Вопрос 4.4: Насколько точен был прогноз для 10 частиц:

а) дает 10% ошибку;

б) ошибка в пределах 10-50%;

в) ошибка более 50%

Вопрос 4.5: Насколько точен был прогноз для 100 частиц:

а) дает 10% ошибку;

б) ошибка в пределах 10-50%;

в) ошибка более 50%

Почему один из прогнозов в ответах на вопросы 4.4 и 4.5 оказался более точен? Почему при проверке прогнозов с помошью компьютерной модели запись результатов нескольких измерений (нажатие SETUP и тестирование модели несколько раз) и вычисление среднего значения, дает результаты более близкие к предсказанным?

Модель 5. Температура и давление (Temperature and Pressure)

Вопрос 5.1: Когда температура увеличивается:

а) частицы движутся быстрее;

б) частицы движутся медленнее;

в) скорость частиц не изменяется.

Вопрос 5.2: Как показать при помощи компьютерной модели, что происходит с частицами газа в шинах, когда они хранятся в гараже, и температура на улице падает?

Вопрос 5.3: Когда частицы газа почти перестают двигаться, какова температура газа?

Задание 5.1. На основании данных табл. 5.1 постройте график зависимости давления от температуры для 200 частиц (температуру откладывать по оси Х, так как она является независимой переменной).

Вопрос 5.4: Какое математическое отношение лучше всего описывает полученные данные? (линейная зависимость, обратная связь, экспоненциальная зависимость или др.)

Задание 5.2: Определите m₂ и b₂ вашего графика.

Перепишите линейное уравнение в такой форме (заменив y = P и х = Т):

P = m₂ ▪ T + b₂,

где Р – давление, Т – температура газа, m₂ – наклон графика и b₂ значение по оси y, апроксимированное к нулю.

Подставьте в уравнение вычисленные значения m₂ и b₂. Используйте его, чтобы спрогнозировать давление в системе для следующих значений температур:

Температура 10 даст давление: ___________________________

Температура 100 даст давление: ___________________________

Температура 10000 даст давление: ___________________________

Температура 3420 даст давление ___________________________

Какая температура необходима, чтобы давление достигло 8200?

Вопрос 5.5. Насколько точным был прогноз для температуры 100?

а) достаточно, учитывая, что я не мог получить точную температуру 100;

б) затрудняюсь ответить;

в) очень неточным.

Вопрос 5.6. Если вы удвоите температуру и удвоите количество частиц, что произойдет с давлением?

а) ничего;

б) удвоится;

в) станет в четыре раза больше;

г) станет вдвое меньше;

д) станет в четыре раза меньше.

Вопрос 5.7: Используйте уравнение и самостоятельно определенное значение k для прогнозирования давления в контейнере для таких условий:

N = 200 и Т = 200.

Вопрос 5.8: Используйте уравнение и самостоятельно вычисленное значение k для прогнозирования давления в контейнере для таких условий:

N = 50 и Т = 800.

Сравните, насколько отличается давление для условий, определенных в вопросах 5.7 и 5.8. Чем это обусловлено?

Вопрос 5.9. Число частиц в контейнере N = 100. Определите температуру, при которой давление в системе совпадет с вычисленным в вопросе 5.8.

Вопрос 5.10. Велосипедные шины накачаны воздухом в холодное время в зимний период. В это время температура воздуха была 260 K или -13º C, а давление газа внутри велосипедной шины 60,0 psi. В самый жаркий день летом температура повысилась на 52 градуса. Какое давление в шине будет летом? Лопнет ли она?

Уточнение: Велосипедная шина лопается, если давление в ней превышает 80,0 psi. На боковине реальных шин пишется размер рекомендованного давления. Обычно эта цифра находится в диапазоне от 35 до 60 psi (от 2,38 до 4,08 атм).

Вопрос 5.11. Как изменится поведение частиц и что будет происходить в системе, если смоделировать нагревание только одной стенки контейнера?

Задание 5.12. Попытайтесь изобразить нарисованную модель через некоторое время, в течение которого быстрые частицы будут сталкиваться с медленными.

Ответьте на вопросы:

Что случится с температурой двух частиц газа, которые были добавлены в систему?

Что случится с температурой частиц газа, которые были в контейнере изначально?

Вопрос 5.13. Представьте, что вы открываете дверь морозильника и оставляете его открытым. Напишите, почему температура воздуха меняется как внутри, так и вне морозильной камеры. За счет чего это происходит – конвекции или проводимости или др.?

Вопрос 5.14. Представьте, что вы открываете бутыль с аммиаком. Напишите, почему запах воздуха меняется. За счет чего это происходит?

Модель 6. Volume and Pressure (Объем и давление)

Задание 6.1. По данным табл. 6.1 постройте график зависимости давления от объема контейнера (для фиксированного количества частиц). Объем откладывайте по оси Х, так он является независимой переменной.

Задание 6.2. Используйте полученное уравнение для вычисления значения k₃ из данных таблицы компьютерной модели. Вы должны получить постоянную независимо от того, какие комбинации давления и объема измеряли. Используйте полученное значение k₃, чтобы сделать некоторые прогнозы.