Молекулярна фізика і термодинаміка

Ідеальний газ, рівняння стану, кількість теплоти, теплові процеси

🗣️ Простими словами

Усе довкола складається з молекул, що безперервно рухаються. Що тепліше — то швидше вони літають. Газ описують три величини — тиск, обʼєм, температура — повʼязані рівнянням стану ідеального газу.

POV: зазирнути всередину речовини — там мільярди молекул у русі 🧪

Ідеальний газ

🌡️ Температура — це «швидкість» молекул. Гаряче = молекули носяться, холодно = ледь рухаються. При −273 °C (абсолютний нуль) рух майже зупиняється.

Рівняння стану (Менделєєва–Клапейрона)

p·V = (m/M)·R·T, де p — тиск (Па), V — обʼєм (м³), m — маса, M — молярна маса, R = 8,31 Дж/(моль·К), T — температура в кельвінах (T = t°C + 273).

Ізопроцеси (стала маса газу)

• Ізотермічний (T=const): p·V = const (закон Бойля–Маріотта).
• Ізобарний (p=const): V/T = const.
• Ізохорний (V=const): p/T = const.

📝 Переведення температури

27 °C у кельвінах: T = 27 + 273 = 300 К. У формули газу підставляй ЛИШЕ кельвіни.

Кипіння: молекули розганяються так, що вириваються парою 💨

✅ Перевір себе

Що станеться з тиском газу, якщо нагріти його (обʼєм сталий)?

Азросте
Бзменшиться
Вне зміниться

Показати відповідь

Правильно: А — зросте

Нагрів → молекули швидші → сильніше й частіше бʼють по стінках → тиск зростає.

Кількість теплоти

• Нагрівання/охолодження: Q = c·m·Δt (c — питома теплоємність).
• Плавлення/кристалізація: Q = λ·m.
• Пароутворення/конденсація: Q = r·m.
• Згоряння палива: Q = q·m.

📝 Нагрівання води

Нагріти 2 кг води на 30 °C, c = 4200 Дж/(кг·°C): Q = 4200·2·30 = 252 000 Дж = 252 кДж.

Рівняння теплового балансу

У теплообміні скільки теплоти одне тіло віддало, стільки інше отримало: Q_віддане = Q_отримане. Так знаходять кінцеву температуру суміші.

Пара — це той самий газ, лише молекули вже вирвались на волю ♨️

✅ Перевір себе

Абсолютний нуль температури — це приблизно…

А0 °C
Б−273 °C
В−100 °C

Показати відповідь

Правильно: Б — −273 °C

Абсолютний нуль = −273 °C = 0 К (Кельвінів). Нижче температури не буває.

Кельвіни й одиниці

Найчастіша помилка — забути перевести °C у К у газових законах. А в Q = cmΔt різниця температур Δt однакова і в °C, і в К — переводити не треба.

🧠 Як запам'ятати

«Газ любить кельвіни». pV = (m/M)RT — усі три параметри повʼязані. А теплота: нагрів — cmΔt, плавлення — λm, пар — rm. Скільки віддав — стільки отримав.

🗣️ Простими словами

Газ описується трьома величинами: тиск, обʼєм, температура — і вони повʼязані одним рівнянням. Теплота — це енергія, яку тіло отримує/віддає при нагріванні чи зміні стану. Головне — кельвіни й правильна формула Q.

Молекулярну фізику підкорено — світ молекул відкрито! 🎉

Закріпи тему «Молекулярна фізика і термодинаміка» на тестах 🎯

Пройди тести формату НМТ саме з цієї теми — безкоштовно, з розбором кожної помилки.

Пройти тест → Усе про НМТ з фізики →