Молекуларната кинетичка теорија објаснува дека сите супстанции може да се најдат во три состојби на агрегација: во цврсти, течни и гасовити. На пример, мраз, вода и водена пареа. Плазмата често се смета за четврта состојба на материјата.
Агрегирани состојби на материјата(од латински агрего– прикачи, поврзувај) – состојби на иста супстанција, чии премини се придружени со промена на нејзините физички својства. Ова е промена во збирните состојби на материјата.
Во сите три состојби, молекулите на иста супстанција не се разликуваат едни од други, само нивната локација, природата на термичкото движење и силите на меѓумолекуларната интеракција се менуваат.
Движење на молекулите во гасовите
Кај гасовите, растојанието помеѓу молекулите и атомите обично е многу поголемо од големината на молекулите, а привлечните сили се многу мали. Затоа, гасовите немаат свој облик и постојан волумен. Гасовите лесно се компресираат бидејќи одбивните сили на големи растојанија се исто така мали. Гасовите имаат својство да се шират на неодредено време, пополнувајќи го целиот волумен што им е предвиден. Молекулите на гасот се движат со многу големи брзини, се судираат едни со други и се одбиваат една од друга во различни насоки. Се создаваат бројни влијанија на молекулите на ѕидовите на садот притисок на гасот.
Движење на молекулите во течности
Во течностите, молекулите не само што осцилираат околу рамнотежна позиција, туку и прават скокови од една рамнотежна позиција до друга. Овие скокови се случуваат периодично. Временскиот интервал помеѓу таквите скокови се нарекува просечно време на стабилен живот(или просечно време за релаксација) и е означен со буквата ?. Со други зборови, времето на релаксација е време на осцилации околу една специфична рамнотежна позиција. На собна температура ова време е во просек 10 -11 с. Времето на една осцилација е 10 -12 ... 10 -13 s.
Времето на седентарен живот се намалува со зголемување на температурата. Растојанието помеѓу молекулите на течноста е помало од големината на молекулите, честичките се наоѓаат блиску една до друга, а меѓумолекуларната привлечност е силна. Сепак, распоредот на течните молекули не е строго нареден во целиот волумен.
Течностите, како и цврстите материи, го задржуваат својот волумен, но немаат свој облик. Затоа, тие го земаат обликот на садот во кој се наоѓаат. Течноста ги има следниве својства: флуидност. Благодарение на ова својство, течноста не се спротивставува на промената на обликот, е малку компресирана, а нејзината физички својстваидентични во сите правци внатре во течноста (изотропија на течности). Природата на молекуларното движење во течностите првпат ја утврдил советскиот физичар Јаков Илич Френкел (1894 - 1952).
Движење на молекулите во цврсти материи
Молекулите и атомите на цврстото тело се распоредени во одреден редослед и форма кристална решетка. Таквите цврсти материи се нарекуваат кристални. Атомите прават осцилаторни движењаво близина на позицијата на рамнотежа, а привлечноста меѓу нив е многу силна. Затоа, цврстите материи во нормални услови го задржуваат својот волумен и имаат свој облик.
Физика
Интеракција помеѓу атомите и молекулите на материјата. Структура на цврсти, течни и гасовити тела
Помеѓу молекулите на супстанцијата, привлечните и одбивните сили дејствуваат истовремено. Овие сили во голема мера зависат од растојанијата помеѓу молекулите.
Според експериментални и теоретски истражувањасилите на интермолекуларната интеракција се обратно пропорционални n-ти степенрастојанија помеѓу молекулите:
каде за привлечни сили n = 7, а за одбивни сили .
Интеракцијата на две молекули може да се опише со помош на график на проекцијата на резултантните сили на привлекување и одбивање на молекулите на растојанието r помеѓу нивните центри. Да ја насочиме оската r од молекулата 1, чиј центар се совпаѓа со потеклото на координатите, кон центарот на молекулата 2 што се наоѓа на растојание од неа (сл. 1).
Тогаш проекцијата на силата на одбивање на молекулата 2 од молекулата 1 на оската r ќе биде позитивна. Проекцијата на силата на привлекување на молекулата 2 кон молекулата 1 ќе биде негативна.
Одбивните сили (сл. 2) се многу поголеми од привлечните сили на кратки растојанија, но се намалуваат многу побрзо со зголемување на r. Привлечните сили исто така брзо се намалуваат со зголемување на r, така што, почнувајќи од одредено растојание, може да се занемари интеракцијата на молекулите. Најголемото растојание rm на кое молекулите сè уште комуницираат се нарекува радиус на молекуларно дејство 
.
Одбивните сили се еднакви по големина на привлечните сили.
Растојанието одговара на стабилната рамнотежна релативна положба на молекулите.
Во различни состојби на агрегација на супстанцијата, растојанието помеѓу нејзините молекули е различно. Оттука и разликата во заемното дејство на силите на молекулите и значајната разлика во природата на движењето на молекулите на гасови, течности и цврсти материи.
Кај гасовите, растојанијата помеѓу молекулите се неколку пати поголеми од големините на самите молекули. Како резултат на тоа, силите на интеракција помеѓу молекулите на гасот се мали и кинетичката енергија на топлинското движење на молекулите далеку ја надминува потенцијалната енергија на нивната интеракција. Секоја молекула се движи слободно од другите молекули со огромни брзини (стотици метри во секунда), менувајќи го правецот и модулот за брзина при судир со други молекули. Слободниот пат на молекулите на гасот зависи од притисокот и температурата на гасот. На нормални услови.
Во течностите, растојанието помеѓу молекулите е многу помало отколку во гасовите. Силите на интеракција помеѓу молекулите се големи, а кинетичката енергија на движењето на молекулите е пропорционална со потенцијалната енергија на нивната интеракција, како резултат на што молекулите на течноста осцилираат околу одредена рамнотежна положба, а потоа нагло скокаат на нова рамнотежни позиции по многу кратки временски периоди, што доведува до флуидност на течноста. Така, во течност, молекулите вршат главно вибрациони и преведувачки движења. Во цврстите тела, силите на интеракција помеѓу молекулите се толку силни што кинетичката енергија на движењето на молекулите е многу помала од потенцијалната енергија на нивната интеракција. Молекулите вршат само вибрации со мала амплитуда околу одредена константна рамнотежна позиција - јазол на кристалната решетка.
Ова растојание може да се процени со познавање на густината на супстанцијата и моларната маса. Концентрација -број на честички по единица волумен, поврзан со густината, моларна масаи Авогадроовиот броен однос.
Да разгледаме како проекцијата на добиената сила на интеракција меѓу нив на права линија што ги поврзува центрите на молекулите се менува во зависност од растојанието помеѓу молекулите. Ако молекулите се наоѓаат на растојанија неколку пати поголеми од нивните големини, тогаш силите на интеракцијата меѓу нив практично немаат ефект. Силите на интеракција помеѓу молекулите се со краток дострел.
На растојанија кои надминуваат 2-3 молекуларни дијаметри, одбивната сила е практично нула. Забележлива е само силата на привлечност. Како што се намалува растојанието, силата на привлекување се зголемува и во исто време силата на одбивање почнува да влијае. Оваа сила се зголемува многу брзо кога електронските обвивки на молекулите почнуваат да се преклопуваат.
Слика 2.10 графички ја прикажува проекциската зависност Ф р силите на интеракција на молекулите на растојанието помеѓу нивните центри. На далечина р 0, приближно еднаква на збирот на радиусите на молекулите, Ф р = 0 , бидејќи силата на привлекување е еднаква по големина на силата на одбивање. На р > р 0 постои привлечна сила помеѓу молекулите. Проекцијата на силата што дејствува на десната молекула е негативна. На р < р 0 има одбивна сила со позитивна проекција вредност Ф р .
Потекло на еластичните сили
Зависноста на силите на интеракцијата помеѓу молекулите од растојанието меѓу нив ја објаснува појавата на еластична сила при компресија и истегнување на телата. Ако се обидете да ги приближите молекулите на растојание помало од r0, тогаш почнува да дејствува сила што го спречува приближувањето. Напротив, кога молекулите се оддалечуваат една од друга, дејствува привлечна сила, која ги враќа молекулите во првобитните позиции по престанокот на надворешното влијание.
Со мало поместување на молекулите од рамнотежни позиции, силите на привлекување или одбивање се зголемуваат линеарно со зголемување на поместувањето. На мала површина, кривата може да се смета за прав сегмент (задебелениот пресек на кривата на сл. 2.10). Затоа, при мали деформации, се покажува валиден Хуковиот закон, според кој еластичната сила е пропорционална на деформацијата. При големи молекуларни поместувања, Хуковиот закон повеќе не важи.
Бидејќи растојанијата помеѓу сите молекули се менуваат кога телото се деформира, соседните слоеви на молекули претставуваат незначителен дел од вкупната деформација. Затоа, Хуковиот закон е задоволен при деформации милиони пати поголеми од големината на молекулите.
Микроскоп со атомска сила
Уредот на микроскоп со атомска сила (AFM) се заснова на дејството на одбивни сили помеѓу атомите и молекулите на кратки растојанија. Овој микроскоп, за разлика од тунелскиот микроскоп, ви овозможува да добиете слики на непроводливост електрична струјаповршини. Наместо врв од волфрам, AFM користи мал фрагмент од дијамант, изострен до атомска големина. Овој фрагмент е фиксиран на тенок метален држач. Како што врвот се приближува до површината што се проучува, електронските облаци од дијамантските и површинските атоми почнуваат да се преклопуваат и се појавуваат одбивни сили. Овие сили го отклонуваат врвот на дијамантскиот врв. Отстапувањето се снима со помош на ласерски зрак што се рефлектира од огледало поставено на држач. Рефлектираниот зрак придвижува пиезоелектричен манипулатор, сличен на манипулаторот на тунелскиот микроскоп. Механизмот за повратни информации осигурува дека висината на дијамантската игла над површината е таква што свиокот на плочата на држачот останува непроменет.
На слика 2.11 гледате AFM слика на полимерните синџири на аминокиселината аланин. Секоја туберкула претставува една молекула на аминокиселина.
Во моментов се конструирани атомски микроскопи, чиј дизајн се заснова на дејството на молекуларните сили на привлекување на растојанија неколку пати поголеми од големината на атомот. Овие сили се приближно 1000 пати помали од одбивните сили во АФМ. Затоа, за снимање на силите се користи покомплексен сензорен систем.
Атомите и молекулите се составени од електрично наелектризирани честички. Поради дејството на електричните сили на кратки растојанија, молекулите се привлекуваат, но почнуваат да се одбиваат кога електронските обвивки на атомите се преклопуваат.
течности, аморфни и кристални тела
гасови и течности
гасови, течности и кристални цврсти материи
приближно еднаков на дијаметарот на молекулата
помал од дијаметарот на молекулата
приближно 10 пати поголем од дијаметарот на молекулата
зависи од температурата на гасот
течности
кристални тела
аморфни тела
само модели на гасна структура
само модели на структурата на аморфните тела
модели на структура на гасови и течности
модели на структурата на гасови, течности и цврсти материи
се зголемува растојанието помеѓу молекулите
молекулите почнуваат да се привлекуваат едни со други
се зголемува уредноста во распоредот на молекулите
растојанието помеѓу молекулите се намалува
не се промени
зголемена за 5 пати
намалена за 5 пати
зголемена за коренот на пет
Растојанието помеѓу молекулите се споредливи со големини на молекулите (во нормални услови) за
Кај гасовите во нормални услови, просечното растојание помеѓу молекулите е
Најмал ред во распоредот на честичките е карактеристичен за
Растојанието помеѓу соседните честички на материјата е во просек многу пати поголемо од големината на самите честички. Оваа изјава одговара на моделот
При преминот на водата од течна состојбаво кристален
При постојан притисок, концентрацијата на молекулите на гасот се зголеми 5 пати, но неговата маса не се промени. Просечна кинетичка енергија движење напредмолекули на гас
Табелата ги прикажува точките на топење и вриење на некои супстанции:
супстанција | Точка на вриење | супстанција | Точка на топење |
нафталин |
Изберете ја точната изјава.
Точката на топење на живата е повисока од точката на вриење на етерот
Точката на вриење на алкохолот е помала од точката на топење на живата
Точката на вриење на алкохолот е повисока од точката на топење на нафталин
Точката на вриење на етерот е пониска од точката на топење на нафталин
Температурата на цврстото тело се намали за 17 ºС. На апсолутната температурна скала, оваа промена беше
1) 290 K 2) 256 K 3) 17 K 4) 0 K
9. Сад со постојан волумен содржи идеален гас во количина од 2 mol. Како треба да се смени апсолутната температура на контејнер со гас кога од садот се испушта 1 мол гас така што притисокот на гасот на ѕидовите на садот се зголемува за 2 пати?
1) зголеми 2 пати 3) зголеми 4 пати
2) намали за 2 пати 4) намали за 4 пати
10. При температура T и притисок p, еден мол идеален гас зафаќа волумен V. Колку изнесува волуменот на истиот гас, земен во количина од 2 молови, при притисок 2p и температура 2T?
1) 4V 2) 2V 3) V 4) 8V
11. Температурата на водородот земен во количина од 3 mol во сад е еднаква на T. Колку изнесува температурата на кислородот земен во количина од 3 mol во сад со ист волумен и ист притисок?
1) Т 2) 8Т 3) 24 Т 4) Т/8
12. Има идеален гас во сад затворен со клип. График на зависноста на притисокот на гасот од температурата со промените во неговата состојба е претставен на сликата. На која состојба на гас одговара? најмала вредностволумен?
1) A 2) B 3) C 4) D
13. Сад со постојан волумен содржи идеален гас, чија маса варира. Дијаграмот го прикажува процесот на промена на состојбата на гасот. Во која точка на дијаграмот масата на гасот е најголема?
1) A 2) B 3) C 4) D
14. На иста температура заситена пареаво затворен сад се разликува од незаситената пареа во истиот сад
1) притисок
2) брзината на движење на молекулите
3) просечната енергија на хаотичното движење на молекулите
4) отсуство на туѓи гасови
15. Која точка на дијаграмот одговара на максималниот притисок на гасот?
невозможно е да се даде точен одговор
17. Балонсо волумен од 2500 кубни метри и маса на школка од 400 кг, на дното има дупка преку која воздухот во топката се загрева со пламеник. До која минимална температура треба да се загрее воздухот во балонот за да може балонот да полета заедно со товарот (кошница и аеронаут) тежок 200 kg? Температурата на амбиенталниот воздух е 7ºС, неговата густина е 1,2 kg на кубен метар. Школката на топката се смета за нерастежна.
MCT и термодинамика
MCT и термодинамика
За овој дел, секоја опција вклучуваше пет задачи со избор
одговор, од кои 4 се основно ниво и 1 напреден. Врз основа на резултатите од испитот
Научени се следните содржински елементи:
Примена на Менделеев-Клапејроновата равенка;
Зависност на притисокот на гасот од концентрацијата на молекулите и температурата;
Количина на топлина при загревање и ладење (пресметка);
Карактеристики на пренос на топлина;
Релативна влажност на воздухот (пресметка);
Работа во термодинамика (графикон);
Примена на гасната равенка на состојбата.
Меѓу задачите на основно ниво, следните прашања предизвикаа тешкотии:
1) Промена внатрешна енергијаво различни изопроцеси (на пример, со
изохорично зголемување на притисокот) – 50% завршување.
2) Изопроцесни графикони – 56%.
Пример 5.
Константната маса на идеален гас е вклучена во прикажаниот процес
на сликата. Се постигнува највисок притисок на гас во процесот
1) во точка 1
2) низ целиот сегмент 1–2
3) во точка 3
4) низ целиот сегмент 2–3
Одговор: 1
3) Одредување на влажност на воздухот – 50%. Овие задачи содржеа фотографија
психометар, според кој беше неопходно да се земат отчитувања на суво и влажно
термометри, а потоа утврдете ја влажноста на воздухот користејќи дел
психометриска табела дадена во задачата.
4) Примена на првиот закон за термодинамика. Овие задачи се покажаа како најмногу
тешко меѓу задачите на основно ниво за овој дел – 45%. Еве
беше неопходно да се користи графикот за да се одреди типот на изопроцесот
(или се користеле изотерми или изохори) и во согласност со ова
определи еден од параметрите врз основа на дадениот друг.
Меѓу задачите повисоко нивобеа презентирани проблеми со пресметкатана
примена на гасната равенка на состојбата, која беше пополнета во просек за 54%
учениците, како и претходно користените задачи за утврдување на промените
параметри на идеален гас во произволен процес. Успешно се справува со нив
само група на силни дипломирани студенти, а просечната стапка на завршување беше 45%.
Една од овие задачи е дадена подолу.
Пример 6
Идеален гас се содржи во сад затворен со клип. Процес
промените во состојбата на гасот се прикажани на дијаграмот (види слика). Како
дали волуменот на гасот се променил при неговото преминување од состојба А во состојба Б?
1) постојано се зголемуваше
2) се намалуваше цело време
3) прво се зголеми, а потоа се намали
4) прво се намали, а потоа се зголеми
Одговор: 1
Видови активности Количина
задачи %
фотографии2 10-12 25,0-30,0
4. ФИЗИКА
4.1. Карактеристики на контролните мерни материјали во физиката
2007 година
Испитната работа за унифициран државен испит во 2007 година имаше
истата структура како и во претходните две години. Се состоеше од 40 задачи,
кои се разликуваат по формата на презентација и степенот на сложеност. Во првиот дел од делото
Беа вклучени 30 задачи со повеќекратен избор, каде што секоја задача беше придружена со
четири опции за одговор, од кои само една е точна. Вториот дел содржеше 4
задачи со кратки одговори. Тие беа пресметковни проблеми, откако ќе се решат
што бараше одговорот да биде даден во форма на број. Третиот дел од испитот
работа - ова се 6 пресметковни проблеми, на кои беше неопходно да се донесе комплет
детално решение. Вкупното време за завршување на работата беше 210 минути.
Кодификатор на елементи на едукативна содржина и спецификација
испитен трудбеа составени врз основа на Задолжителниот минимум
1999 бр. 56) и ја зеде предвид Федералната компонента на државниот стандард
средно (целосно) образование по физика, специјализирано ниво (Наредба на МО од 5
март 2004 година бр. 1089). Кодификаторот на елементот за содржина не е променет според
во споредба со 2006 година и ги вклучи само оние елементи кои беа истовремено
присутни и во Федералната компонента на државниот стандард
(ниво на профил, 2004), и во Задолжителна минимална содржина
образование 1999 година
Во споредба со контролата мерни материјали 2006 до опции
На Единствениот државен испит во 2007 година беа направени две измени. Првата од нив беше прераспределбата
задачи во првиот дел од работата на тематска основа. Без разлика на тежината
(основно или напредно ниво), прво следеа сите механички задачи, потоа
во MCT и термодинамиката, електродинамиката и, конечно, квантната физика. Второ
Промената се однесуваше на насоченото воведување на тестирање задачи
формирање на методолошки вештини. Во 2007 година, задачите на А30 ги тестираа вештините
анализираат резултатите од експерименталните студии, изразени во форма
табели или графики, како и конструирање графикони врз основа на резултатите од експериментот. Избор
задачите за линијата А30 беа извршени врз основа на потребата за верификација во ова
серија опции за еден вид активност и, соодветно, без оглед на
тематска припадност на конкретна задача.
Испитниот труд вклучуваше задачи од основно, напредно
и високи нивоа на тежина. Задачите на основно ниво го тестираа мајсторството на повеќето
важни физички концепти и закони. Беа контролирани задачите од повисоко ниво
способноста да се користат овие концепти и закони за анализа на посложени процеси или
способност за решавање на проблеми кои вклучуваат примена на еден или два закони (формули) според кој било од
тие училишен курсфизика. Потраги високо нивосе пресметуваат тешкотии
задачи кои го одразуваат нивото на барања за приемни испити на универзитетите и
бараат примена на знаењата од два или три дела од физиката одеднаш во изменета или
нова ситуација.
КИМ од 2007 година вклучуваше задачи за сите основни содржини
делови од курсот по физика:
1) „Механика“ (кинематика, динамика, статика, закони за конзервација во механиката,
механички вибрации и бранови);
2)" Молекуларна физика. Термодинамика“;
3) „Електродинамика“ (електростатика, директна струја, магнетно поле,
електромагнетна индукција, електромагнетни вибрациии бранови, оптика);
4)“ Квантна физика» (елементи на STR, двојност бран-честичка, физика
атом, физика на атомското јадро).
Табелата 4.1 ја прикажува распределбата на задачите низ блоковите со содржина во секоја од нив
од делови од испитниот труд.
Табела 4.1
во зависност од видот на задачите
Целата работа
(со избор
(со кратко
задачи % Количина
задачи % Количина
задачи %
1 Механика 11-131 27,5-32,5 9-10 22,5-25,0 1 2,5 1-2 2,5-5,0
2 MCT и термодинамика 8-10 20,0-25,0 6-7 15,0-17,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0
3 Електродинамика 12-14 30,0-35,5 9-10 22,5-15,0 2 5,0 2-3 5,0-7,5
4 Квантна физика и
КНИ 6-8 15,0-20,0 5-6 12,5-15,0 – – 1-2 2,5-5,0
Табелата 4.2 ја прикажува распределбата на задачите низ блоковите со содржина во
во зависност од степенот на тежина.
Табела4.2
Дистрибуција на задачи по делови од курсот по физика
во зависност од нивото на тежина
Целата работа
Основно ниво
(со избор
Покачена
(со избор на одговор
и кратко
Високо ниво
(со проширена
Дел за одговори)
задачи % Количина
задачи % Количина
задачи % Количина
задачи %
1 Механика 11-13 27,5-32,5 7-8 17,5-20,0 3 7,5 1-2 2,5-5,0
2 MCT и термодинамика 8-10 20,0-25,0 5-6 12,5-15,0 2 5,0 1-2 2,5-5,0
3 Електродинамика 12-14 30,0-35,5 7-8 17,5-20,0 4 10,0 2-3 5,0-7,5
4 Квантна физика и
КНИ 6-8 15,0-20,0 4-5 10,0-12,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0
При изработката на содржината на испитниот труд ја зедовме предвид
треба да се тестира мајсторството разни видовиактивности. Во исто време
задачите за секоја од серијата опции беа избрани земајќи ја предвид дистрибуцијата по тип
активности претставени во табела 4.3.
1 Промената на бројот на задачи за секоја тема се должи на разни темисложени задачи В6 и
задачи А30, тестирање на методолошки вештини со користење на материјал од различни гранки на физиката, во
различни серии на опции.
Табела4.3
Распределба на задачите по вид на активност
Видови активности Количина
задачи %
1 Разбирај физичко значењемодели, концепти, количини 4-5 10.0-12.5
2 Објаснете ги физичките појави, разликувајте го влијанието на различните
фактори на појава на појави, манифестации на појави во природата или
нивната употреба во техничките уреди и секојдневниот живот
3 Применете ги законите на физиката (формули) за да ги анализирате процесите на
ниво на квалитет 6-8 15,0-20,0
4 Применете ги законите на физиката (формули) за да ги анализирате процесите на
пресметано ниво 10-12 25,0-30,0
5 Анализирај ги резултатите од експерименталните студии 1-2 2,5-5,0
6 Анализирајте ги информациите добиени од графикони, табели, дијаграми,
фотографии2 10-12 25,0-30,0
7 Решавање задачи од различни нивоа на сложеност 13-14 32,5-35,0
Сите задачи од првиот и вториот дел од испитната работа беа оценети на 1
примарен резултат. Решенијата на проблемите во третиот дел (C1-C6) беа проверени од двајца експерти во
во согласност со општите критериуми за оценување, земајќи ја предвид исправноста и
комплетноста на одговорот. Максималниот резултат за сите задачи со детален одговор беше 3
поени. Проблемот се сметаше за решен доколку ученикот за него освои најмалку 2 поени.
Врз основа на бодовите доделени за завршување на сите испитни задачи
работа, беше преведена во „тест“ поени на скала од 100 точки и во оценки
на скала од пет точки. Табелата 4.4 ги прикажува односите помеѓу примарните,
резултатите од тестовите користејќи систем од пет поени во изминатите три години.
Табела4.4
Сооднос на примарен резултат, резултатите од тестовите и училишните оценки
Години, поени 2 3 4 5
2007 основно 0-11 12-22 23-35 36-52
тест 0-32 33-51 52-68 69-100
2006 основно 0-9 10-19 20-33 34-52
тест 0-34 35-51 52-69 70-100
2005 основно 0-10 11-20 21-35 36-52
тест 0-33 34-50 51-67 68-100
Споредбата на границите на примарните оценки покажува дека годинава условите
добивањето на соодветните оценки беа построги во споредба со 2006 година, но
приближно одговараше на условите во 2005 година.Тоа се должеше на фактот дека во минатото
година унифициран испитФизика ја земаа не само оние кои планираа да влезат на универзитети
во соодветниот профил, но и речиси 20% од студентите (од вкупен бројполагачи на тест),
кои студираа физика на основно ниво (за нив беше одлучен овој испит
регион задолжително).
Вкупно, 40 опции беа подготвени за испитот во 2007 година,
кои беа пет серии од 8 опции, создадени според различни планови.
Серијата опции се разликуваше по елементи и типови на контролирана содржина
активности за иста линија на задачи, но генерално сите тие имаа приближно
2 Во овој случај, мислиме на формата на информации претставена во текстот на задачата или одвраќачите,
затоа, истата задача може да тестира два вида активности.
исто средно нивосложеност и одговараше на планот за испит
работа дадена во Додаток 4.1.
4.2. Карактеристики на унифициран државен испит по учесниците по физика2007 година
Бројот на учесници на Единствениот државен испит по физика годинава изнесува 70.052 лица, што
значително понизок од претходната година и приближно во согласност со показателите
2005 година (види табела 4.5). Број на региони во кои дипломираните студенти полагаа обединет државен испит
физика, се зголеми на 65. Бројот на дипломирани студенти кои избраа физика во формат
Единствениот државен испит значително се разликува за различни региони: од 5316 луѓе. во Републиката
Татарстан до 51 лице во Ненец Автономен округ. Како процент од
до вкупниот број дипломирани, бројот на учесници на Единствениот државен испит по физика се движи од
0,34% во Москва до 19,1% во регионот Самара.
Табела4.5
Број на учесници на испитот
Година број Девојки Момци
региони
учесници Број % Број %
2005 54 68 916 18 006 26,1 50 910 73,9
2006 61 90 3893 29 266 32,4 61 123 67,6
2007 65 70 052 17 076 24,4 52 976 75,6
Испитот по физика го избираат претежно млади мажи, а само четвртина од
од вкупниот број учесници се девојки кои избрале да продолжат
образовните универзитети со физички и технички профил.
Распределбата на учесниците на испитот по категории останува практично непроменета од година во година.
видови на населби (види табела 4.6). Речиси половина од матурантите кои полагале
Единствен државен испит по физика, живее во поголемите градовиа само 20% се студенти кои завршиле
селските училишта.
Табела4.6
Распределба на учесниците на испитот по вид на населба, во која
се наоѓаат нивните образовни институции
Број на испитаници Процент
Тип населбаиспитаниците
Селска населба (село,
село, фарма, итн.) 13,767 18,107 14,281 20,0 20,0 20,4
Урбана населба
(работно село, градско село
тип, итн.)
4 780 8 325 4 805 6,9 9,2 6,9
Град со население помало од 50 илјади луѓе 7.427 10.810 7.965 10,8 12,0 11,4
Град со население од 50-100 илјади луѓе 6.063 8.757 7.088 8,8 9,7 10,1
Град со население од 100-450 илјади луѓе 16.195 17.673 14.630 23,5 19,5 20,9
Град со население од 450-680 илјади луѓе 7.679 11.799 7.210 11,1 13,1 10,3
Град со население од повеќе од 680 илјади.
луѓе 13,005 14,283 13,807 18,9 15,8 19,7
Санкт Петербург – 72 7 – 0,1 0,01
Москва – 224 259 – 0,2 0,3
Нема податоци – 339 – – 0,4 –
Вкупно 68.916 90.389 70.052 100% 100% 100%
3 Во 2006 година во еден од регионите приемните испитиСтудиите по физика на универзитетите беа спроведени само во
Формат на обединет државен испит. Ова резултираше со толку значително зголемување на бројот на учесници на Единствениот државен испит.
Составот на учесниците на испитот по вид на образование останува практично непроменет.
институции (види табела 4.7). Како и минатата година, огромното мнозинство
завршија испитувачите образовните институциии само околу 2%
матурантите дојдоа на испит од образовните институции од основните или
просек стручно образование.
Табела4.7
Распределба на учесниците на испитот по тип на образовна институција
Број
испитаниците
проценти
Тип образовна институцијаиспитаниците
2006 Г. 2007 Г. 2006 Г. 2007 Г.
Општи образовни институции 86.331 66.849 95,5 95,4
Вечерно (смена) општо образование
институции 487 369 0,5 0,5
Општо образование интернат,
кадетско училиште, интернат со
почетна обука за летање
1 144 1 369 1,3 2,0
Образовните институции на основните и
средно стручно образование 1.469 1.333 1,7 1,9
Нема податоци 958 132 1,0 0,2
Вкупно: 90.389 70.052 100% 100%
4.3. Главните резултати од испитниот труд по физика
Генерално, резултатите од испитната работа во 2007 година беа
нешто повисоки од минатогодишните резултати, но приближно на исто ниво како
показатели од претходната година. Во табела 4.8 се прикажани резултатите од Единствениот државен испит по физика во 2007 година.
на скала од пет точки, а во Табела 4.9 и Сл. 4.1 - врз основа на резултатите од тестовите од 100-
точка скала. За јасност на споредбата, резултатите се претставени во споредба со
претходните две години.
Табела4.8
Распределба на учесниците на испитот по нивоа
подготовка(процент од вкупниот број)
Години „2“ Означува „p3o“ 5 поени „b4n“ на скалата „5“
2005 10,5% 40,7% 38,1% 10,7%
2006 16,0% 41,4% 31,1% 11,5%
2007 12,3% 43,2% 32,5% 12,0%
Табела4.9
Распределба на учесниците на испитот
врз основа на резултатите од тестовите добиени во2005-2007 г.г.
Интервал на скала за резултати од тест за година
размена 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100
2005 0,09% 0,57% 6,69% 19,62% 24,27% 24,44% 16,45% 6,34% 1,03% 0,50% 68 916
2006 0,10% 0,19% 6,91% 23,65% 23,28% 19,98% 15,74% 7,21% 2,26% 0,68% 90 389
2007 0,07% 1,09% 7,80% 19,13% 27,44% 20,60% 14,82% 6,76% 1,74% 0,55% 70 052
0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100
Резултат на тестот
Процент на студенти кои примиле
соодветниот резултат од тестот
Ориз. 4.1 Дистрибуција на учесниците на испитот по добиени резултати од тестовите
Табелата 4.10 покажува споредба на скалата во резултатите од тестовитево 100 поени
скала со резултатите од завршувањето на задачите верзија на испитотво основно
Табела4.10
Споредба на интервали на основно и тест резултати во2007 година
Интервал на скала
точки за тестирање 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100
Интервал на скала
основни поени 0-3 4-6 7-10 11-15 16-22 23-29 30-37 38-44 45-48 49-52
За да добие 35 поени (оценка 3, примарен резултат – 13) полагачот на тестот
Доволно беше точно да се одговори на 13-те наједноставни прашања од првиот дел
работа. За да се освојат 65 поени (оценка 4, почетен резултат – 34), матурантот мора
беше, на пример, точно одговори на 25 прашања со повеќекратен избор, реши три од четири
проблеми со краток одговор, а исто така да се справат со два проблеми на високо ниво
комплексност. Оние кои добиле 85 поени (оценка 5, примарен резултат – 46)
го изведе првиот и вториот дел од работата совршено и реши најмалку четири проблеми
трет дел.
Најдоброто од најдобрите (во опсег од 91 до 100 поени) не треба само
слободно навигирајте ги сите прашања од училишниот курс по физика, но и практично
Избегнувајте дури и технички грешки. Значи, за да добиете 94 поени (примарен резултат
– 49) беше можно да „не добие“ само 3 основни резултати, дозволувајќи, на пример,
аритметички грешки при решавање на еден од проблемите со високо ниво на сложеност
растојанија... помеѓунадворешни и внатрешни влијанијаи разлики условиЗа ... нанормалнопритисокот достигнува 100 °, тогаш на ... Занеговото работење во голема мера големини, За ...
Винер норберт кибернетика второ издание Винер n кибернетика или контрола и комуникација кај животни и машини - второ издание - m наука главно издание на публикации за странски земји 1983 - 344 стр.
ДокументИли споредливи ... Заизвршување нормалнопроцеси на размислување. Натакви услови ... големина Заповрзувачки линии помеѓуразлични конволуции растојание... од кои помалите молекуликомпоненти на смесата...
Винер n кибернетика или контрола и комуникација кај животните и машините - второ издание - m наука главен уредувачки одбор на публикации за странски земји 1983 - 344 стр.
ДокументИли споредливи ... Заизвршување нормалнопроцеси на размислување. Натакви услови ... големина, но со мазна површина. Од другата страна, Заповрзувачки линии помеѓуразлични конволуции растојание... од кои помалите молекуликомпоненти на смесата...
1. Структура на гасовити, течни и цврсти тела
Молекуларната кинетичка теорија овозможува да се разбере зошто супстанцијата може да постои во гасовити, течни и цврсти состојби.
Гасови.Во гасовите, растојанието помеѓу атомите или молекулите е во просек многу пати поголемо од големината на самите молекули ( Сл.8.5). На пример, при атмосферски притисок волуменот на садот е десетици илјади пати поголем од волуменот на молекулите во него.
Гасовите лесно се компресираат, а просечното растојание помеѓу молекулите се намалува, но обликот на молекулата не се менува ( Сл.8.6).
Молекулите се движат со огромна брзина - стотици метри во секунда - во вселената. Кога ќе се судрат, тие се одбиваат еден од друг во различни правци како топчиња за билијард. Слаби силипривлечноста на молекулите на гасот не е во состојба да ги држи една до друга. Затоа гасовите можат неограничено да се шират. Тие не задржуваат ниту форма ниту волумен.
Бројните влијанија на молекулите на ѕидовите на садот создаваат притисок на гасот.
Течности. Молекулите на течноста се наоѓаат речиси блиску една до друга ( Сл.8.7), така што течната молекула се однесува поинаку од молекулата на гасот. Во течностите, постои таканаречен ред со краток дострел, т.е., наредениот распоред на молекулите се одржува на растојанија еднакви на неколку молекуларни дијаметри. Молекулата осцилира околу својата рамнотежна положба, судирајќи се со соседните молекули. Само одвреме-навреме прави уште еден „скок“, завршувајќи во нова рамнотежна позиција. Во оваа рамнотежна положба, одбивната сила е еднаква на привлечната сила, т.е. вкупната сила на интеракција на молекулата е нула. Време средениот животмолекулите на водата, т.е., времето на нејзините вибрации околу една специфична рамнотежна позиција на собна температура, во просек е 10 -11 секунди. Времето на една осцилација е многу помало (10 -12 -10 -13 s). Со зголемување на температурата, времето на престој на молекулите се намалува.
Природата на молекуларното движење во течностите, првпат утврдена Советски физичар Ya.I.Frenkel, ви овозможува да ги разберете основните својства на течностите.
Течните молекули се наоѓаат директно една до друга. Како што се намалува волуменот, одбивните сили стануваат многу големи. Ова објаснува ниска компресибилност на течности.
Како што е познато, течностите се течни, односно не ја задржуваат својата форма. Ова може да се објасни на овој начин. Надворешната сила не го менува забележливо бројот на молекуларни скокови во секунда. Но, скоковите на молекулите од една стационарна положба во друга се случуваат претежно во насока на дејство надворешна сила (Сл.8.8). Затоа течноста тече и добива облик на контејнерот.
Цврсти материи.Атомите или молекулите на цврстите материи, за разлика од атомите и молекулите на течности, вибрираат околу одредени рамнотежни позиции. Поради оваа причина, цврсти материи задржи не само волумен, туку и форма. Потенцијалната енергија на интеракција помеѓу молекулите на цврсто тело е значително поголема од нивната кинетичка енергија.
Постои уште една важна разлика помеѓу течности и цврсти материи. Течноста може да се спореди со толпа луѓе, каде што поединечни поединци немирно се тресат на своето место, а цврстото тело е како тенка група од истите индивидуи кои, иако не стојат на внимание, во просек одржуваат одредени растојанија меѓу себе. . Ако ги поврзете центрите на рамнотежни позиции на атомите или јоните на цврсто тело, ќе добиете редовна просторна решетка наречена кристален.
На сликите 8.9 и 8.10 се прикажани кристалните решетки од кујнска сол и дијамант. Внатрешен редво распоредот на кристалните атоми доведува до правилни надворешни геометриски форми.
Слика 8.11 покажува Јакутски дијаманти.
Во гас, растојанието l помеѓу молекулите е многу поголемо од големината на молекулите 0:" l>>r 0 .
За течности и цврсти материи l≈r 0. Молекулите на течноста се распоредени во неред и одвреме-навреме скокаат од една стабилна позиција на друга.
Кристалните цврсти материи имаат молекули (или атоми) распоредени на строго подреден начин.
2. Идеален гас во молекуларната кинетичка теорија
Изучувањето на кое било поле од физиката секогаш започнува со воведување на одреден модел, во чии рамки се одвива понатамошното проучување. На пример, кога ја проучувавме кинематиката, моделот на телото беше материјална точка, итн. Како што можеби претпоставувате, моделот никогаш нема да одговара на вистинските процеси што се случуваат, но честопати е многу блиску до оваа кореспонденција.
Молекуларната физика, а особено MCT, не е исклучок. Многу научници работеле на проблемот на опишување на моделот уште од XVIII век: М. Ломоносов, Д. Џоул, Р. Клаузиус (сл. 1). Вториот, всушност, го претстави идеалниот модел на гас во 1857 година. Квалитативното објаснување на основните својства на супстанцијата врз основа на молекуларната кинетичка теорија не е особено тешко. Меѓутоа, теоријата која воспоставува квантитативни врски помеѓу експериментално измерените величини (притисок, температура итн.) и својствата на самите молекули, нивниот број и брзина на движење е многу сложена. Во гас при нормален притисок, растојанието помеѓу молекулите е многу пати поголемо од нивните димензии. Во овој случај, силите на интеракција помеѓу молекулите се занемарливи и кинетичката енергија на молекулите е многу поголема од потенцијалната енергија на заемното дејство. Молекулите на гас може да се сметаат како материјални точкиили многу мали тврди топчиња. Наместо да вистински гас, меѓу молекулите на кои дејствуваат сложените сили на интеракција, ќе го разгледаме Моделот е идеален гас.
Идеален гас– модел на гас, во кој молекулите и атомите на гасот се претставени во форма на многу мали (големини кои исчезнуваат) еластични топчиња кои не комуницираат едни со други (без директен контакт), туку само се судираат (види слика 2).
Треба да се напомене дека редок водород (под многу низок притисок) речиси целосно го задоволува идеалниот модел на гас.
Ориз. 2.
Идеален гасе гас во кој интеракцијата помеѓу молекулите е занемарлива. Природно, кога молекулите на идеалниот гас се судираат, врз нив дејствува одбивна сила. Бидејќи молекулите на гасот можеме да ги сметаме, според моделот, како материјални точки, ги занемаруваме големините на молекулите, имајќи предвид дека волуменот што го заземаат е многу помал од волуменот на садот.
Да потсетиме дека во физичкиот модел се земаат предвид само оние својства на реалниот систем, чие разгледување е апсолутно неопходно за да се објаснат проучуваните обрасци на однесување на овој систем. Ниту еден модел не може да ги пренесе сите својства на системот. Сега треба да решиме прилично тесен проблем: користење на молекуларната кинетичка теорија за пресметување на притисокот на идеалниот гас на ѕидовите на садот. За овој проблем, идеалниот модел на гас се покажува доста задоволителен. Тоа доведува до резултати кои се потврдени со искуство.
3. Притисокот на гасот во молекуларната кинетичка теорија
Оставете го гасот да биде во затворен сад. Манометарот го покажува притисокот на гасот стр 0. Како настанува овој притисок?
Секоја молекула на гас што удира во ѕидот делува на неа со одредена сила за краток временски период. Како резултат на случајни удари на ѕидот, притисокот брзо се менува со текот на времето, приближно како што е прикажано на слика 8.12. Сепак, ефектите предизвикани од влијанијата на поединечните молекули се толку слаби што не се регистрирани со манометар. Манометарот ја евидентира просечната временска сила што дејствува на секоја единица од површината на неговиот чувствителен елемент - мембраната. И покрај малите промени во притисокот, просечната вредност на притисокот стр 0практично излегува дека е сосема дефинитивна вредност, бидејќи има многу удари на ѕидот, а масите на молекулите се многу мали.
Идеален гас е модел на вистински гас. Според овој модел, молекулите на гас може да се сметаат како материјални точки, чија интеракција се јавува само кога се судираат. Кога молекулите на гасот се судираат со ѕидот, тие вршат притисок врз него.
4. Микро- и макропараметри на гасот
Сега можеме да почнеме да ги опишуваме параметрите на идеалниот гас. Тие се поделени во две групи:
Идеални параметри за гас
Односно, микропараметрите ја опишуваат состојбата на една честичка (микротело), а макропараметрите ја опишуваат состојбата на целиот дел од гасот (макротелото). Сега да ја запишеме врската што поврзува некои параметри со други, или основната МКТ равенка:
Овде: - просечна брзина на движење на честичките;
Дефиниција. – концентрацијачестички на гас – број на честички по единица волумен; ; мерна единица -.
5. Просечна вредност на квадратот на брзината на молекулите
За да го пресметате просечниот притисок треба да знаете просечна брзинамолекули (поточно, просечната вредност на квадратот на брзината). Ова не е едноставно прашање. Навикнати сте на фактот дека секоја честичка има брзина. Просечната брзина на молекулите зависи од движењето на сите честички.
Просечни вредности.Од самиот почеток, треба да се откажете од обидот да го следите движењето на сите молекули што го сочинуваат гасот. Ги има премногу, а многу тешко се движат. Не треба да знаеме како се движи секоја молекула. Мора да откриеме до каков резултат води движењето на сите молекули на гас.
Природата на движењето на целиот сет на молекули на гас е позната од искуство. Молекулите се вклучени во случајно (термичко) движење. Ова значи дека брзината на која било молекула може да биде или многу голема или многу мала. Насоката на движење на молекулите постојано се менува додека тие се судираат едни со други.
Меѓутоа, брзината на поединечните молекули може да биде која било просеквредноста на модулот на овие брзини е сосема дефинитивна. Слично на тоа, висината на учениците во паралелката не е иста, но нејзиниот просек е одредена бројка. За да го најдете овој број, треба да ги соберете висините на поединечни ученици и да ја поделите оваа сума со бројот на ученици.
Просечната вредност на квадратот на брзината.Во иднина ќе ни треба просечна вредност не на самата брзина, туку на квадратот на брзината. Просечната кинетичка енергија на молекулите зависи од оваа вредност. И просечната кинетичка енергија на молекулите, како што наскоро ќе видиме, има многу голема вредностниз молекуларната кинетичка теорија.
Дозволете ни да ги означиме модулите за брзина на поединечни молекули на гас со . Просечната вредност на квадратот на брзината се одредува со следнава формула:
Каде Н- бројот на молекули во гасот.
Но, квадратот на модулот на кој било вектор е еднаков на збирот на квадратите на неговите проекции на координатните оски ОК, ОЈ, ОЗ. Затоа
Просечните вредности на количините може да се одредат со формули слични на формулата (8.9). Помеѓу просечната вредност и просечните вредности на квадратите на проекциите постои иста врска како врската (8.10):
Навистина, еднаквоста (8.10) важи за секоја молекула. Додавање на овие еднаквости за поединечни молекули и делење на двете страни на добиената равенка со бројот на молекули Н, доаѓаме до формулата (8.11).
Внимание! Од насоките на трите оски О, ОИ ОЗпоради случајното движење на молекулите, тие се еднакви, просечните вредности на квадратите на проекциите на брзината се еднакви една со друга:
Гледате, одредена шема произлегува од хаосот. Можете ли сами да го сфатите ова?
Земајќи ја предвид релацијата (8.12), ја заменуваме формулата (8.11) наместо и . Потоа за средниот квадрат на проекцијата на брзината добиваме:
т.е., средниот квадрат на проекцијата на брзината е еднаков на 1/3 од средниот квадрат на самата брзина. Факторот 1/3 се појавува поради тродимензионалноста на просторот и, соодветно, постоењето на три проекции за кој било вектор.
Брзините на молекулите се менуваат случајно, но просечниот квадрат на брзината е добро дефинирана вредност.
6. Основна равенка на молекуларната кинетичка теорија
Да продолжиме со изведувањето на основната равенка на молекуларната кинетичка теорија на гасовите. Оваа равенка ја утврдува зависноста на притисокот на гасот од просечната кинетичка енергија на неговите молекули. По изведувањето на оваа равенка во 19 век. и започна експерименталното докажување на неговата валидност брз развојквантитативна теорија, која продолжува до денес.
Доказот за речиси секоја изјава во физиката, изведувањето на која било равенка може да се направи со различни степени на строгост и уверливост: многу поедноставен, повеќе или помалку ригорозен или со целосна строгост на располагање. модерната наука.
Ригорозното изведување на равенката на молекуларната кинетичка теорија на гасовите е доста сложено. Затоа, ќе се ограничиме на многу поедноставено, шематско изведување на равенката. И покрај сите поедноставувања, резултатот ќе биде точен.
Изведување на основната равенка.Ајде да го пресметаме притисокот на гасот на ѕидот ЦДсад ABCDобласт С, нормално на координатната оска Вол (Сл.8.13).
Кога молекулата удира во ѕид, нејзиниот импулс се менува: . Бидејќи модулот на брзината на молекулите при удар не се менува, тогаш 
. Според вториот Њутнов закон, промената на импулсот на молекулата е еднаква на импулсот на силата што делува на неа од ѕидот на садот, а според третиот Њутнов закон, големината на импулсот на силата со која молекулата делува на ѕидот е иста. Следствено, како резултат на ударот на молекулата, на ѕидот била извршена сила, чиј моментум е еднаков на .
