2.1 Властивості газів, рідин, твердих тіл.

1.Основні положення молекулярно-кінетичної теорії.

2. Броунівський рух.

3. Маса і розміри атомів і молекул. Кількість речовини.

4.Температура та її вимірювання.

5.Властивості газів. Тиск газу.

6.Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу.

7. Рівняння Мендєлєєва-Клапейрона.

8. Ізопроцеси. Газові закони.

9. Пароутворення і конденсація. Насичена і ненасичена пара.

10.Вологість повітря та її вимірювання. Точка роси.

11.Властивості рідин. Поверхневий натяг.

12.Змочування. Капілярні явища. Явища змочування і капілярності в живій природі й техніці.

13.Особливості будови та властивості твердих тіл.

14.Кристалічні та аморфні тіла. Рідкі кристали та їх властивості.

2.1.1.Екзаменаційні питання по темі «Властивості газів, рідин, твердих тіл»

11. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії. Пояснення агрегатних станів речовини на основі МКТ. Маса і розмір молекул. Стала Авогадро.

12.Температура, її фізичний зміст. Вимірювання температури. Температурні шкали.

13. Ідеальний газ. Рівняння стану ідеального газу.

14.Поверхневий натяг. Капілярні явища. Явища змочування і капілярності у природі і техніці.

15. Кристалічні та аморфні тіла. Поняття про рідкі кристали.

2.1.2.Питання для самостійного відпрацювання

1. Взаємодія атомів і молекул речовин у різних агрегатних станах.

2.Швидкість молекул ідеального газу. Дослід Штерна.

3.Пароутворення і конденсація. Насичена і ненасичена пара.

4. Випаровування рідин. Насичуюча і ненасичуюча пара. Тиск насичуючої пари. Вологість повітря, її вимірювання

5.Кипіння. Залежність температури кипіння рідини від тиску.

6.Властивості рідин.

7. Полімери: їх властивості та застосування.

2.1.3. Задачі для самостійного розв’язування

1. Визначити кількість речовини і кількість молекул, що містяться в 1кг вуглекислого газу. Відповідь: v =22,7 моль, N=1,4·10²⁵.

2. На виріб, площа поверхні якого становить 20 см², нанесли шар срібла завтовшки 1 мкм. Скільки атомів срібла міститься в покритті? Відповідь: N=1,4·10²².

3. Вважаючи, що діаметр молекул водню становить близько 2,3·10^-10м, підрахувати, яку довжину мала б нитка, коли б усі молекули, що містяться в 1 мг цього газу, розташувати в один ряд щільно одна до одної. Порівняти довжину цієї нитки із середньою відстанню від Землі до Місяця (3,8·10⁵ км). Відповідь: 6,9·10¹⁰ м, 180 разів.

4.  Густина алмазу 3500 кг/м³. Який об’єм займуть 10²² атомів цієї речовини?

Відповідь: V=5,7·10^-8м³.

5.  У скільки разів кількість атомів у 12кг вуглецю перевищує кількість молекул в 16кг кисню? Відповідь: у 2 рази. 

6.Як зміниться тиск газу, якщо концентрація його молекул збільшиться утричі, а середня швидкість молекул зменшиться утричі? Відповідь: зменшиться в 3 рази.

7. Обчислити середню кінетичну енергію молекули одноатомного газу під тиском 20кПа.

Концентрація молекул цього газу під даним тиском становить 3·10²⁵ м^-3. Відповідь: 10^-21 Дж.

8. У скільки разів середня квадратична швидкість молекул кисню менша, ніж середня квадратична швидкість молекул водню, якщо температури цих газів однакові?

Відповідь: 4 рази.

9. Визначити середню кінетичну енергію молекули одноатомного газу і концентрацію молекул при температурі 290К і під тиском 0,8 МПа. Відповідь: 6· 10^-21Дж; 2 · 10²⁶м^-3.

10. У скільки разів середня квадратична швидкість молекул повітря в літній день при температурі 30°С більша, ніж у зимовий день при температурі -30°С? Молярна маса повітря становить 0,029 кг/моль. Відповідь: у 1,12 рази. 

11. Чому дорівнює молярна маса газу, якщо він при температурі 27 ⁰С і тиску 2·10⁵ Па має густину, яка дорівнює 2,6 кг/м³? Відповідь: m = 0,032кг/моль.

12. Скільки молів і скільки молекул міститься в посудині місткістю 250 см³, якщо тиск газу 566мм. рт. ст., а температура дорівнює 10⁰С? Відповідь: ν=8·10^-3 моль, N = 48·10²⁰.

13. Який має бути найбільший об’єм балона, щоб він вміщував т=6,4 кг кисню t=20⁰C, якщо його стінки витримують тиск р=16 МПа? Відповідь: V= 0,0304м³.

14. Балон, що містить газ при тиску 1·10⁵ Па, має об’єм 5·10^-3м³. Як зміниться тиск газу в балоні, якщо його з’єднати з другим балоном, що практично не містить газу і має об’єм 10·10^-3м³? (Т=const). Відповідь: знизиться на 0,67·10⁵ Па.

15. Повітря міститься в гумовій камері при нормальному атмосферному тиску. Камеру стиснули так, що її об’єм зменшився на 1/4 попереднього об’єму. Під яким тиском буде газ в камері? Процес ізотермічний. Відповідь: 4/3 р₀ .

16. Яка маса повітря т вийде з кімнати, що має об’єм V=60 м³, у результаті підвищення температури від Т₁=280 К до Т₂=300 К при нормальному тиску? Відповідь: т=5 кг.

17. У посудині, об’єм якої V, нагнітають повітря поршневим насосом, об’єм циліндра якого V₀. Чому дорівнюватиме тиск повітря в посудині після п качань? Початковий тиск в посудині дорівнює зовнішньому тискові р₀. Відповідь: .

18. Скільки треба затратити теплоти, щоб 0,5кг води при температурі 20⁰С довести до температури кипіння і перетворити у пару? Відповідь: 1,3·10⁶ Дж.

19. Яка температура установиться у залізному калориметрі масою 0,07кг, у якому міститься 0,2кг води при температурі 18⁰С, якщо у воду впустили 0,01кг пари при 100⁰С?

Відповідь: 319,5 К.

20. На електроплитці потужністю 600 Вт, яка має ККД 45%, нагрілося 1,5кг води, взятої при 10⁰С, до 100⁰С, при цьому 5% її перетворилось в пару. Визначити час нагрівання.

Відповідь: 45 хв.

21. Температура повітря 15⁰С, відносна вологість повітря 40%. Знайти точку роси і абсолютну вологість повітря. Відповідь: 274 К, ρ_а=0,005 кг/м³.

22. У посудині, що містить 10кг льоду при температурі 0⁰С, влили 3кг води при 90⁰С. Яка установиться температура? Чи розплавиться весь лід? Якщо ні, то яка його частина залишиться в твердому стані. Теплоємність посудини не враховувати. Відповідь: 0⁰С. Ні. 66%.

23. У 4м³ повітря при температурі 16⁰С міститься 40г водяної пари. Визначити відносну вологість. Відповідь: 74 %.

24. Відносна вологість повітря ввечері при температурі 18⁰С дорівнює 55%. Чи випаде роса, якщо вночі температура знизиться до 8⁰С? Відповідь: не випаде.

25. Визначити вагу водяної краплі, яка відривається від трубки діаметром 10^-3м, вважаючи, що діаметр шийки краплі дорівнює внутрішньому діаметру трубки. Відповідь: 22,6·10^-5Н.

26. У трубці вода піднімається на висоту 0,06м, а гас – на висоту 31,2·10³м. Знайти коефіцієнт поверхневого натягу гасу, якщо коефіцієнт поверхневого натягу води 0,07 Н/м.

Відповідь: 0,029 Н/м.

27. Яку роботу треба виконати, щоб надути мильну бульбашку радіусом 4см? Коефіцієнт поверхневого натягу мильного розчину дорівнює 40мН/м. Відповідь: 16мДж.

28. Визначити масу води, що піднялась по капілярній трубці діаметром 0,5мм.

Відповідь: m = 12 мг.

29. У капілярній трубці, радіус якої 0,5мм, рідина піднялась на висоту 11мм. Визначити густину цієї речовини, якщо її коефіцієнт поверхневого натягу становить 0,022 Н/м.

Відповідь: 820 кг/м³.

30. На скільки опуститься вода у капілярній трубці радіусом 0,1·10^-3м при підвищенні температури на 80°С, якщо з підвищенням температури на 1°С коефіцієнт поверхневого натягу зменшується на 1,5 · 10^-4Н/м? Відповідь: Δ h =12· 10^-3м.