a ≈ 0.78 м/с 2 . Ийнхүү тогтмол хурдатгалтайгаар хөдөлж байсан машин секунд тутамд хурдаа 0.78 м/с-ээр нэмэгдүүлсэн.

30 секундын хурдасгасан хөдөлгөөний дараа тэр ямар хурдтай болсныг (хөгжилд) тооцож үзье.

v = v 0 + a*t = 8.333 + 0.78*30 = 31.733 м/с.

Үүний үр дүнд хурд нь 114.2 км / цаг байна.

Тогтмол хурдатгалтай шулуун шугаман хөдөлгөөнийг хурдны модуль цаг хугацааны явцад нэмэгдэж байвал жигд хурдасгасан, багасвал жигд удааширсан гэж нэрлэдэг.

Хурдасгасан хөдөлгөөний жишээ бол намхан байшингийн тагтан дээрээс цэцгийн сав унах явдал юм. Намрын эхэн үед савны хурд 0-тэй тэнцүү байдаг ч хэдхэн секундын дотор хэдэн арван м/с хүртэл нэмэгддэг. Удаан хөдөлгөөний жишээ бол босоо тэнхлэгт дээш шидэгдсэн чулууны хөдөлгөөн бөгөөд түүний хурд нь эхэндээ өндөр байсан ч дараа нь траекторийн дээд цэгт аажмаар тэг болж буурдаг. Хэрэв бид агаарын эсэргүүцлийн хүчийг үл тоомсорловол эдгээр хоёр тохиолдолд хурдатгал нь ижил бөгөөд чөлөөт уналтын хурдатгалтай тэнцүү байх бөгөөд энэ нь үргэлж босоо доош чиглэсэн, g үсгээр тэмдэглэгдсэн бөгөөд ойролцоогоор 9.8 м/с2-тэй тэнцүү байна. .

Таталцлын хурдатгал, g нь дэлхийн таталцлын хүчнээс үүдэлтэй. Энэ хүч нь дэлхий рүү хөдөлж буй бүх биеийг хурдасгаж, түүнээс холдохыг удаашруулдаг.

Энд v нь t үеийн биеийн хурд, энгийн хувиргалтуудын дараа хаанаас олж авдаг тэгшитгэл Тогтмол хурдатгалтай хөдлөх үед хурд: v = v0 + at

8. Тогтмол хурдатгалтай хөдөлгөөний тэгшитгэл.

Тогтмол хурдатгалтай шугаман хөдөлгөөний үед хурдны тэгшитгэлийг олохын тулд t=0 үед биеийн анхны хурд v0 байсан гэж үзнэ. a хурдатгал тогтмол тул дараах тэгшитгэл t ямар ч үед хүчинтэй байна.

Энд v нь биеийн t үеийн хурд, эндээс энгийн хувиргалт хийсний дараа бид тогтмол хурдатгалтай хөдөлж байх үеийн хурдны тэгшитгэлийг олж авна: v = v0 + at

Тогтмол хурдатгалтай шулуун шугаман хөдөлгөөний үед туулсан замын тэгшитгэлийг гаргахын тулд эхлээд хурд ба цаг хугацааны графикийг (5.1) байгуулна. a>0 хувьд энэ хамаарлын графикийг зүүн талд 5-р зурагт үзүүлэв (цэнхэр шулуун шугам). §3-т тодорхойлсончлон, t хугацаанд гүйцэтгэсэн хөдөлгөөнийг t=0 ба t моментуудын хоорондох хурд ба цаг хугацааны муруй доорх талбайг тооцоолох замаар тодорхойлж болно. Манай тохиолдолд t = 0 ба t гэсэн хоёр босоо шугамаар хүрээлэгдсэн муруйн доорх дүрс нь OABC трапец хэлбэртэй бөгөөд түүний талбай нь мэдэгдэж байгаагаар S нь уртын нийлбэрийн хагасын үржвэртэй тэнцүү байна. OA ба CB суурийн ба OC өндөр:

Зураг 5-аас харахад OA = v0, CB = v0 + at, OC = t байна. Эдгээр утгыг (5.2) -д орлуулснаар бид анхны v0 хурдтай a тогтмол хурдатгалтай шулуун шугаман хөдөлгөөний үед t хугацаанд хийсэн S шилжилтийн тэгшитгэлийг олж авна.

Томъёо (5.3) нь зөвхөн a>0 хурдатгалтай хөдөлгөөнд төдийгүй, a>0 хурдатгалтай хөдөлгөөнд хамаарна гэдгийг харуулахад хялбар байдаг.<0. На рис.5 справа красными линиями показаны графики зависимости S при положительных (верх) и отрицательных (низ) значениях a, построенные по формуле (5.3) для различных величин v0. Видно, что в отличие от равномерного движения (см. рис. 3), график зависимости перемещения от времени является параболой, а не прямой, показанной для сравнения пунктирной линией.

9. Биеийн чөлөөт уналт. Таталцлын нөлөөгөөр тогтмол хурдатгалтай хөдөлгөөн.

Биеийн чөлөөт уналт гэдэг нь агаарын эсэргүүцэлгүй (вакуум дахь) биетүүд дэлхий рүү унах явдал юм.

Биеийн дэлхий рүү унах хурдатгалыг таталцлын хурдатгал гэж нэрлэдэг. Чөлөөт уналтын хурдатгалын векторыг тэмдгээр тэмдэглэсэн бөгөөд энэ нь босоо доош чиглэсэн байна. Дэлхийн бөмбөрцгийн өөр өөр цэгүүдэд далайн түвшнээс дээш газарзүйн өргөрөг, өндрөөс хамааран g-ийн тоон утга нь ижил биш бөгөөд туйлд ойролцоогоор 9.83 м/с2, экваторт 9.78 м/с2 хүртэл хэлбэлздэг. Москвагийн өргөрөгт g = 9.81523 м/с2. Ихэвчлэн тооцоололд өндөр нарийвчлал шаарддаггүй бол дэлхийн гадаргуу дээрх g-ийн тоон утгыг 9.8 м/с2 эсвэл бүр 10 м/с2-тэй тэнцүү авдаг.

Чөлөөт уналтын энгийн жишээ бол тодорхой h өндрөөс анхны хурдгүйгээр унаж буй бие юм. Чөлөөт уналт нь тогтмол хурдатгалтай шугаман хөдөлгөөн юм.

Тохиромжтой чөлөөт уналт нь агаарын эсэргүүцэл байхгүй вакуум орчинд л боломжтой бөгөөд масс, нягтрал, хэлбэрээс үл хамааран бүх бие ижил хурдан унадаг, өөрөөр хэлбэл цаг хугацааны аль ч мөчид биетүүд ижил хурд, хурдатгалтай байдаг.

Чөлөөт унасан биед жигд хурдасгасан хөдөлгөөний бүх томъёог хэрэглэнэ.

Биеийн чөлөөт уналтын үеийн хурдны хэмжээ:

биеийн хөдөлгөөн:

Энэ тохиолдолд жигд хурдатгалтай хөдөлгөөний томъёонд a хурдатгалын оронд таталцлын хурдатгал g = 9.8 м/с2-ийг оруулсан болно.

10. Биеийн хөдөлгөөн. ХАТУУ БИЙИЙН Урагш ХӨДӨЛГӨӨ

Хатуу биеийн хөрвүүлэх хөдөлгөөн нь биетэй байнга холбоотой шулуун шугам бүр өөртэйгээ зэрэгцээ хөдөлдөг хөдөлгөөн юм. Үүнийг хийхийн тулд биетэй холбосон хоёр зэрэгцээ бус шугам өөр хоорондоо зэрэгцээ шилжихэд хангалттай. Хөрвүүлэх хөдөлгөөний үед биеийн бүх цэгүүд ижил төстэй, зэрэгцээ траекторийг дүрсэлдэг бөгөөд ямар ч үед ижил хурд, хурдатгалтай байдаг. Тиймээс биеийн хөрвүүлэх хөдөлгөөн нь түүний О цэгүүдийн аль нэгнийх нь хөдөлгөөнөөр тодорхойлогддог.

Ерөнхий тохиолдолд орчуулгын хөдөлгөөн нь гурван хэмжээст орон зайд тохиолддог боловч түүний гол онцлог нь аль ч сегментийн параллелизмыг хадгалах нь хүчинтэй хэвээр байна.

Жишээлбэл, лифтний машин урагш хөдөлдөг. Түүнчлэн, анхны ойролцоо байдлаар Ferris дугуйны бүхээг нь хөрвүүлэх хөдөлгөөнийг хийдэг. Гэсэн хэдий ч хатуу хэлэхэд Ferris дугуйны бүхээгийн хөдөлгөөнийг дэвшилттэй гэж үзэх боломжгүй юм. Хэрэв бие нь орчуулгын дагуу хөдөлдөг бол түүний хөдөлгөөнийг дүрслэхийн тулд дурын цэгийн хөдөлгөөнийг (жишээлбэл, биеийн массын төвийн хөдөлгөөнийг) тайлбарлахад хангалттай.

Хэрэв битүү механик системийг бүрдүүлэгч биетүүд бие биетэйгээ зөвхөн таталцлын болон уян хатан хүчээр харилцан үйлчилдэг бол эдгээр хүчний ажил нь эсрэг тэмдгээр авсан биеийн потенциал энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна: A = –(E р2 – E р1).

Кинетик энергийн теоремын дагуу энэ ажил нь биеийн кинетик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна

Тиймээс

Эсвэл E k 1 + E p 1 = E k 2 + E p 2.

Таталцлын болон уян харимхай хүчээр бие биетэйгээ харилцан үйлчилдэг, хаалттай системийг бүрдүүлдэг биеийн кинетик ба потенциал энергийн нийлбэр өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

Энэхүү мэдэгдэл нь механик процесс дахь энерги хадгалагдах хуулийг илэрхийлдэг. Энэ нь Ньютоны хуулиудын үр дагавар юм. E = E k + E p нийлбэрийг нийт механик энерги гэнэ. Механик энергийн хадгалалтын хууль нь хаалттай систем дэх биетүүд хоорондоо консерватив хүчээр, өөрөөр хэлбэл потенциал энергийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлж болох хүчээр харилцан үйлчлэхэд л хангагдана.

Биеийн хаалттай системийн механик энерги эдгээр биетүүдийн хооронд зөвхөн консерватив хүч үйлчилбэл өөрчлөгдөхгүй. Консерватив хүч гэдэг нь аливаа хаалттай траекторийн дагуух ажил нь тэгтэй тэнцүү хүч юм. Таталцал бол консерватив хүчний нэг юм.

Бодит нөхцөлд хөдөлж буй биетүүд нь таталцлын хүч, уян харимхай хүч болон бусад консерватив хүчний хамт үрэлтийн хүч эсвэл хүрээлэн буй орчны эсэргүүцлийн хүчээр бараг үргэлж үйлчилдэг.

Үрэлтийн хүч нь консерватив биш юм. Үрэлтийн хүчээр хийсэн ажил нь замын уртаас хамаарна.

Хэрэв битүү системийг бүрдүүлдэг биетүүдийн хооронд үрэлтийн хүч үйлчилдэг бол механик энерги хадгалагдахгүй. Механик энергийн нэг хэсэг нь биеийн дотоод энерги (халаалт) болж хувирдаг.

Аливаа бие махбодийн харилцан үйлчлэлийн үед энерги гарч ирэхгүй, алга болдоггүй. Энэ нь зүгээр л нэг хэлбэрээс нөгөөд шилждэг.

Эрчим хүчийг хадгалах, хувиргах хуулийн үр дагаврын нэг бол "мөнхийн хөдөлгөөнт машин" (мөнхийн хөдөлгөөнт машин) - эрчим хүч зарцуулахгүйгээр тодорхойгүй хугацаагаар ажиллах боломжтой машиныг бий болгох боломжгүй гэсэн мэдэгдэл юм.

Түүхэнд маш олон тооны "мөнхийн хөдөлгөөн" төслүүд хадгалагддаг. Тэдгээрийн заримд нь "зохион бүтээгчийн" алдаанууд илэрхий байдаг бол заримд нь эдгээр алдаа нь төхөөрөмжийн нарийн төвөгтэй дизайнаар далдлагдсан байдаг бөгөөд энэ машин яагаад ажиллахгүй байгааг ойлгоход маш хэцүү байж болно. Бидний цаг үед "мөнхийн хөдөлгөөнт машин" бүтээх үр дүнгүй оролдлого үргэлжилсээр байна. Эрчим хүчийг хадгалах, хувиргах хууль нь эрчим хүч зарцуулахгүйгээр ажил хийхийг "хориодог" тул эдгээр бүх оролдлого бүтэлгүйтэх болно.

31. Молекул кинетик онолын үндсэн зарчим, тэдгээрийн үндэслэл.

Бүх бие нь орон зайгаар тусгаарлагдсан, санамсаргүй байдлаар хөдөлж, бие биетэйгээ харилцан үйлчилдэг молекулууд, атомууд, энгийн хэсгүүдээс бүрддэг.

Кинематик ба динамик нь биеийн хөдөлгөөнийг дүрсэлж, энэ хөдөлгөөнийг үүсгэдэг хүчийг тодорхойлоход тусалдаг. Гэсэн хэдий ч механик олон асуултанд хариулж чадахгүй. Жишээлбэл, бие нь юунаас бүтдэг вэ? Яагаад олон бодис халах үед шингэн болж, дараа нь ууршдаг вэ? Тэгээд ерөнхийдөө температур, дулаан гэж юу вэ?

Эртний Грекийн гүн ухаантан Демокрит 25 зууны өмнө ижил төстэй асуултуудад хариулахыг оролдсон. Тэрээр ямар ч туршилт хийлгүйгээр биетүүд бидэнд зөвхөн хатуу мэт санагддаг ч үнэн хэрэгтээ тэдгээр нь хоосон байдлаар тусгаарлагдсан өчүүхэн жижиг хэсгүүдээс бүрддэг гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Эдгээр тоосонцорыг бутлах боломжгүй гэж үзээд Демокрит тэдгээрийг атом гэж нэрлэсэн нь Грек хэлнээс орчуулбал хуваагдашгүй гэсэн үг юм. Тэрээр мөн атомууд өөр байж болох ба байнгын хөдөлгөөнд байдаг гэж санал болгосон боловч бид үүнийг олж харахгүй байна, учир нь тэд маш жижиг.

М.В. молекул кинетик онолыг хөгжүүлэхэд асар их хувь нэмэр оруулсан. Ломоносов. Ломоносов дулаан нь бие дэх атомуудын хөдөлгөөнийг илэрхийлдэг гэж анх санаачилсан. Нэмж дурдахад тэрээр молекулууд нь ижил ба өөр атомуудаас бүрдэх энгийн ба нарийн төвөгтэй бодисуудын тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн.

Молекулын физик буюу молекул кинетик онол нь материйн бүтцийн талаархи тодорхой санаан дээр суурилдаг

Ийнхүү бодисын бүтцийн атомын онолоор бол химийн бүх шинж чанараа хадгалсан бодисын хамгийн жижиг хэсэг нь молекул юм. Хэдэн мянган атомаас бүрдэх том молекулууд ч гэсэн гэрлийн микроскопоор харагдахгүй маш жижиг хэмжээтэй байдаг. Атомуудын хэмжээ 10 -10 м орчим байдгийг олон тооны туршилт, онолын тооцоо харуулж байна.Молекулын хэмжээ нь хэдэн атомаас бүрдэх, бие биенээсээ хэрхэн байрлаж байгаагаас хамаарна.

Молекул кинетик онол нь химийн бодисын хамгийн жижиг хэсгүүд болох атом ба молекулууд байдаг гэсэн санаан дээр үндэслэн бодисын бүтэц, шинж чанарыг судалдаг онол юм.

Молекул кинетик онол нь гурван үндсэн зарчим дээр суурилдаг.

1. Шингэн, хатуу, хийн бүх бодисууд нь өөрөө атомуудаас ("элементар молекулууд") бүрддэг хамгийн жижиг тоосонцор - молекулуудаас үүсдэг. Химийн бодисын молекулууд нь энгийн эсвэл нарийн төвөгтэй байж болно, өөрөөр хэлбэл. нэг буюу хэд хэдэн атомаас бүрдэнэ. Молекулууд ба атомууд нь цахилгаан саармаг хэсгүүд юм. Тодорхой нөхцөлд молекулууд болон атомууд нэмэлт цахилгаан цэнэгийг олж авч, эерэг эсвэл сөрөг ион болж чаддаг.

2. Атом ба молекулууд тасралтгүй эмх замбараагүй хөдөлгөөнд байдаг.

3. Бөөмүүд хоорондоо цахилгаан шинж чанартай хүчээр харилцан үйлчилдэг. Бөөмүүдийн хоорондын таталцлын харилцан үйлчлэл нь ач холбогдолгүй юм.

Атом ба молекулуудын санамсаргүй хөдөлгөөний тухай молекул кинетик онолын санааг хамгийн гайхалтай туршилтаар баталгаажуулсан зүйл бол Брауны хөдөлгөөн юм. Энэ нь шингэн эсвэл хийд түдгэлзсэн жижиг бичил хэсгүүдийн дулааны хөдөлгөөн юм. Үүнийг 1827 онд Английн ургамал судлаач Р.Браун нээжээ.Брауны тоосонцор молекулуудын санамсаргүй цохилтын нөлөөн дор хөдөлдөг. Молекулуудын эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөний улмаас эдгээр нөлөөлөл хэзээ ч бие биенээ тэнцвэржүүлдэггүй. Үүний үр дүнд Брауны бөөмийн хурд хэмжээ болон чиглэлд санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг бөгөөд түүний замнал нь нарийн төвөгтэй зигзаг муруй юм.

Бодисын молекулуудын байнгын эмх замбараагүй хөдөлгөөн нь бас нэг амархан ажиглагдах үзэгдэл болох тархалтаар илэрдэг. Тархалт гэдэг нь хоёр ба түүнээс дээш холбоо бүхий бодисууд бие биендээ нэвтрэн орох үзэгдэл юм. Уг процесс нь хийд хамгийн хурдан явагддаг.

Молекулуудын санамсаргүй эмх замбараагүй хөдөлгөөнийг дулааны хөдөлгөөн гэж нэрлэдэг. Дулааны хөдөлгөөний кинетик энерги нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Моль гэдэг нь 0.012 кг нүүрстөрөгчийн 12 С-д атом байгаатай ижил тооны бөөмс (молекул) агуулсан бодисын хэмжээг хэлнэ. Нүүрстөрөгчийн молекул нь нэг атомаас бүрдэнэ.

32. Молекулын масс, молекулын харьцангуй молекул масс. 33. Молекулын молийн масс. 34. Бодисын хэмжээ. 35. Авогадрогийн тогтмол.

Молекул кинетик онолд бодисын хэмжээг бөөмийн тоотой пропорциональ гэж үздэг. Бодисын хэмжигдэхүүнийг мэнгэ (моль) гэж нэрлэдэг.

Моль гэдэг нь 0.012 кг (12 гр) нүүрстөрөгчийн 12 С-д атом байгаатай ижил тооны бөөмс (молекул) агуулсан бодисын хэмжээг хэлнэ. Нүүрстөрөгчийн молекул нь нэг атомаас бүрдэнэ.

Нэг моль бодис нь Авогадрогийн тогтмолтой тэнцүү тооны молекул эсвэл атом агуулдаг.

Тиймээс аливаа бодисын нэг моль ижил тооны бөөмс (молекул) агуулдаг. Энэ тоог Авогадрогийн тогтмол N A гэнэ: N A = 6.02·10 23 моль –1.

Авогадрогийн тогтмол нь молекул кинетик онолын хамгийн чухал тогтмолуудын нэг юм.

ν бодисын хэмжээг тухайн бодисын N бөөмс (молекул)-ын Авогадро тогтмол N A-д харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлно.

Моляр масс, M нь тухайн бодисын дээжийн m массыг түүнд агуулагдах бодисын n хэмжээтэй харьцуулсан харьцаа юм.

Энэ нь нэг моль хэмжээгээр авсан бодисын масстай тоогоор тэнцүү байна. SI систем дэх молийн массыг кг/моль-ээр илэрхийлнэ.

Тиймээс бодисын харьцангуй молекул буюу атомын масс нь түүний молекул ба атомын массын нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-ийн харьцаа юм.

36. Брауны хөдөлгөөн.

Байгалийн олон үзэгдлүүд нь бодисын бичил хэсгүүд, молекулууд, атомуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөнийг харуулдаг. Бодисын температур өндөр байх тусам энэ хөдөлгөөн илүү хүчтэй болно. Тиймээс биеийн дулаан нь түүнийг бүрдүүлэгч молекул, атомуудын санамсаргүй хөдөлгөөний тусгал юм.

Бодисын бүх атом, молекулууд тогтмол бөгөөд санамсаргүй хөдөлгөөнтэй байдгийн нотолгоо нь диффуз буюу нэг бодисын бөөмсийг нөгөөд нь нэвтрүүлэх явдал юм.

Тиймээс үнэр нь агаарын хөдөлгөөнгүй байсан ч өрөөнд хурдан тархдаг. Нэг дусал бэх нь аягатай усыг бүхэлд нь хурдан хар өнгөтэй болгодог.

Хатуу биетүүдийг нягт дарж, удаан хугацаагаар байлгавал диффузийг мөн илрүүлж болно. Тархалтын үзэгдэл нь бодисын бичил хэсгүүд бүх чиглэлд аяндаа шилжих чадвартай болохыг харуулж байна. Бодисын бичил хэсгүүд, түүний молекул, атомуудын энэхүү хөдөлгөөнийг дулааны хөдөлгөөн гэж нэрлэдэг.

BROWNIAN ХӨДӨЛГӨӨ - хүрээлэн буй орчны молекулуудын нөлөөн дор үүссэн шингэн эсвэл хийд дүүжлэгдсэн жижиг хэсгүүдийн санамсаргүй хөдөлгөөн; 1827 онд Р.Браун нээсэн

Ажиглалтаас харахад Брауны хөдөлгөөн хэзээ ч зогсдоггүй. Усны дусал (хэрэв та үүнийг хатаахыг зөвшөөрөхгүй бол) үр тарианы хөдөлгөөнийг олон өдөр, сар, жилээр ажиглаж болно. Зун, өвөл, өдөр шөнөгүй зогсдоггүй.

Брауны хөдөлгөөний шалтгаан нь хатуу биетийн ширхэгүүд байрладаг шингэний молекулуудын тасралтгүй, төгсгөлгүй хөдөлгөөнд оршдог. Мэдээжийн хэрэг, эдгээр мөхлөгүүд нь молекулуудаас хэд дахин том бөгөөд микроскопоор үр тарианы хөдөлгөөнийг харахад бид молекулуудын хөдөлгөөнийг өөрсдөө харж байна гэж бодох ёсгүй. Молекулуудыг энгийн микроскопоор харах боломжгүй ч бид тэдгээрийн бий болгож буй нөлөөлөл, хатуу биетийн ширхэгийг түлхэж, хөдөлгөж байгаагаар нь тэдний оршин тогтнол, хөдөлгөөнийг дүгнэж болно.

Брауны хөдөлгөөнийг нээсэн нь материйн бүтцийг судлахад чухал ач холбогдолтой байв. Энэ нь бие махбодь нь үнэхээр бие даасан тоосонцор - молекулуудаас тогтдог бөгөөд молекулууд тасралтгүй санамсаргүй хөдөлгөөнд оршдог болохыг харуулсан.

Брауны хөдөлгөөний тухай тайлбарыг зөвхөн 19-р зууны сүүлийн улиралд л өгсөн бөгөөд броуны бөөмийн хөдөлгөөн нь дулааны хөдөлгөөнд орж буй орчин (шингэн эсвэл хий) молекулуудын санамсаргүй нөлөөллөөс үүдэлтэй болохыг олон эрдэмтэд олж мэдсэн. Дунджаар, орчны молекулууд Брауны бөөмийг бүх талаас нь ижил хүчээр цохидог боловч эдгээр нөлөөллүүд хэзээ ч бие биенээ яг таг таслан зогсоодоггүй бөгөөд үүний үр дүнд Брауны бөөмийн хурд хэмжээ, чиглэлд санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг. Тиймээс Брауны бөөмс зигзаг замаар хөдөлдөг. Түүгээр ч барахгүй Брауны бөөмийн хэмжээ, масс бага байх тусам түүний хөдөлгөөн илүү мэдэгдэхүйц болно.

Ийнхүү Брауны хөдөлгөөний дүн шинжилгээ нь материйн бүтцийн орчин үеийн молекул кинетик онолын үндэс суурийг тавьсан юм.

37. Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүч. 38. Хийн бодисын бүтэц. 39. Шингэн бодисын бүтэц. 40. Хатуу бодисын бүтэц.

Молекулуудын хоорондох зай ба тэдгээрийн хооронд үйлчлэх хүч нь хий, шингэн, хатуу биетүүдийн шинж чанарыг тодорхойлдог.

Шингэнийг нэг савнаас нөгөө сав руу цутгаж, хий нь түүнд өгсөн бүх эзэлхүүнийг хурдан дүүргэдэг гэдэгт бид дассан. Ус зөвхөн голын гольдролын дагуу урсах боломжтой бөгөөд түүний дээрх агаар хил хязгаарыг мэддэггүй.

Бүх молекулуудын хооронд молекул хоорондын татах хүч байдаг бөгөөд молекулууд бие биенээсээ холдох тусам хэмжээ нь маш хурдан буурдаг тул хэд хэдэн молекулын диаметртэй тэнцүү зайд огт харьцдаггүй.

Ийнхүү бие биентэйгээ бараг ойрхон байрладаг шингэний молекулуудын хооронд таталцлын хүч үйлчилж, эдгээр молекулууд өөр өөр чиглэлд тархахаас сэргийлдэг. Үүний эсрэгээр, хийн молекулуудын хоорондох таталцлын өчүүхэн хүч нь тэднийг хамтад нь барьж чаддаггүй тул хий нь өргөжиж, тэдэнд өгсөн бүх эзэлхүүнийг дүүргэх боломжтой. Молекул хоорондын татах хүч байгаа эсэхийг энгийн туршилт хийх замаар шалгаж болно - хоёр тугалганы баарыг бие биенийхээ эсрэг дарах. Хэрэв контактын гадаргуу нь хангалттай гөлгөр байвал баар нь хоорондоо наалдаж, салгахад хэцүү байх болно.

Гэсэн хэдий ч молекул хоорондын татах хүч дангаараа хий, шингэн, хатуу бодисын шинж чанарын бүх ялгааг тайлбарлаж чадахгүй. Жишээлбэл, шингэн юмуу хатуу биетийн эзэлхүүнийг багасгах нь яагаад маш хэцүү байдаг ч бөмбөлгийг шахах нь харьцангуй хялбар байдаг вэ? Үүнийг молекулуудын хооронд зөвхөн татах хүч төдийгүй молекул хоорондын түлхэлтийн хүчнүүд байдаг бөгөөд хөрш зэргэлдээх молекулуудын атомын электрон бүрхүүлүүд давхцаж эхлэхэд үйлчилдэгтэй холбон тайлбарлаж байна. Энэ нь нэг молекулыг өөр молекул эзэлсэн эзэлхүүн рүү нэвтрэхээс сэргийлдэг эдгээр түлхэлтийн хүч юм.

Шингэн болон хатуу биед гадны хүч үйлчлэхгүй бол тэдгээрийн молекулуудын хоорондын зай нь таталцлын болон түлхэлтийн үр дүнд үүссэн хүч нь тэгтэй тэнцүү байна. Хэрэв та биеийн эзэлхүүнийг багасгахыг оролдвол молекулуудын хоорондох зай багасч, улмаар нэмэгдсэн түлхэлтийн хүч нь шахсан биеийн хажуу талаас үйлчилж эхэлдэг. Эсрэгээр, биеийг сунгах үед үүсэх уян харимхай хүч нь таталцлын хүчний харьцангуй өсөлттэй холбоотой байдаг, учир нь Молекулууд бие биенээсээ холдох үед түлхэх хүч нь татах хүчнээс хамаагүй хурдан унадаг.

Хийн молекулууд хэмжээнээсээ хэдэн арван дахин их зайд байрладаг бөгөөд үүний үр дүнд эдгээр молекулууд хоорондоо харилцан үйлчлэлцдэггүй тул хий нь шингэн ба хатуу биетээс хамаагүй амархан шахагддаг. Хий нь ямар нэгэн өвөрмөц бүтэцгүй бөгөөд хөдөлж, мөргөлдөж буй молекулуудын цуглуулга юм.

Шингэн гэдэг нь бие биетэйгээ бараг ойрхон байрладаг молекулуудын цуглуулга юм. Дулааны хөдөлгөөн нь шингэний молекулыг хөршүүдээ үе үе сольж, нэг газраас нөгөө рүү үсрэх боломжийг олгодог. Энэ нь шингэний шингэнийг тайлбарладаг.

Хатуу бодисын атом ба молекулууд нь хөршүүдээ өөрчлөх чадваргүй байдаг бөгөөд тэдгээрийн дулааны хөдөлгөөн нь хөрш атом эсвэл молекулуудын байрлалтай харьцуулахад зөвхөн бага хэлбэлзэлтэй байдаг. Атомуудын харилцан үйлчлэл нь хатуу бие нь болор болж, түүний доторх атомууд болор торны хэсгүүдэд байр суурь эзэлдэг. Хатуу биеийн молекулууд хөршүүдтэйгээ харьцуулахад хөдөлдөггүй тул эдгээр биетүүд хэлбэр дүрсээ хадгалдаг.

41. Молекул кинетик онол дахь хамгийн тохиромжтой хий.

Идеал хий нь молекулуудын харилцан үйлчлэлийг үл тоомсорлодог ховордсон хийн загвар юм. Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүч нь нэлээд төвөгтэй байдаг. Маш богино зайд молекулууд бие биедээ ойртох үед тэдгээрийн хооронд том түлхэх хүч үйлчилдэг. Молекулуудын хоорондох том эсвэл завсрын зайд харьцангуй сул татах хүч үйлчилдэг. Хэрэв молекулуудын хоорондох зай нь нэлээд ховордсон хийд ажиглагддаг дунджаар том бол харилцан үйлчлэл нь молекулууд хоорондоо ойртох үед харьцангуй ховор мөргөлдөөн хэлбэрээр илэрдэг. Тохиромжтой хийн хувьд молекулуудын харилцан үйлчлэлийг бүрэн орхигдуулдаг.

42. Молекул кинетик онол дахь хийн даралт.

Идеал хий нь молекулуудын харилцан үйлчлэлийг үл тоомсорлодог ховордсон хийн загвар юм.

Идеал хийн даралт нь молекулуудын концентраци ба тэдгээрийн дундаж кинетик энергийн бүтээгдэхүүнтэй пропорциональ байна.

Хий биднийг бүх талаар хүрээлдэг. Бид дэлхийн хаана ч байсан, тэр ч байтугай усан дор ч гэсэн атмосферийн нэг хэсгийг авч явдаг бөгөөд доод давхарга нь дээд хэсгээс таталцлын нөлөөн дор шахагдсан байдаг. Тиймээс атмосферийн даралтыг хэмжсэнээр бид дээд талд юу болж байгааг шүүж, цаг агаарыг урьдчилан таамаглах боломжтой.

43. Идеал хийн молекулуудын квадрат хурдны дундаж утга.

44. Хийн молекул кинетик онолын үндсэн тэгшитгэлийн гарал үүсэлтэй. 45. Хийн молекулуудын даралт ба дундаж кинетик энергитэй холбоотой томьёо гарган авах.

Өгөгдсөн гадаргуу дээрх p даралт нь энэ гадаргууд перпендикуляр үйлчлэх F хүчийг түүний өгөгдсөн талбайн S талбайд харьцуулсан харьцаа юм.

Даралтын SI нэгж нь Паскаль (Па) юм. 1 Па = 1 Н/м2.

m0 масстай молекул буцаж гарч ирэх гадаргуу дээр үйлчлэх F хүчийг олъё. Гадаргуугаас тусгах үед Dt хугацаатай байх үед энэ гадаргууд перпендикуляр молекулын хурдны бүрэлдэхүүн хэсэг нь урвуу (-vy) болж өөрчлөгддөг. Тиймээс, гадаргуугаас ойсон үед молекул нь 2м0vy импульс авдаг тул Ньютоны гуравдугаар хуулийн дагуу 2m0vy = FDt, үүнээс:

Томъёо (22.2) нь Dt интервалын үед нэг хийн молекул савны хананд дарах хүчийг тооцоолох боломжтой болгодог. Хийн даралтын дундаж хүчийг, жишээлбэл, нэг секундын дотор тодорхойлохын тулд S талбайн гадаргуугаас секундэд хэдэн молекул тусгахыг олох шаардлагатай бөгөөд дундаж хурдыг мэдэх шаардлагатай. өгөгдсөн гадаргуугийн чиглэлд хөдөлж буй молекулуудын .

Нэгж хийн эзлэхүүнд n молекул байг. Бүх хийн молекулууд ижил хурдтай хөдөлдөг гэж үзээд даалгавраа хялбарчъя, v. Энэ тохиолдолд бүх молекулын 1/3 нь Ox тэнхлэгийн дагуу, мөн ижил хэмжээгээр Oy болон Oz тэнхлэгийн дагуу хөдөлдөг (22в-р зургийг үз). Ой тэнхлэгийн дагуу хөдөлж буй молекулуудын тэн хагас нь С хана руу, үлдсэн хэсэг нь эсрэг чиглэлд шилжинэ. Дараа нь С хана руу гүйх нэгж эзэлхүүн дэх молекулуудын тоо n/6 байх нь ойлгомжтой.

Одоо нэг секундын дотор S талбайн гадаргуугийн талбайг (22в-р зурагт сүүдэрлэсэн) цохисон молекулуудын тоог олцгооё. Мэдээжийн хэрэг, 1 секундын дараа түүн рүү хөдөлж, v-ээс ихгүй зайд байгаа молекулууд хананд хүрэх цагтай болно. Тиймээс, Зураг дээр онцолсон тэгш өнцөгт параллелепипедт байрлах бүх молекулын 1/6 нь гадаргуугийн энэ хэсэгт хүрнэ. 22c, урт нь v, төгсгөлийн нүүрний талбай нь S. Энэхүү параллелепипедийн эзэлхүүн нь Sv тул хананы гадаргуугийн хэсгийг 1 секундын дотор цохих нийт N молекулуудын тоо нь тэнцүү байх болно. :

(22.2) ба (22.3) -ийг ашиглан бид 1 секундын дотор S талбайн хананы гадаргуугийн хэсгийг хийн молекулуудад өгөх импульсийг тооцоолж болно. Энэ импульс нь хийн даралтын хүч болох F-тэй тэнцүү байна.

Эндээс (22.1) -ийг ашиглан бид хийн даралт ба түүний молекулуудын хөрвүүлэх хөдөлгөөний дундаж кинетик энергитэй холбоотой дараах илэрхийллийг олж авна.

Энд E CP нь хамгийн тохиромжтой хийн молекулуудын дундаж кинетик энерги юм. Томъёо (22.4) нь хийн молекул кинетик онолын үндсэн тэгшитгэл гэж нэрлэгддэг.

46. Дулааны тэнцвэр. 47. Температур. Температурын өөрчлөлт. 48. Температурыг хэмжих хэрэгсэл.

Биеийн хоорондох дулааны тэнцвэрт байдал нь зөвхөн температур ижил байх үед л боломжтой байдаг.

Бид гараараа ямар нэгэн зүйлд хүрснээр дулаан эсвэл хүйтэн эсэхийг хялбархан тодорхойлж чадна. Хэрэв объектын температур гарын температураас доогуур байвал хүйтэн, харин эсрэгээрээ дулаан мэт харагдана. Хэрэв та хүйтэн зоосыг нударгаараа барьвал гарны дулаан зоосыг халааж эхлэх бөгөөд хэсэг хугацааны дараа түүний температур гарын температуртай тэнцэх эсвэл тэдний хэлснээр дулааны тэнцвэрт байдал үүснэ. Тиймээс температур нь ижил температуртай хоёр ба түүнээс дээш биетүүдийн системийн дулааны тэнцвэрийн төлөв байдлыг тодорхойлдог.

Температур нь хийн эзэлхүүн ба даралттай хамт макроскопийн үзүүлэлт юм. Термометрийг температурыг хэмжихэд ашигладаг. Тэдний зарим нь халах үед шингэний эзлэхүүний өөрчлөлтийг бүртгэдэг бол зарим нь цахилгаан эсэргүүцлийн өөрчлөлтийг бүртгэдэг. Хамгийн түгээмэл нь Шведийн физикч А.Цельсийн нэрээр нэрлэгдсэн Цельсийн температурын хуваарь юм. Шингэн термометрийн Цельсийн температурын хуваарийг авахын тулд эхлээд хайлж буй мөсөнд дүрж, баганын төгсгөлийн байрлалыг тэмдэглэж, дараа нь буцалж буй усанд хийнэ. Баганын эдгээр хоёр байрлалын хоорондох сегментийг 100 тэнцүү хэсэгт хуваадаг бөгөөд мөсний хайлах температур нь Цельсийн тэг градустай (o C), буцалж буй усны температур 100 ° C-тай тохирч байна.

49. Дулааны тэнцвэрт хийн молекулын дундаж кинетик энерги.

Молекулын кинетик онолын үндсэн тэгшитгэл (22.4) нь хийн даралт, молекулуудын концентраци ба тэдгээрийн дундаж кинетик энергитэй холбоотой. Гэсэн хэдий ч молекулуудын дундаж кинетик энерги нь дүрмээр бол тодорхойгүй боловч олон туршилтын үр дүн температур нэмэгдэх тусам молекулуудын хурд нэмэгддэг болохыг харуулж байна (жишээлбэл, §20 дахь Брауны хөдөлгөөнийг үзнэ үү). Хийн молекулуудын дундаж кинетик энерги нь түүний температураас хамааралтай болохыг Францын физикч Ж.Шарльз 1787 онд нээсэн хуулиас олж болно.

50. Дулааны тэнцвэрт байдалд байгаа хий (туршилтыг тайлбарла).

51. Үнэмлэхүй температур. 52. Үнэмлэхүй температурын хуваарь. 53. Температур нь молекулуудын дундаж кинетик энергийн хэмжүүр юм.

Хийн молекулуудын дундаж кинетик энерги нь түүний температураас хамааралтай болохыг Францын физикч Ж.Шарльз 1787 онд нээсэн хуулиас олж болно.

Чарльзын хуулийн дагуу хэрэв өгөгдсөн хийн массын эзэлхүүн өөрчлөгдөхгүй бол түүний даралт pt нь t температураас шугаман хамааралтай болно.

Энд t нь o C-д хэмжсэн хийн температур, p 0 нь 0 o C температурт хийн даралт (23б-р зургийг үз). Тиймээс Чарльзын хуулиас харахад тогтмол эзэлхүүнийг эзэлдэг хийн даралт нь нийлбэртэй (t + 273 o C) пропорциональ байна. Нөгөөтэйгүүр, (22.4)-аас үзвэл молекулын концентраци тогтмол байвал өөрөөр хэлбэл. хийн эзэлхүүн өөрчлөгдөхгүй бол хийн даралт нь молекулуудын дундаж кинетик энергитэй пропорциональ байх ёстой. Энэ нь хийн молекулуудын дундаж кинетик энерги ESR нь (t + 273 o C) утгатай пропорциональ байна гэсэн үг юм.

Энд b нь тогтмол коэффициент бөгөөд түүний утгыг бид дараа нь тодорхойлох болно. (23.2)-аас үзэхэд молекулуудын дундаж кинетик энерги -273°С-д тэгтэй тэнцүү болно.Үүнд үндэслэн английн эрдэмтэн В.Келвин 1848 онд тэг температуртай тохирч байх үнэмлэхүй температурын хуваарийг ашиглахыг санал болгосон. -273 хэм хүртэл, температур бүр Цельсийн хэмжүүрээр хэмтэй тэнцүү байна. Тиймээс үнэмлэхүй температур, T нь Цельсийн хэмжигдэхүүнээр хэмжигдэх температур, t-тай дараах байдлаар хамааралтай болно.

SI үнэмлэхүй температурын нэгж нь Кельвин (K) юм.

(23.3)-ыг харгалзан (23.2) тэгшитгэлийг дараах байдлаар хувиргана.

(22.4)-д орлуулснаар бид дараахь зүйлийг олж авна.

(23.5) дахь бутархайг арилгахын тулд бид 2b/3-ийг k-ээр сольж, (23.4) ба (23.5)-ын оронд хоёр маш чухал тэгшитгэлийг олж авна.

Энд k нь Больцманы тогтмол, Л.Больцманы нэрээр нэрлэгдсэн. Туршилтаар k=1.38.10 -23 Ж/К болохыг харуулсан. Тиймээс хийн даралт ба молекулуудын дундаж кинетик энерги нь түүний үнэмлэхүй температуртай пропорциональ байна.

54. Хийн даралтын түүний молекулын концентраци ба температураас хамаарах хамаарал.

Ихэнх тохиолдолд хий нь нэг төлөвөөс нөгөөд шилжих үед түүний бүх үзүүлэлтүүд өөрчлөгддөг - температур, эзэлхүүн, даралт. Энэ нь дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн цилиндрт поршений дор хий шахагдах үед хийн температур, даралт нэмэгдэж, эзэлхүүн нь буурахад тохиолддог. Гэсэн хэдий ч зарим тохиолдолд хийн параметрүүдийн аль нэг дэх өөрчлөлт нь харьцангуй бага эсвэл бүр байхгүй байна. Температур, даралт, эзэлхүүн гэсэн гурван параметрийн аль нэг нь өөрчлөгдөөгүй ийм процессыг изопроцесс гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийг тодорхойлсон хуулиудыг хийн хууль гэж нэрлэдэг.

55. Хийн молекулын хурдыг хэмжих. 56. Стерн туршилт.

Юуны өмнө молекулуудын хурд гэж юу болохыг тодруулцгаая. Байнгын мөргөлдөөний улмаас бие даасан молекул бүрийн хурд байнга өөрчлөгддөг гэдгийг санацгаая: молекул заримдаа хурдан, заримдаа удаан хөдөлж, хэсэг хугацаанд (жишээлбэл, нэг секунд) молекулын хурд олон янзын утгыг авдаг. . Нөгөөтэйгүүр, авч үзэж буй хийн эзэлхүүнийг бүрдүүлдэг асар их тооны молекулуудын дунд ямар ч үед маш өөр хурдтай молекулууд байдаг. Мэдээжийн хэрэг, хийн төлөв байдлыг тодорхойлохын тулд бид дундаж хурдны талаар ярих ёстой. Энэ нь хангалттай урт хугацааны туршид молекулуудын аль нэгнийх нь хурдны дундаж утга эсвэл энэ нь тодорхой хугацааны туршид өгөгдсөн эзэлхүүн дэх бүх хийн молекулуудын хурдны дундаж утга гэж бид таамаглаж болно.

Молекулуудын хөдөлгөөний хурдыг тодорхойлох янз бүрийн арга байдаг. Хамгийн энгийн аргуудын нэг бол 1920 онд Стернийн туршилтанд хэрэгжүүлсэн арга юм.

Цагаан будаа. 390. А шилний доорх зайг устөрөгчөөр дүүргэх үед; дараа нь юүлүүрийн төгсгөлөөс бөмбөлгүүд гарч, сүвэрхэг судсаар хаагдсан В

Үүнийг ойлгохын тулд дараах зүйрлэлийг анхаарч үзээрэй. Хөдөлгөөнт бай руу буудахдаа түүнийг онохын тулд байны өмнөх цэгийг онилно. Хэрэв та бай руу онилвол сум нь байны ард онох болно. Цохилтын талбайн байнаасаа хазайх нь бай хурдан хөдөлж, сумны хурд бага байх тусам илүү их байх болно.

Отто Стерн (1888-1969)-ийн туршилт нь хийн молекулуудын хурдны тархалтыг туршилтаар батлах, дүрслэн харуулахад зориулагдсан. Энэ бол туршилтын төхөөрөмж дээр энэхүү тархалтын графикийг шууд утгаараа "зурах" боломжийг олгосон өөр нэг үзэсгэлэнтэй туршилт юм. Стернийн суурилуулалт нь давхцаж буй тэнхлэгүүдтэй хоёр эргэдэг хөндий цилиндрээс бүрдсэн (баруун талын зургийг харна уу; том цилиндрийг бүрэн зураагүй байна). Дотор цилиндрт мөнгөн утас 1-ийг тэнхлэгийнхээ дагуу шууд сунгасан бөгөөд түүгээр гүйдэл дамжсан бөгөөд энэ нь түүнийг халааж, хэсэгчлэн хайлж, улмаар түүний гадаргуугаас мөнгөний атомыг ууршуулжээ. Үүний үр дүнд эхлээд вакуум агуулсан дотоод цилиндр аажмаар бага концентрацитай хийн мөнгөөр дүүрсэн. Зурагт үзүүлсэн шиг дотоод цилиндрт нимгэн ангархай 2 хийсэн тул цилиндрт хүрсэн мөнгөний ихэнх атомууд түүн дээр суурьшжээ. Атомуудын багахан хэсэг нь цоорхойг дамжин өнгөрч, вакуум хадгалагдсан гаднах цилиндрт унав. Энд эдгээр атомууд бусад атомуудтай мөргөлдөхөө больсон тул радиаль чиглэлд тогтмол хурдтайгаар хөдөлж, энэ хурдтай урвуу пропорциональ хугацааны дараа гаднах цилиндрт хүрэв.

дотоод болон гадна цилиндрийн радиусууд хаана байх ба бөөмийн хурдны радиаль бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Үүний үр дүнд цаг хугацаа өнгөрөхөд гаднах цилиндр 3 дээр мөнгөн бүрхүүлийн давхарга гарч ирэв. Амралттай цилиндрийн хувьд энэ давхарга нь дотоод цилиндрийн үүрний яг эсрэг талд байрлах тууз хэлбэртэй байв. Гэхдээ хэрэв цилиндрүүд ижил өнцгийн хурдтайгаар эргэлдэж байсан бол молекул гаднах цилиндрт хүрэх үед сүүлийнх нь аль хэдийн зайд шилжсэн байв.

ангархайн шууд эсрэг талын цэгтэй харьцуулахад (өөрөөр хэлбэл хөдөлгөөнгүй цилиндрийн хувьд бөөмс суурьших цэг).

57. Идеал хийн төлөвийн тэгшитгэлийн гарал үүсэл (Менделеев-Клайпероны тэгшитгэл)

Хий нь ихэвчлэн урвалд ордог бодис ба химийн урвалын бүтээгдэхүүн юм. Хэвийн нөхцөлд бие биедээ хариу үйлдэл үзүүлэх нь үргэлж боломжгүй байдаг. Тиймээс та ердийнхөөс бусад нөхцөлд хийн молийн тоог хэрхэн тодорхойлохыг сурах хэрэгтэй.

Үүнийг хийхийн тулд төлөв байдлын идеал хийн тэгшитгэлийг (мөн Клапейрон-Менделеевийн тэгшитгэл гэж нэрлэдэг) ашиглана: PV = nRT

энд n - хийн моль тоо;

P - хийн даралт (жишээлбэл, атм);

V - хийн хэмжээ (литрээр);

T - хийн температур (келвинээр);

R – хийн тогтмол (0.0821 л атм/моль К).

Би тэгшитгэлийн гарал үүслийг олсон боловч энэ нь маш төвөгтэй юм. Бид харах ёстой хэвээр байна.

58. Изотерм процесс.

Изотерм процесс гэдэг нь хийн төлөв байдлын өөрчлөлт бөгөөд түүний температур тогтмол хэвээр байна. Ийм үйл явцын жишээ бол машины дугуйг агаараар хийлэх явдал юм. Гэсэн хэдий ч, хэрэв бид насос руу орохоос өмнөх агаарын төлөвийг дугуйны температур ба эргэн тойрон дахь агаарын температур тэнцүү болсны дараа дугуйны төлөвтэй харьцуулж үзвэл ийм процессыг изотерм гэж үзэж болно. Тогтмол температуртай их хэмжээний хий, шингэн эсвэл хатуу бодисоор хүрээлэгдсэн бага хэмжээний хийтэй холбоотой аливаа удаан процессыг изотерм гэж үзэж болно.

Изотерм процесст өгөгдсөн хийн масс ба түүний эзэлхүүний даралтын үржвэр нь тогтмол утга юм. Бойль-Мариотын хууль гэж нэрлэгддэг энэхүү хуулийг Английн эрдэмтэн Р.Бойл, Францын физикч Э.Мариотт нар нээсэн бөгөөд дараах байдлаар бичигдсэн байдаг.

Жишээ олоорой!

59. Изобарик процесс.

Тогтмол даралттай үед үүсэх хийн төлөвийн өөрчлөлтийг изобар процесс гэнэ.

Изобарын процесст өгөгдсөн массын хийн эзлэхүүнийг түүний температурт харьцуулсан харьцаа тогтмол байна. Францын эрдэмтэн Ж.Гей-Люссакийг хүндэтгэн Гэй-Люссакийн хууль гэж нэрлэгддэг энэхүү дүгнэлтийг дараах байдлаар бичиж болно.

Изобарын үйл явцын нэг жишээ бол зуурмагийг зууханд хийх үед түүнд агуулагдах жижиг агаар, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн бөмбөлгийг тэлэх явдал юм. Зуухны дотор болон гаднах агаарын даралт ижил, доторх температур нь гаднахаас ойролцоогоор 50% өндөр байна. Гэй-Люссакийн хуулийн дагуу зуурмаг дахь хийн бөмбөлгийн хэмжээ мөн 50% -иар ихэсдэг бөгөөд энэ нь бялууг агаартай болгодог.

60. Изохорик процесс.

Хийн төлөв өөрчлөгдөх боловч эзэлхүүн нь өөрчлөгдөөгүй үйл явцыг изохорик гэж нэрлэдэг. Менделеев-Клапейроны тэгшитгэлээс харахад тогтмол эзэлхүүнтэй хийн хувьд түүний даралт ба температурын харьцаа тогтмол байх ёстой.

Жишээ олоорой!

61. Ууршилт ба конденсац.

Уур нь шингэнээс гарах хангалттай кинетик энергитэй молекулуудаас үүссэн хий юм.

Ус, түүний уур хоёр бие биедээ хувирч чаддагт бид дассан. Асфальт дээрх шалбааг борооны дараа хатаж, агаар дахь усны уур нь өглөө нь манангийн жижиг дусал болон хувирдаг. Бүх шингэн нь уур болж хувирах чадвартай - хийн төлөвт шилжих чадвартай. Шингэнийг уур болгон хувиргах үйл явцыг ууршилт гэж нэрлэдэг. Түүний уураас шингэн үүсэхийг конденсац гэж нэрлэдэг.

Молекул кинетик онол нь ууршилтын процессыг дараах байдлаар тайлбарладаг. Шингэний молекулуудын хооронд таталцлын хүч үйлчилж, бие биенээсээ холдохоос сэргийлдэг нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд шингэний молекулуудын дундаж кинетик энерги нь тэдгээрийн хооронд наалдсан хүчийг даван туулахад хангалтгүй юм. Гэсэн хэдий ч цаг хугацааны аль ч мөчид шингэний янз бүрийн молекулууд өөр өөр кинетик энергитэй байдаг бөгөөд зарим молекулуудын энерги нь дундаж утгаасаа хэд дахин их байж болно. Эдгээр өндөр энергитэй молекулууд нь хөдөлгөөний мэдэгдэхүйц өндөр хурдтай байдаг тул хөрш зэргэлдээх молекулуудын татах хүчийг даван туулж, шингэнээс нисч, улмаар түүний гадаргуугаас дээш уур үүсгэдэг (Зураг 26а-г үз).

Шингэнийг орхиж буй уурыг бүрдүүлдэг молекулууд санамсаргүй байдлаар хөдөлж, дулааны хөдөлгөөний үед хийн молекулуудын адил бие биетэйгээ мөргөлддөг. Үүний зэрэгцээ зарим уурын молекулуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөн нь тэдгээрийг шингэний гадаргуугаас маш хол авч, хэзээ ч буцаж ирэхгүй. Мэдээж салхи ч үүнд нөлөөлнө. Эсрэгээр, бусад молекулуудын санамсаргүй хөдөлгөөн нь тэдгээрийг буцаан шингэн рүү хөтөлж болох бөгөөд энэ нь уурын конденсацийн процессыг тайлбарладаг.

Дунджаас хамаагүй өндөр кинетик энергитэй молекулууд л шингэнээс нисч чаддаг бөгөөд энэ нь ууршилтын үед үлдсэн шингэний молекулуудын дундаж энерги буурдаг гэсэн үг юм. Шингэний молекулуудын дундаж кинетик энерги нь хий шиг (23.6-г үз) температуртай пропорциональ байдаг тул ууршилтын үед шингэний температур буурдаг. Тийм ч учраас бид уснаас гарангуут даарч, шингэний нимгэн хальсаар бүрхэгдсэн бөгөөд тэр даруй ууршиж, хөргөж эхэлдэг.

62. Ханасан уур. Ханасан уурын даралт.

Тодорхой эзэлхүүнтэй шингэнтэй савыг таглаагаар хаавал юу болох вэ (Зураг 26б)? Секунд тутамд хамгийн хурдан молекулууд шингэний гадаргууг орхиж, масс нь буурч, уурын молекулуудын концентраци нэмэгдэх болно. Үүний зэрэгцээ түүний зарим молекулууд уураас шингэн рүү буцаж ирэх бөгөөд уурын концентраци их байх тусам энэ конденсацын үйл явц илүү эрчимтэй явагдана. Эцэст нь шингэний дээрх уурын концентраци маш их болж, нэгж хугацаанд шингэн рүү буцаж ирэх молекулуудын тоо түүнээс гарах молекулуудын тоотой тэнцүү болно. Энэ төлөвийг динамик тэнцвэр гэж нэрлэдэг ба түүнд тохирох уурыг ханасан уур гэж нэрлэдэг. Шингэн дээрх уурын молекулуудын концентраци нь ханасан уур дахь концентрацаас их байж болохгүй. Хэрэв уурын молекулын концентраци нь ханасан уураас бага байвал ийм уурыг ханаагүй гэж нэрлэдэг.

Хөдөлгөөнт уурын молекулууд нь даралтыг үүсгэдэг бөгөөд түүний хэмжээ нь хийн хувьд эдгээр молекулуудын концентраци ба температурын бүтээгдэхүүнтэй пропорциональ байна. Тиймээс өгөгдсөн температурт уурын концентраци их байх тусам даралт ихсэх болно. Ханасан уурын даралт нь шингэний төрөл, температураас хамаарна. Шингэний молекулуудыг бие биенээсээ салгахад хэцүү байх тусам түүний ханасан уурын даралт бага байх болно. Тиймээс 20 ° C-ийн температурт усны ханасан уурын даралт ойролцоогоор 2 кПа, 20 ° C-ийн мөнгөн усны ханасан уурын даралт ердөө 0.2 Па байна.

63. Ханасан уурын даралтын температураас хамаарах хамаарал.

Уур нь шингэний ууршсан молекулуудаас үүссэн хий бөгөөд уурын даралт, p, доторх молекулуудын концентраци, n ба үнэмлэхүй температур, T-тэй холбоотой тэгшитгэл (23.7) хүчинтэй байна.

(27.1)-ээс харахад изохорик процесс дахь идеал хийнүүдийн нэгэн адил ханасан уурын даралт нь температур нэмэгдэхийн хэрээр шугаман өсөх ёстой (§25-ыг үзнэ үү). Гэсэн хэдий ч хэмжилтээс харахад ханасан уурын даралт нь температурын хувьд хамгийн тохиромжтой хийн даралтаас хамаагүй хурдан нэмэгддэг (Зураг 27a-г үз). Энэ нь температур, улмаар дундаж кинетик энерги нэмэгдэхийн хэрээр илүү олон шингэн молекулууд түүнийг орхиж, түүнээс дээш уурын агууламж n-ийг нэмэгдүүлдэгтэй холбоотой юм. Тэгээд учир нь (27.1)-ийн дагуу даралт нь n-тэй пропорциональ байвал уурын концентрацийн энэхүү өсөлт нь хамгийн тохиромжтой хийтэй харьцуулахад температуртай ханасан уурын даралт илүү хурдан нэмэгдэж байгааг тайлбарладаг. Температурын хамт ханасан уурын даралтын өсөлт нь халах үед шингэн илүү хурдан ууршдаг гэдгийг сайн мэддэг баримтыг тайлбарлаж байна. Температурын өсөлт нь шингэнийг бүрэн ууршуулахад уур нь ханаагүй болно гэдгийг анхаарна уу.

Агаар мандлын даралт бага байх тусам энэ шингэн буцалгах температур бага байна (27в-р зургийг үз). Тиймээс, Эльбрус уулын оройд агаарын даралт хэвийн хэмжээнээс 2 дахин их байдаг тул энгийн ус 100 хэмд биш, харин 82 хэмд буцалгана. Эсрэгээр, хэрэв шингэн буцлах цэгийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай бол , дараа нь нэмэгдсэн даралтаар халаана. Жишээлбэл, энэ нь даралтын агшаагчийг ажиллуулах үндэс суурь бөгөөд ус агуулсан хоолыг 100 хэмээс дээш температурт буцалгахгүйгээр чанаж болно.

64. Буцалгах.

Буцалгах нь шингэний бүх эзэлхүүн болон түүний гадаргуу дээр явагддаг эрчимтэй ууршилт юм. Шингэн нь ханасан уурын даралт нь шингэний доторх даралтад ойртоход шингэн буцалж эхэлдэг.

Буцалгах гэдэг нь шингэнийг халаахад түүний гадаргуу дээр хөвж, тэсрэх олон тооны уурын бөмбөлөг үүсэхийг хэлнэ. Үнэн хэрэгтээ эдгээр бөмбөлгүүд нь шингэнд үргэлж байдаг боловч хэмжээ нь нэмэгдэж, буцалгах үед л мэдэгдэхүйц болдог. Шингэн дотор үргэлж бичил бөмбөлөг байдгийн нэг шалтгаан нь дараах байдалтай байна. Шингэн нь сав руу цутгахад тэндээс агаарыг зайлуулдаг боловч үүнийг бүрэн хийж чадахгүй бөгөөд жижиг бөмбөлгүүд нь савны дотоод гадаргуу дахь бичил хагарал, жигд бус байдалд үлддэг. Нэмж дурдахад шингэн нь ихэвчлэн тоосны жижиг хэсгүүдэд наалдсан уур, агаарын бичил бөмбөлгийг агуулдаг.

Бөмбөлөг тус бүрийн шингэнийг халаахад ууршилтын процесс хурдасч, ханасан уурын даралт нэмэгддэг. Бөмбөлөгүүд өргөжиж, Архимедийн хөвөх хүчний нөлөөн дор ёроолоос тасарч, дээшээ хөвж, гадаргуу дээр хагардаг. Энэ тохиолдолд бөмбөлгийг дүүргэсэн уурыг агаар мандалд аваачдаг. Тиймээс буцалгахыг ууршилт гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь шингэний бүх эзэлхүүний туршид тохиолддог. Буцалгах нь хийн бөмбөлөг тэлэх боломжтой температураас эхэлдэг бөгөөд энэ нь ханасан уурын даралт нь атмосферийн даралтаас давсан тохиолдолд тохиолддог. Тиймээс буцлах цэг нь тухайн шингэний ханасан уурын даралт нь атмосферийн даралттай тэнцүү байх температур юм. Шингэнийг буцалгах үед түүний температур тогтмол хэвээр байна.

Архимедийн хөвөх хүчний оролцоогүйгээр буцалгах үйл явц боломжгүй юм. Тиймээс жингүйдлийн нөхцөлд сансрын станцуудад буцалгахгүй бөгөөд усыг халаах нь зөвхөн уурын бөмбөлгүүдийн хэмжээ нэмэгдэж, тэдгээрийн нэгдэл нь устай хөлөг онгоцны нэг том уурын бөмбөлөг болж хувирдаг.

65. Критик температур.

Мөн эгзэгтэй температур гэх ойлголт байдаг; хэрэв хий нь эгзэгтэй температураас дээш температурт байвал (хийн тус бүрд тус тусад нь, жишээ нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хувьд ойролцоогоор 304 К), ямар ч хамаагүй шингэн болж хувирах боломжгүй. түүнд дарамт шахалт үзүүлдэг. Энэ үзэгдэл нь эгзэгтэй температурт шингэний гадаргуугийн хурцадмал хүч тэгтэй тэнцүү байдагтай холбоотой юм.

Хүснэгт 23. Зарим бодисын критик температур ба критик даралт

Чухал температур байгаа нь юуг харуулж байна вэ? Илүү өндөр температурт юу тохиолддог вэ?

Туршлагаас харахад эгзэгтэй хэмээс өндөр температурт бодис зөвхөн хийн төлөвт байж болно.

Критик температур байдаг гэдгийг 1860 онд Дмитрий Иванович Менделеев анх зааж өгсөн.

Чухал температурыг олж илрүүлсний дараа хүчилтөрөгч, устөрөгч зэрэг хий яагаад удаан хугацаанд шингэн болж хувирч чадахгүй байсан нь тодорхой болсон. Тэдний чухал температур маш бага байна (Хүснэгт 23). Эдгээр хийг шингэн болгон хувиргахын тулд эгзэгтэй температураас доош хөргөх шаардлагатай. Үүнгүйгээр тэдгээрийг шингэрүүлэх бүх оролдлого бүтэлгүйтэх болно.

66. Хэсэгчилсэн даралт. Харьцангуй чийгшил. 67. Агаарын харьцангуй чийгшлийг хэмжих хэрэгсэл.

Хүн, амьтан, ургамлын амьдрал нь агаар мандлын усны уурын агууламжаас (чийгшил) хамаардаг бөгөөд энэ нь тухайн жилийн газар, цаг хугацаанаас хамааран харилцан адилгүй байдаг. Бидний эргэн тойрон дахь усны уур нь ихэвчлэн ханаагүй байдаг. Харьцангуй чийгшил гэдэг нь усны уурын даралтыг ижил температурт ханасан уурын даралттай харьцуулсан харьцааг хувиар илэрхийлнэ. Агаарын чийгшлийг хэмжих хэрэгслийн нэг нь психрометр бөгөөд хоёр ижил термометрээс бүрдэх ба нэгийг нь чийгтэй даавуунд ороосон байдаг.Агаарын чийгшил 100%-иас бага бол даавууны ус уурших ба термометр В. сэрүүн, А-аас бага температурыг харуулж байна. Мөн агаарын чийгшил бага байх тусам термометрийн А ба В-ийн заалтуудын хоорондох Dt-ийн зөрүү их байх болно. Тусгай психрометрийн хүснэгтийг ашиглан агаарын чийгшлийг энэ температурын зөрүүгээр тодорхойлж болно.

Хэсэгчилсэн даралт гэдэг нь хийн хольцод орсон тодорхой хийн даралт бөгөөд хэрэв энэ хий нь хольцын температурт хольцын бүх эзэлхүүнийг дангаараа эзэлдэг бол түүнийг агуулсан савны хананд үзүүлэх даралт юм.

Хэсэгчилсэн даралтыг шууд хэмждэггүй, харин хольцын нийт даралт, найрлагад үндэслэн тооцоолно.

Ууссан хийн молекулууд санамсаргүй хөдөлгөөнд оршдог бөгөөд кинетик энергитэй байдаг тул ус эсвэл биеийн эдэд ууссан хий нь мөн даралт үүсгэдэг. Хэрэв шингэнд ууссан хий нь эсийн мембран гэх мэт гадаргуу дээр унавал хийн хольц дахь хийтэй адил хэсэгчилсэн даралт үүсгэдэг.

Даралтын даралтыг шууд хэмжих боломжгүй, энэ нь хольцын нийт даралт, найрлагад үндэслэн тооцдог.

Шингэн дотор ууссан хийн хэсэгчилсэн даралтын хэмжээг тодорхойлох хүчин зүйлүүд. Уусмал дахь хийн хэсэгчилсэн даралтыг зөвхөн түүний концентрациас гадна уусах чадварын коэффициентээр тодорхойлдог. Зарим төрлийн молекулууд, тухайлбал нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь усны молекулуудтай физик эсвэл химийн аргаар холбогддог бол зарим нь түлхэгддэг. Энэ хамаарлыг Генригийн хууль гэж нэрлэдэг бөгөөд дараах томъёогоор илэрхийлнэ: Хэсэгчилсэн даралт = Ууссан хийн концентраци / Уусах чадварын коэффициент.

68. Гадаргуугийн хурцадмал байдал.

Шингэний хамгийн сонирхолтой шинж чанар нь чөлөөт гадаргуутай байдаг. Шингэн нь хийнээс ялгаатай нь цутгаж буй савны эзэлхүүнийг бүхэлд нь дүүргэдэггүй. Шингэн ба хий (эсвэл уур) хооронд интерфэйс үүсдэг бөгөөд энэ нь шингэний бусад хэсгүүдтэй харьцуулахад онцгой нөхцөлд байдаг. Шингэний хилийн давхарга дахь молекулууд нь түүний гүн дэх молекулуудаас ялгаатай нь бүх талаараа ижил шингэний бусад молекулуудаар хүрээлэгдсэн байдаггүй. Хөрш зэргэлдээх молекулуудаас шингэн доторх молекулуудын аль нэгэнд нөлөөлж буй молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь дунджаар харилцан нөхөгддөг. Хилийн давхарга дахь аливаа молекулыг шингэний дотор байрлах молекулууд татдаг (хий (эсвэл уур) молекулуудаас өгөгдсөн шингэний молекулд үйлчлэх хүчийг үл тоомсорлож болно). Үүний үр дүнд шингэний гүн рүү чиглэсэн тодорхой үр дүнгийн хүч гарч ирдэг. Гадаргуугийн молекулууд нь молекул хоорондын таталцлын хүчээр шингэн рүү татагддаг. Гэхдээ бүх молекулууд, түүний дотор хилийн давхаргын молекулууд тэнцвэрт байдалд байх ёстой. Гадаргуугийн давхаргын молекулууд болон шингэний доторх хамгийн ойрын хөршүүдийн хоорондох зайг бага зэрэг багасгах замаар энэхүү тэнцвэрт байдалд хүрдэг. Зураг дээрээс харж болно. 3.1.2 Молекулуудын хоорондын зай багасах үед түлхэх хүч үүснэ. Хэрэв шингэний доторх молекулуудын хоорондох дундаж зай r0-тэй тэнцүү бол гадаргуугийн давхаргын молекулууд нь арай илүү нягтралтай байдаг тул дотоод молекулуудтай харьцуулахад боломжит энергийн нэмэлт нөөцтэй байдаг (3.1.2-р зургийг үз). . Шахах чадвар нь маш бага тул илүү нягт савласан гадаргуугийн давхарга байгаа нь шингэний эзлэхүүнийг мэдэгдэхүйц өөрчлөхөд хүргэдэггүй гэдгийг санах нь зүйтэй. Хэрэв молекул гадаргуугаас шингэн рүү шилжвэл молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч эерэг ажил хийнэ. Эсрэгээр, шингэний гүнээс тодорхой тооны молекулыг гадаргуу руу татахын тулд (жишээ нь шингэний гадаргуугийн талбайг нэмэгдүүлэх) гадны хүч нь ΔS-ийн өөрчлөлттэй пропорциональ эерэг ΔAext ажлыг гүйцэтгэх ёстой. гадаргуугийн талбай: ΔAext = σΔS.

σ коэффициентийг гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент (σ > 0) гэж нэрлэдэг. Тиймээс гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент нь тогтмол температурт шингэний гадаргуугийн талбайг нэг нэгжээр нэмэгдүүлэхэд шаардагдах ажилтай тэнцүү байна.

SI-д гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициентийг нэг квадрат метрт жоуль (Ж/м2) эсвэл метр тутамд Ньютоноор (1 Н/м = 1 Ж/м2) хэмждэг.

Системийн тэнцвэрт байдал нь түүний боломжит энергийн хамгийн бага утгатай тохирч байгааг механикаас мэддэг. Үүнээс үзэхэд шингэний чөлөөт гадаргуу нь түүний талбайг багасгах хандлагатай байдаг. Энэ шалтгааны улмаас шингэний чөлөөт дусал бөмбөрцөг хэлбэртэй болдог. Шингэн нь түүний гадаргуутай шүргэгч хүч энэ гадаргууг агшиж (татаж) байгаа мэт ажилладаг. Эдгээр хүчийг гадаргуугийн хурцадмал хүч гэж нэрлэдэг.

Гадаргуугийн хурцадмал хүч байгаа нь шингэний гадаргууг уян харимхай хальс шиг харагдуулдаг бөгөөд цорын ганц ялгаа нь хальсан дахь уян хатан хүч нь түүний гадаргуугийн талбайгаас (жишээ нь, хальс хэрхэн хэв гажилтаас), гадаргуугийн хурцадмал байдлаас хамаардаг. хүч нь шингэний гадаргуугаас хамаардаггүй.

Зарим шингэн, тухайлбал савантай ус нь нимгэн хальс үүсгэх чадвартай байдаг. Алдартай савангийн бөмбөлөгүүд нь ердийн бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг - энэ нь мөн гадаргуугийн хурцадмал хүчний нөлөөг харуулдаг. Хэрэв та нэг тал нь хөдлөх утсан хүрээг савангийн уусмал болгон буулгавал бүх хүрээ нь шингэний хальсаар бүрхэгдсэн болно.

69. норгох.

Хэрэв та нэг дусал шингэнийг хавтгай гадаргуу дээр тавьбал тэр нь түүгээр тархах эсвэл дугуй хэлбэртэй болно гэдгийг хүн бүр мэддэг. Түүгээр ч барахгүй хэвтэж буй дуслын хэмжээ, гүдгэр байдал (харьцах өнцөг гэж нэрлэгддэг үнэ цэнэ) нь тухайн гадаргууг хэр сайн норгож байгаагаас хамаарна. Нойтон үүсэх үзэгдлийг дараах байдлаар тайлбарлаж болно. Хэрэв шингэний молекулууд хатуу биетийн молекулуудаас илүү бие биедээ татагддаг бол шингэн нь дусал үүсгэх хандлагатай байдаг.

Цочмог контактын өнцөг нь чийгшдэг (лиофилик) гадаргуу дээр үүсдэг бол мохоо контактын өнцөг нь чийгшдэггүй (лиофобик) гадаргуу дээр үүсдэг.

Шилэн дээр мөнгөн ус, парафин дээрх ус эсвэл "тослог" гадаргуу дээр ингэж ажилладаг. Эсрэгээр, шингэний молекулууд бие биедээ хатуу биетийн молекулуудаас бага хүчтэй татагддаг бол шингэн нь гадаргуу дээр "дарагдсан" бөгөөд түүний дээгүүр тархдаг. Энэ нь цайрын хавтан дээр мөнгөн усны дусал дуслаар эсвэл цэвэр шилэн дээр ус дуслаар тохиолддог. Эхний тохиолдолд шингэн нь гадаргууг чийгшүүлдэггүй (холбоо барих өнцөг нь 90 ° -аас их), хоёр дахь тохиолдолд (холбоо барих өнцөг нь 90 ° -аас бага) норгодог гэж хэлдэг.

Энэ нь олон амьтдыг хэт чийгнээс зугтахад тусалдаг ус зэвүүн тосолгооны материал юм. Жишээлбэл, далайн амьтан, шувууд - үслэг далайн хав, далайн хав, оцон шувуу, овоо шувуудын судалгаанаас харахад тэдний гөлгөр үс, өд нь уснаас хамгаалах шинж чанартай байдаг бол амьтдын хамгаалалтын үс, шувууны өдний дээд хэсэг нь сайн чийглэг байдаг. усаар. Үүний үр дүнд амьтны бие ба усны хооронд агаарын давхарга үүсдэг бөгөөд энэ нь дулааны зохицуулалт, дулаан тусгаарлалтанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Гэхдээ тосолгооны материал бол бүх зүйл биш юм. Гадаргуугийн бүтэц нь чийгшүүлэх үзэгдэлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Барзгар, овойлт, сүвэрхэг газар нь чийгшлийг сайжруулдаг. Жишээлбэл, усыг төгс шингээдэг хөвөн, үслэг алчуур зэргийг эргэн санацгаая. Гэхдээ хэрэв гадаргуу нь эхлээд уснаас "айдаг" бол боловсруулсан рельеф нь нөхцөл байдлыг улам хүндрүүлнэ: усны дуслууд ирмэг дээр цугларч, доошоо эргэлддэг.

70. Капиллярын үзэгдлүүд.

Капиллярын үзэгдлүүд нь жижиг диаметртэй хоолой - капилляр дахь шингэний өсөлт эсвэл бууралт юм. Нойтон шингэн нь хялгасан судсаар дамждаг, чийгшдэггүй шингэн нь доошилдог.

Зураг дээр. Зураг 3.5.6-д тодорхой r радиустай хялгасан судасны хоолойг доод үзүүрээр нь ρ нягттай чийгшүүлэх шингэн болгон буулгасан байна. Капиллярын дээд төгсгөл нээлттэй байна. Капилляр дахь шингэний өсөлт нь капилляр дахь шингэний баганад үйлчлэх таталцлын хүч нь капиллярын гадаргуутай шингэний хүрэлцэх хилийн дагуу үйлчилж буй гадаргуугийн хурцадмал хүчний Fн хэмжээтэй тэнцүү болтол үргэлжилнэ. Fт = Fн, энд Fт = mg = ρhπr2g, Fн = σ2πr cos θ.

Энэ нь:

Зураг 3.5.6.

Капилляр дахь чийгшүүлэх шингэний өсөлт.

Бүрэн чийглэх үед θ = 0, cos θ = 1. Энэ тохиолдолд

Бүрэн чийглэхгүй байх үед θ = 180°, cos θ = –1, тиймээс h< 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Ус нь цэвэр шилэн гадаргууг бараг бүрэн норгодог. Эсрэгээрээ мөнгөн ус нь шилэн гадаргууг бүрэн чийгшүүлдэггүй. Тиймээс шилэн хялгасан судсан дахь мөнгөн усны түвшин савны түвшнээс доош буурдаг.

71. Кристал бие ба тэдгээрийн шинж чанар.

Шингэнээс ялгаатай нь хатуу бие нь зөвхөн эзэлхүүнийг төдийгүй хэлбэр дүрсээ хадгалж, мэдэгдэхүйц хүч чадалтай байдаг.

Тулгарсан олон төрлийн хатуу биетүүдийг шинж чанараараа ихээхэн ялгаатай хоёр бүлэгт хувааж болно: талст ба аморф.

Кристал биетүүдийн үндсэн шинж чанарууд

1. Кристал биет нь хайлах тодорхой температуртай t хайлах бөгөөд энэ нь тогтмол даралттай хайлах явцад өөрчлөгддөггүй (Зураг 1, муруй 1).

2. Кристал биет нь орон зайн талст тортой байдгаараа онцлог бөгөөд энэ нь молекул, атом эсвэл ионуудын дараалсан зохион байгуулалт бөгөөд биеийн бүх эзэлхүүний туршид давтагддаг (алсын зайн дараалал). Аливаа болор тор нь түүний бүтцийн ийм элемент байдгаараа онцлог бөгөөд орон зайд давтан давтагдах нь бүхэл талстыг үүсгэж чаддаг. Энэ бол нэг талст юм. Поликристал нь огторгуйд санамсаргүй байдлаар нийлсэн олон жижиг дан талстуудаас тогтдог.