Vzdialenosť medzi molekulami. Perfektný plyn. Ideálne parametre stavu plynu. Pohyb molekúl v tuhých látkach

O chaotickom pohybe mikročastíc, molekúl a atómov hmoty svedčí mnoho prírodných javov. Čím je teplota látky vyššia, tým je tento pohyb intenzívnejší. Teplo tela je preto odrazom neusporiadaného pohybu jeho molekúl a atómov.

Dôkazom toho, že všetky atómy a molekuly látky sú v neustálom a neusporiadanom pohybe, môže byť difúzia - vzájomné prenikanie častíc jednej látky do druhej (pozri obr. 20a). Vôňa sa teda rýchlo šíri miestnosťou, a to aj bez pohybu vzduchu. Kvapka atramentu rýchlo zmení celý pohár vody na jednotnú čiernu, aj keď by sa zdalo, že gravitácia by mala pomôcť len zafarbiť sklo zhora nadol. Difúziu možno nájsť aj v pevných látkach, ak sú pevne pritlačené k sebe a ponechané dlho. Fenomén difúzie ukazuje, že mikročastice látky sa môžu spontánne pohybovať všetkými smermi. Takýto pohyb mikročastíc látky, ako aj jej molekúl a atómov sa nazýva ich tepelný pohyb.

Očividne sa všetky molekuly vody v skle pohybujú, aj keď v ňom nie sú žiadne kvapky atramentu. Difúzia atramentu jednoducho robí tepelný pohyb molekúl citeľným. Ďalším fenoménom, ktorý umožňuje pozorovať tepelný pohyb a dokonca hodnotiť jeho vlastnosti, je Brownov pohyb, ktorý sa nazýva chaotický pohyb akýchkoľvek drobných častíc viditeľných mikroskopom v úplne pokojnej kvapaline. Dostal názov Brownian na počesť anglického botanika R. Browna, ktorý v roku 1827 mikroskopom pri skúmaní spór peľu jednej z rastlín suspendovaných vo vode zistil, že sa nepretržite a chaoticky pohybujú.

Brownovo pozorovanie potvrdilo mnoho ďalších vedcov. Ukázalo sa, že Brownov pohyb nie je spojený ani s prúdením kvapaliny, ani s jej postupným odparovaním. Najmenšie častice (hovorilo sa im tiež Brownian) sa správali, ako keby boli živé, a tento „tanec“ častíc sa zrýchľoval zahrievaním kvapaliny a so zmenšovaním veľkosti častíc, a naopak, spomaľoval, keď bola voda nahradené viskóznejším médiom. Brownov pohyb bol obzvlášť nápadný, keď bol pozorovaný v plyne, napríklad pozorovaním častíc dymu alebo kvapiek hmly vo vzduchu. Tento úžasný úkaz sa nikdy nezastavil a bolo ho možné pozorovať tak dlho, ako bolo potrebné.

Vysvetlenie Brownovho pohybu bolo podané až v poslednej štvrtine 19. storočia, keď bolo mnohým vedcom zrejmé, že pohyb Brownovej častice bol spôsobený náhodnými nárazmi molekúl média (kvapaliny alebo plynu), ktoré spôsobovali tepelný pohyb ( pozri obr. 20b). Molekuly média pôsobia v priemere na Brownovu časticu zo všetkých smerov rovnakou silou, tieto dopady sa však navzájom presne nevyrovnávajú a v dôsledku toho sa rýchlosť Brownovej častice náhodne mení vo veľkosti a smere. Brownova častica sa preto pohybuje po kľukatej ceste. Navyše, čím je veľkosť a hmotnosť Brownovej častice menšia, tým je jej pohyb znateľnejší.

V roku 1905 A. Einstein vytvoril teóriu Brownovho pohybu za predpokladu, že v každom danom čase závisí zrýchlenie Brownovej častice od počtu zrážok s molekulami média, čo znamená, že závisí od počtu molekúl. na jednotku objemu média, tj z Avogadrovho čísla. Einstein odvodil vzorec, pomocou ktorého bolo možné vypočítať, ako sa stredný štvorec pohybu Brownovej častice mení s časom, ak poznáte teplotu média, jeho viskozitu, veľkosť častíc a Avogadrovo číslo, ktoré bolo v tom čase ešte stále neznáme. Platnosť tejto Einsteinovej teórie experimentálne potvrdil J. Perrin, ktorý ako prvý získal hodnotu Avogadrovho čísla. Analýza Brownovho pohybu teda položila základy modernej molekulárno-kinetickej teórie štruktúry hmoty.

Kontrolné otázky:

· Čo je difúzia a ako súvisí s tepelným pohybom molekúl?

· Čo sa nazýva Brownov pohyb a je to tepelné?

· Ako sa zmení charakter Brownovho pohybu pri zahrievaní?

Ryža. 20. a) - v hornej časti sú zobrazené molekuly dvoch rôznych plynov oddelené prepážkou, ktorá je odstránená (pozri dolnú časť), po ktorej začína difúzia; b) dolná ľavá časť schematicky znázorňuje Brownovu časticu (modrá) obklopenú molekulami média, pri ktorých zrážkach dochádza k pohybu častíc (pozri tri trajektórie častíc).

§ 21. INTERMOLEKULÁRNE SILY: ŠTRUKTÚRA PLYNATÝCH, TEKUTÝCH A TUHÝCH TELES

Sme zvyknutí na to, že kvapalinu je možné naliať z jednej nádoby do druhej a plyn rýchlo naplní celý objem, ktorý je mu poskytnutý. Voda môže prúdiť iba pozdĺž koryta rieky a vzduch nad ňou nepozná hranice. Ak by sa plyn nesnažil obsadiť celý priestor naokolo, zadusili by sme sa, pretože oxid uhličitý, ktorý vydychujeme, by sa hromadil okolo nás, čo by nám bránilo nadýchnuť sa čerstvého vzduchu. Áno, a autá by z rovnakého dôvodu čoskoro zastavili, pretože na spaľovanie paliva potrebujú aj kyslík.

Prečo plyn, na rozdiel od kvapaliny, plní celý objem, ktorý mu je poskytnutý? Medzi všetkými molekulami pôsobia medzimolekulové sily príťažlivosti, ktorých veľkosť veľmi rýchlo klesá so vzdialenosťou molekúl od seba, a preto vo vzdialenosti rovnajúcej sa niekoľkým priemerom molekúl vôbec neinteragujú. Je ľahké ukázať, že vzdialenosť medzi susednými molekulami plynu je mnohonásobne väčšia ako vzdialenosť kvapaliny. Pomocou vzorca (19.3) a znalosti hustoty vzduchu (r = 1,29 kg / m3) pri atmosférickom tlaku a jeho molárnej hmotnosti (M = 0,029 kg / mol) môžeme vypočítať priemernú vzdialenosť medzi molekulami vzduchu, ktorá sa bude rovnať 6.1.10- 9 m, čo je dvadsaťnásobok vzdialenosti medzi molekulami vody.

Medzi molekulami kvapaliny, umiestnenými takmer blízko seba, teda pôsobia sily príťažlivosti, ktoré zabraňujú rozptýleniu týchto molekúl v rôznych smeroch. Naopak, nevýznamné sily príťažlivosti medzi molekulami plynu ich nedokážu držať pohromade, a preto sa plyny môžu rozpínať a vyplniť celý objem, ktorý im je poskytnutý. Existenciu intermolekulárnych síl príťažlivosti je možné overiť jednoduchým experimentom - stlačením dvoch zvodových tyčí k sebe. Ak sú kontaktné povrchy dostatočne hladké, tyče sa budú držať spolu a bude ťažké ich oddeliť.

Intermolekulárne sily príťažlivosti však nedokážu vysvetliť všetky rozdiely medzi vlastnosťami plynných, kvapalných a pevných látok. Prečo je napríklad veľmi ťažké zmenšiť objem kvapaliny alebo pevnej látky, zatiaľ čo stlačenie balónika je relatívne jednoduché? Vysvetľuje to skutočnosť, že medzi molekulami existujú nielen atraktívne sily, ale aj medzimolekulárne odpudivé sily pôsobiace vtedy, keď sa elektronické obaly atómov susedných molekúl začnú prekrývať. Práve tieto odpudivé sily zabraňujú tomu, aby jedna molekula prenikla do objemu už obsadeného inou molekulou.

Keď vonkajšie sily nepôsobia na kvapalné alebo pevné teleso, vzdialenosť medzi ich molekulami je taká (pozri r0 na obr. 21a), pri ktorej sú výsledné sily príťažlivosti a odpudzovania rovné nule. Ak sa pokúsite zmenšiť objem tela, vzdialenosť medzi molekulami sa zmenší a výsledné zvýšené odpudivé sily začnú pôsobiť zo strany stlačeného tela. Naopak, keď je telo natiahnuté, vznikajúce elastické sily sú spojené s relatívnym nárastom síl príťažlivosti, pretože keď sa molekuly od seba vzďaľujú, odpudzujúce sily padajú oveľa rýchlejšie ako príťažlivé sily (pozri obr. 21a).

Molekuly plynu sú umiestnené vo vzdialenostiach desaťkrát väčších, ako je ich veľkosť, v dôsledku čoho tieto molekuly navzájom neinteragujú, a preto sa plyny stláčajú oveľa jednoduchšie ako kvapaliny a pevné látky. Plyny nemajú žiadnu jednoznačnú štruktúru a sú zbierkou pohybujúcich sa a zrážajúcich sa molekúl (pozri obr. 21b).

Tekutina je zbierka molekúl, ktoré sú takmer tesne pri sebe (pozri obr. 21c). Tepelný pohyb umožňuje tekutej molekule z času na čas zmeniť susedov a skákať z jedného miesta na druhé. To vysvetľuje tekutosť kvapalín.

Atómy a molekuly tuhých látok sú zbavené schopnosti meniť svojich susedov a ich tepelný pohyb je len malým kolísaním vzhľadom na polohu susedných atómov alebo molekúl (pozri obr. 21d). Interakcia medzi atómami môže viesť k tomu, že z pevnej látky sa stane kryštál a jej atómy zaberajú polohy v uzloch kryštálovej mriežky. Pretože sa molekuly pevných látok vo vzťahu k svojim susedom nepohybujú, tieto telá si zachovávajú svoj tvar.

Kontrolné otázky:

· Prečo sa molekuly plynu navzájom nepriťahujú?

· Aké vlastnosti telies určujú medzimolekulové sily odporu a príťažlivosti?

· Ako sa vysvetľuje tekutosť tekutiny?

· Prečo si všetky pevné látky zachovávajú svoj tvar?

§ 22. PERFEKTNÝ PLYN. ZÁKLADNÁ ROVNOVÁHA MOLEKULÁRNE-KINETICKEJ TEÓRIE PLYNOV.

Uvažujme o tom, ako sa projekcia výslednej sily interakcie medzi nimi na priamku spájajúcu stredy molekúl mení v závislosti od vzdialenosti medzi molekulami. Ak sú molekuly vo vzdialenosti presahujúcej niekoľkokrát ich veľkosť, potom interakčné sily medzi nimi prakticky neovplyvňujú. Interakčné sily medzi molekulami sú krátkeho dosahu.

Vo vzdialenostiach presahujúcich 2 až 3 priemery molekúl je odpudivá sila prakticky nulová. Je viditeľná iba gravitačná sila. Ako sa vzdialenosť zmenšuje, zvyšuje sa sila príťažlivosti a súčasne začína pôsobiť sila odpudzovania. Táto sila sa veľmi rýchlo zvyšuje, keď sa elektrónové obaly molekúl začnú prekrývať.

Na obrázku 2.10 je graficky znázornená závislosť projekcie F r interakčné sily molekúl zo vzdialenosti medzi ich stredmi. Na diaľku r 0, približne rovnaký ako súčet polomerov molekúl, F r = 0 , pretože sila príťažlivosti je rovnaká ako sila odpudzovania. O r > r 0 medzi molekulami je príťažlivá sila. Projekcia sily pôsobiacej na molekulu praváka je negatívna. O r < r 0 existuje odpudivá sila s pozitívnou projekčnou hodnotou F r .

Pôvod elastických síl

Závislosť interakčných síl molekúl na vzdialenosti medzi nimi vysvetľuje vzhľad elastickej sily počas stláčania a napätia telies. Ak sa pokúsite priblížiť molekuly na vzdialenosť menšiu ako r0, začne pôsobiť sila, ktorá zabráni priblíženiu. Naopak, keď sa molekuly od seba vzďaľujú, pôsobí príťažlivá sila, ktorá molekuly po zániku vonkajšieho vplyvu vráti do pôvodných polôh.

S malým posunom molekúl z rovnovážnych polôh sily príťažlivosti alebo odpudivosti rastú lineárne so zvyšujúcim sa výtlakom. Na malom úseku možno krivku považovať za úsečku (zosilnený úsek krivky na obr. 2.10). Preto sa pri malých deformáciách ukazuje ako pravdivý Hookeov zákon, podľa ktorého je elastická sila úmerná deformácii. Pri veľkých výtlakoch molekúl je Hookeov zákon už nespravodlivý.

Pretože deformácia tela mení vzdialenosti medzi všetkými molekulami, podiel susedných vrstiev molekúl predstavuje nevýznamnú časť celkovej deformácie. Preto je Hookeov zákon naplnený deformáciami, ktoré sú miliónkrát väčšie ako veľkosť molekúl.

Mikroskop pre atómovú silu

Mikroskop atómovej sily (AFM) je založený na pôsobení odpudivých síl medzi atómami a molekulami na malé vzdialenosti. Tento mikroskop vám na rozdiel od tunelového mikroskopu umožňuje získať obrázky nevodivých povrchov. Namiesto hrotu volfrámu používa AFM malý úlomok diamantu, nabrúsený na atómové rozmery. Tento črep je pripevnený k tenkému kovovému držiaku. Keď sa hrot priblíži k skúmanému povrchu, elektrónové oblaky atómov diamantu a povrch sa začnú prekrývať a vznikajú odpudivé sily. Tieto sily odkláňajú hrot diamantového hrotu. Vychýlenie sa zaznamenáva pomocou laserového lúča odrazeného od zrkadla pripevneného k držiaku. Odrazený lúč poháňa piezoelektrický manipulátor, podobný manipulátoru tunelového mikroskopu. Mechanizmus spätnej väzby zaisťuje výšku diamantovej ihly nad povrchom tak, aby ohýbanie platne držiaka zostalo nezmenené.

Na obrázku 2.11 môžete vidieť AFM obraz polymérnych reťazcov aminokyseliny alanínu. Každý tuberkulus predstavuje jednu molekulu aminokyseliny.

V súčasnosti boli navrhnuté atómové mikroskopy, ktorých zariadenie je založené na pôsobení molekulárnych síl príťažlivosti na vzdialenosti niekoľkonásobne väčšie, ako sú rozmery atómu. Tieto sily sú asi 1000 krát menšie ako odpudivé sily v AFM. Na registráciu síl sa preto používa komplexnejší citlivý systém.

Atómy a molekuly sa skladajú z elektricky nabitých častíc. Pôsobením elektrických síl na malé vzdialenosti sa molekuly priťahujú, ale začnú sa odpudzovať, keď sa elektrónové obaly atómov prekrývajú.

1. Štruktúra plynných, kvapalných a pevných telies

Molekulárna kinetická teória umožňuje pochopiť, prečo môže byť látka v plynnom, kvapalnom a tuhom skupenstve.
Plyny. V plynoch je vzdialenosť medzi atómami alebo molekulami v priemere mnohonásobne väčšia ako rozmery samotných molekúl ( Obrázok 8.5). Napríklad pri atmosférickom tlaku je objem nádoby desaťtisíckrát väčší ako objem molekúl v nej.

Plyny sa ľahko stláčajú, pričom sa priemerná vzdialenosť medzi molekulami zmenšuje, ale tvar molekuly sa nemení ( Obrázok 8.6).

Molekuly sa pohybujú priestorom obrovskou rýchlosťou - stovky metrov za sekundu. Keď na seba narazia, odrazia sa od seba rôznymi smermi ako biliardové loptičky. Slabé sily príťažlivosti molekúl plynu ich nedokážu udržať blízko seba. preto plyny sa môžu nekonečne rozpínať. Nezachovávajú si tvar ani objem.
Početné nárazy molekúl na steny nádoby vytvárajú tlak plynu.

Kvapaliny... Molekuly kvapaliny sú umiestnené takmer blízko seba ( Obrázok 8.7), takže kvapalná molekula sa správa inak ako molekula plynu. V kvapalinách existuje takzvaný poriadok krátkeho dosahu, to znamená, že usporiadané usporiadanie molekúl je udržiavané vo vzdialenostiach rovnakých ako niekoľko priemerov molekúl. Molekula vibruje okolo svojej rovnovážnej polohy a zráža sa so susednými molekulami. Len z času na čas urobí ďalší „skok“, dostane sa do novej polohy rovnováhy. V tejto rovnovážnej polohe je odpudivá sila rovná príťažlivej sile, t.j. celková interakčná sila molekuly je nulová. Čas sedavý život molekula vody, tj. čas jej kmitov okolo jednej určitej rovnovážnej polohy pri izbovej teplote, je v priemere 10 -11 s. Čas jednej oscilácie je oveľa kratší (10 -12 -10 -13 s). So zvyšujúcou sa teplotou sa sedavý život molekúl znižuje.

Povaha molekulárneho pohybu v kvapalinách, ktorý prvýkrát stanovil sovietsky fyzik Ya.I. Frenkel, umožňuje porozumieť základným vlastnostiam kvapalín.
Molekuly kvapaliny sú umiestnené priamo vedľa seba. S poklesom objemu sa odpudivé sily stanú veľmi veľkými. Toto vysvetľuje nízka stlačiteľnosť kvapalín.
Ako je známe, kvapaliny sú tekuté, t.j. nezachovávajú svoj tvar... To možno vysvetliť nasledovne. Vonkajšia sila znateľne nemení počet skokov molekúl za sekundu. K skokom molekúl z jednej sedavej polohy do druhej dochádza hlavne v smere pôsobenia vonkajšej sily ( Obrázok 8.8). Preto tekutina tečie a má formu nádoby.

Pevné telá. Atómy alebo molekuly tuhých látok, na rozdiel od atómov a molekúl kvapalín, vibrujú okolo určitých rovnovážnych polôh. Z tohto dôvodu pevné látky zachovať nielen objem, ale aj tvar... Potenciálna energia interakcie molekúl v pevnom stave je výrazne väčšia ako ich kinetická energia.
Existuje ešte jeden dôležitý rozdiel medzi kvapalinami a pevnými látkami. Tekutinu možno prirovnať k davu ľudí, kde jednotliví jednotlivci nepokojne pobehujú na mieste a pevné telo je ako štíhla kohorta tých istých jednotlivcov, ktorí, hoci nestoja v pozornosti, si v priemere medzi sebou udržiavajú určité vzdialenosti. Ak spojíte centrá rovnovážnych polôh atómov alebo iónov telesa, získate pravidelnú priestorovú mriežku, tzv. kryštalický.
Obrázky 8.9 a 8.10 zobrazujú kryštálové mriežky chloridu sodného a diamantu. Vnútorný poriadok v usporiadaní atómov kryštálov vedie k správnym vonkajším geometrickým tvarom.

Na obrázku 8.11 sú Jakutské diamanty.

V plyne je vzdialenosť l medzi molekulami oveľa väčšia ako veľkosť molekúl r 0: " l >> r 0.
Pre kvapaliny a tuhé látky l≈r 0. Molekuly kvapaliny sú usporiadané neusporiadane a z času na čas skáču z jednej sedavej polohy do druhej.
V kryštalických tuhých látkach sú molekuly (alebo atómy) usporiadané striktne usporiadaným spôsobom.

2. Ideálny plyn v molekulárnej kinetickej teórii

Štúdium akejkoľvek oblasti fyziky vždy začína zavedením určitého modelu, v rámci ktorého štúdium pokračuje v budúcnosti. Napríklad, keď sme študovali kinematiku, model tela bol materiálnym bodom a podobne. Ako ste asi uhádli, model nikdy nebude zodpovedať skutočným prebiehajúcim procesom, ale často sa k tejto korešpondencii veľmi blíži.

Molekulárna fyzika, a najmä MKT, nie je výnimkou. Mnoho vedcov pracovalo na probléme popisu modelu od osemnásteho storočia: M. Lomonosov, D. Joule, R. Clausius (obr. 1). Ten v skutočnosti predstavil model ideálneho plynu v roku 1857. Kvalitatívne vysvetlenie hlavných vlastností látky na základe molekulárnej kinetickej teórie nie je obzvlášť ťažké. Teória, ktorá stanovuje kvantitatívne vzťahy medzi experimentálne meranými veličinami (tlak, teplota atď.) A vlastnosťami samotných molekúl, ich počtom a rýchlosťou pohybu, je však veľmi komplexná. V plyne pri bežných tlakoch je vzdialenosť medzi molekulami mnohonásobne väčšia ako ich veľkosť. V tomto prípade sú sily interakcie molekúl zanedbateľné a kinetická energia molekúl je oveľa väčšia ako potenciálna energia interakcie. Molekuly plynu možno považovať za hmotné body alebo veľmi malé pevné guľôčky. Namiesto skutočný plyn, medzi molekulami, na ktoré pôsobia komplexné sily interakcie, to zvážime model je ideálny plyn.

Ideálny plyn- plynový model, v ktorom sú molekuly a atómy plynu prezentované vo forme veľmi malých (miznúcich veľkostí) elastických guličiek, ktoré navzájom neinteragujú (bez priameho kontaktu), ale iba sa zrazia (pozri obr. 2).

Je potrebné poznamenať, že zriedený vodík (za veľmi nízkeho tlaku) takmer úplne spĺňa model ideálneho plynu.

Ryža. 2.

Ideálny plyn je plyn, ktorého interakcia medzi molekulami je zanedbateľná. Prirodzene, keď sa molekuly ideálneho plynu zrazia, pôsobí na ne odpudivá sila. Pretože podľa modelu môžeme molekuly plynu považovať za materiálne body, zanedbávame veľkosť molekúl za predpokladu, že objem, ktorý zaberajú, je oveľa menší ako objem nádoby.
Pripomeňme, že vo fyzickom modeli sa berú do úvahy iba tie vlastnosti skutočného systému, ktorých vysvetlenie je nevyhnutné na vysvetlenie skúmaných zákonitostí správania tohto systému. Žiadny model nemôže vyjadriť všetky vlastnosti systému. Teraz musíme vyriešiť dosť úzky problém: pomocou molekulárno-kinetickej teórie vypočítať tlak ideálneho plynu na steny nádoby. Na túto úlohu je ideálny plynový model celkom uspokojivý. Vedie to k výsledkom, ktoré sú potvrdené skúsenosťami.

3. Tlak plynu v molekulárnej kinetickej teórii Nechajte plyn byť v uzavretej nádobe. Tlakomer ukazuje tlak plynu p 0... Ako tento tlak vzniká?
Každá molekula plynu, ktorá narazí do steny, na ňu pôsobí určitou silou krátku dobu. V dôsledku náhodných nárazov o stenu sa tlak v priebehu času rýchlo mení, približne ako je znázornené na obrázku 8.12. Úkony spôsobené nárazom jednotlivých molekúl sú však také slabé, že ich manometer nezaznamená. Tlakomer zaznamenáva časovo priemernú silu pôsobiacu na každú jednotku povrchovej plochy jej citlivého prvku - membrány. Napriek malým zmenám tlaku priemerný tlak p 0 v praxi sa ukazuje ako celkom jednoznačná hodnota, pretože dochádza k mnohým nárazom o stenu a hmotnosti molekúl sú veľmi malé.

Ideálny plyn je modelom skutočného plynu. Podľa tohto modelu možno molekuly plynu považovať za hmotné body, ktorých interakcia nastáva iba vtedy, keď do seba narazia. Molekuly plynu narážajú na stenu a vyvíjajú na ňu tlak.

4. Parametre mikro a makro plynu

Teraz môžete začať popisovať parametre ideálneho plynu. Sú rozdelené do dvoch skupín:

Ideálne parametre plynu

To znamená, že mikroparametre popisujú stav jednej častice (mikroobjektu) a makroparametre opisujú stav celej časti plynu (makroobjektu). Teraz si napíšeme vzťah spájajúci niektoré parametre s inými alebo základnú rovnicu MKT:

Tu: - priemerná rýchlosť častíc;

Definícia. - koncentrácia plynové častice - počet častíc na jednotku objemu; ; jednotka -.

5. Stredná hodnota druhej mocniny molekulovej rýchlosti

Na výpočet priemerného tlaku potrebujete poznať priemernú rýchlosť molekúl (presnejšie priemernú hodnotu druhej mocniny rýchlosti). Nie je to jednoduchá otázka. Ste zvyknutí na to, že každá častica má rýchlosť. Priemerná rýchlosť molekúl závisí od pohybu všetkých častíc.
Priemerné hodnoty. Od samého začiatku sa musíte vzdať pokusov o sledovanie pohybu všetkých molekúl, ktoré tvoria plyn. Je ich príliš veľa a je veľmi ťažké ich premiestniť. Nepotrebujeme vedieť, ako sa každá molekula pohybuje. Musíme zistiť, k akému výsledku vedie pohyb všetkých molekúl plynu.
Povaha pohybu celého súboru molekúl plynu je známa zo skúsenosti. Molekuly sa podieľajú na nepravidelnom (tepelnom) pohybe. To znamená, že rýchlosť akejkoľvek molekuly môže byť veľmi vysoká alebo veľmi nízka. Smer pohybu molekúl sa pri vzájomnom náraze neustále mení.
Rýchlosti jednotlivých molekúl však môžu byť akékoľvek priemer hodnota modulu týchto rýchlostí je celkom určitá. Rovnako výška študentov v triede nie je rovnaká, ale jej priemerná hodnota je určité číslo. Ak chcete nájsť toto číslo, musíte sčítať výšku jednotlivých študentov a túto sumu vydeliť počtom študentov.
Priemerná hodnota druhej mocniny rýchlosti. V budúcnosti budeme potrebovať priemernú hodnotu nie samotnej rýchlosti, ale druhej mocniny rýchlosti. Od tejto hodnoty závisí priemerná kinetická energia molekúl. A priemerná kinetická energia molekúl, ako čoskoro uvidíme, je veľmi dôležitá v celej teórii molekulárnej kinetiky.
Označme moduly rýchlostí jednotlivých molekúl plynu. Priemerná hodnota štvorca rýchlosti je určená nasledujúcim vzorcom:

kde N.- počet molekúl v plyne.
Štvorec modulu akéhokoľvek vektora sa však rovná súčtu druhých mocnín jeho projekcií na súradnicovú os. ОХ, ОY, ОZ... preto

Priemerné hodnoty veličín je možné určiť pomocou vzorcov podobných vzorcu (8.9). Medzi priemerom a priemerom štvorcov projekcií existuje rovnaký vzťah ako vzťah (8.10):

Rovnosť (8.10) skutočne platí pre každú molekulu. Sčítanie takýchto rovností pre jednotlivé molekuly a delenie oboch strán výslednej rovnice počtom molekúl N., dostávame sa k vzorcu (8.11).
Pozor! Pretože smery troch osí ОХ, ОY a OZ v dôsledku náhodného pohybu molekúl sú rovnaké, priemerné hodnoty druhých mocnín rýchlostných projekcií sú si navzájom rovnaké:

Vidíte, z chaosu vyplýva určitý vzorec. Dokázali by ste na to prísť sami?
Berúc do úvahy vzťah (8.12), nahradíme vo vzorci (8.11) namiesto a. Potom pre strednú mocninu projekcie rýchlosti dostaneme:

to znamená, že stredný štvorec projekcie rýchlosti sa rovná 1/3 priemerného štvorca rýchlosti samotného. Faktor 1/3 sa zdá byť spôsobený trojrozmernosťou priestoru a podľa toho existenciou troch projekcií pre akýkoľvek vektor.
Molekulové rýchlosti sa náhodne líšia, ale stredný štvorec rýchlosti je celkom určitá hodnota.

6. Základná rovnica molekulárnej kinetickej teórie
Pokračujeme k odvodeniu základnej rovnice molekulárnej kinetickej teórie plynov. Táto rovnica určuje závislosť tlaku plynu od priemernej kinetickej energie jeho molekúl. Po odvodení tejto rovnice v 19. storočí. a experimentálny dôkaz jeho platnosti začal rýchly rozvoj kvantitatívnej teórie, ktorý pokračuje dodnes.
Dôkaz takmer akéhokoľvek tvrdenia z fyziky, odvodenie akejkoľvek rovnice je možné vykonať s rôznym stupňom prísnosti a presvedčivosti: veľmi zjednodušené, viac či menej prísne alebo s úplnou prísnosťou moderná veda.
Rigorózna derivácia rovnice molekulárnej kinetickej teórie plynov je dosť komplikovaná. Preto sa obmedzujeme na vysoko zjednodušené, schematické odvodenie rovnice. Napriek všetkým zjednodušeniam je výsledok správny.
Odvodenie hlavnej rovnice. Vypočítajme tlak plynu na stenu CD plavidlá A B C D oblasť S kolmo na súradnicovú os VÔL (Obrázok 8.13).

Keď molekula narazí na stenu, jej hybnosť sa zmení :. Pretože modul rýchlosti molekúl sa pri náraze nemení, potom ... Podľa druhého Newtonovho zákona je zmena hybnosti molekuly rovnaká ako hybnosť sily, ktorá naň pôsobí zo strany steny cievy, a podľa tretieho Newtonovho zákona hybnosť sily, s ktorou molekula pôsobila na stene je rovnaký v module. V dôsledku toho v dôsledku nárazu molekuly na stenu pôsobila sila, ktorej impulz sa rovná.

Príkladom najjednoduchšieho systému študovaného v molekulárnej fyzike je plyn... Podľa štatistického prístupu sú plyny považované za systémy pozostávajúce z veľmi veľkého počtu častíc (až 10 26 m –3), ktoré sú v neustálom náhodnom pohybe. Molekulárna kinetická teória používa ideálny plynový model Podľa ktorého sa verí, že:

1) vnútorný objem molekúl plynu je zanedbateľný v porovnaní s objemom nádoby;

2) medzi molekulami plynu nie sú žiadne interakčné sily;

3) zrážky molekúl plynu navzájom a so stenami nádoby sú absolútne elastické.

Odhadnime vzdialenosti medzi molekulami v plyne. O normálnych podmienkach(m.n .: p = 1,03 · 10 5 Pa; t = 0 ° C) počet molekúl na jednotku objemu :. Potom priemerný objem na molekulu:

(m 3).

Priemerná vzdialenosť medzi molekulami: m. Priemerný priemer molekuly: d “3,10-10 m. Vnútorné rozmery molekuly sú malé v porovnaní so vzdialenosťou medzi nimi (10 -krát). V dôsledku toho sú častice (molekuly) také malé, že ich možno prirovnať k hmotným bodom.

V plyne sú molekuly väčšinu času tak ďaleko od seba, že interakčné sily medzi nimi sú prakticky nulové. Môžeme to predpokladať kinetická energia molekúl plynu je oveľa vyššia ako potenciál, preto to druhé možno zanedbať.

Avšak vo chvíľach krátkodobej interakcie ( zrážky) interakčné sily môžu byť významné, čo vedie k výmene energie a hybnosti medzi molekulami. Kolízie slúžia ako mechanizmus, pomocou ktorého môže makrosystém prechádzať z jedného energetického stavu, ktorý má za daných podmienok do druhého, do druhého.

Ideálny plynový model je možné použiť na štúdium skutočných plynov, pretože sú v podmienkach blízkych normálnym podmienkam (napríklad kyslík, vodík, dusík, oxid uhličitý, vodná para, hélium), ako aj pod nízke tlaky a vysoké teploty majú blízko svojimi vlastnosťami k ideálnemu plynu.

Stav tela sa môže meniť pri zahrievaní, stláčaní, zmene tvaru, to znamená pri zmene akýchkoľvek parametrov. Rozlišujte medzi rovnovážnymi a nerovnovážnymi stavmi systému. Rovnovážny stav Je stav, v ktorom sa všetky parametre systému v priebehu času nemenia (v inak- Toto nerovnovážny stav) a neexistujú žiadne sily schopné meniť parametre.

Najdôležitejšími parametrami stavu systému sú hustota telesa (alebo inverzná hodnota hustoty - špecifický objem), tlak a teplota. Hustota (r) Je hmotnosť látky na jednotku objemu. Tlak (R.- sila pôsobiaca na jednotku plochy povrchu tela smerujúca pozdĺž kolmice na tento povrch. Rozdiel teploty (DTO) Je mierou odchýlky telies od stavu tepelnej rovnováhy. Existuje empirická a absolútna teplota. Empirická teplota (t) Je mierou odchýlky telies od stavu tepelnej rovnováhy s topiacim sa ľadom pod tlakom v jednej fyzikálnej atmosfére. Mernou jednotkou je 1 stupeň Celzia(1 o C), ktorý je určený podmienkou, že topenie ľadu za atmosférického tlaku sa pripisuje 0 o C a vriaca voda pri rovnakom tlaku je 100 o C, v uvedenom poradí. Rozdiel medzi absolútnou a empirickou teplotou je predovšetkým v tom, že absolútna teplota sa meria od extrémne nízkej teploty - absolútna nula, ktorá leží pod teplotou topenia ľadu o 273,16 o, tj

Poznač si to akákoľvek funkčná závislosť spájajúca navzájom termodynamické parametre ako (6.2.2, a), sa tiež nazýva stavová rovnica... Forma funkcie závislosti medzi parametrami ((6.2.2, a), (6.2.2, b)) sa pre každú látku stanoví experimentálne. Doteraz však bolo možné určiť stavovú rovnicu iba pre plyny v zriedkavých stavoch a v približnej forme pre niektoré stlačené plyny.

Vzdialenosti medzi molekulami sú porovnateľné s veľkosťami molekúl (za normálnych podmienok)

1. kvapaliny, amorfné a kryštalické telesá

   plyny a kvapaliny

   plyny, kvapaliny a kryštalické telesá

V plynoch za normálnych podmienok je priemerná vzdialenosť medzi molekulami

1. približne rovnaký ako priemer molekuly

   menší ako priemer molekuly

   asi 10 -násobok priemeru molekuly

   závisí od teploty plynu

Charakteristická je najmenšia usporiadanosť v usporiadaní častíc

1. kvapaliny

   kryštalické telá

   amorfné telá

Vzdialenosť medzi susednými časticami hmoty je v priemere mnohonásobne väčšia ako veľkosť častíc samotných. Toto vyhlásenie je v súlade s modelom

1. iba modely štruktúry plynov

   iba modely štruktúry amorfných telies

   modely štruktúry plynov a kvapalín

   modely štruktúry plynov, kvapalín a tuhých látok

Pri prechode vody z kvapalného do kryštalického stavu

1. vzdialenosť medzi molekulami sa zvyšuje

   molekuly sa začnú navzájom priťahovať

   zvýšený poriadok v usporiadaní molekúl

   vzdialenosť medzi molekulami sa zmenšuje

Pri konštantnom tlaku sa koncentrácia molekúl plynu zvýšila 5 -krát a jeho hmotnosť sa nezmenila. Priemerná kinetická energia translačného pohybu molekúl plynu

1. nezmenilo sa

   zvýšil 5 -krát

   znížil o 5 krát

   zvýšený o koreň päťkrát

V tabuľke sú uvedené teploty topenia a varu niektorých látok:

Vyberte správne tvrdenie.

Teplota topenia ortuti je väčšia ako teplota varu éteru

Teplota varu alkoholu je nižšia ako teplota topenia ortuti

Teplota varu alkoholu je vyššia ako teplota topenia naftalénu

Teplota varu éteru je nižšia ako teplota topenia naftalénu

Teplota tuhej látky klesla o 17 ° C. V absolútnom meradle teplôt bola táto zmena

1) 290 K 2) 256 K 3) 17 K 4) 0 K

9. V nádobe s konštantným objemom je ideálny plyn v množstve 2 mol. Ako by sa mala zmeniť absolútna teplota nádoby s plynom, keď sa z nádoby uvoľní 1 mol plynu, aby sa tlak plynu na stenách nádoby zdvojnásobil?

1) zvýšiť 2 -krát 3) zvýšiť 4 -krát

2) znížiť o 2 krát 4) znížiť o 4 krát

10. Pri teplote T a tlaku p jeden mol ideálneho plynu zaberá objem V. Aký je objem rovnakého plynu odobratého v množstve 2 móly pri tlaku 2 p a teplote 2 T?

1) 4V 2) 2V 3) V 4) 8V

11. Teplota vodíka odobraného v množstve 3 mol v nádobe sa rovná T. Aká je teplota kyslíka odobratého v množstve 3 mol v nádobe rovnakého objemu a rovnakého tlaku?

1) T 2) 8T 3) 24 T 4) T / 8

12. V nádobe uzavretej piestom je ideálny plyn. Graf závislosti tlaku plynu od teploty so zmenami jeho stavu je na obrázku. Ktorý stav plynu zodpovedá najmenšej hodnote objemu?

1) A 2) B 3) C 4) D

13. V nádobe s konštantným objemom je ideálny plyn, ktorého hmotnosť sa mení. Diagram ukazuje proces zmeny stavu plynu. V ktorom bode diagramu je hmotnosť plynu najväčšia?

1) A 2) B 3) C 4) D

14. Pri rovnakej teplote sa nasýtená para v uzavretej nádobe líši od nenasýtenej pary v tej istej nádobe.

1) tlak

2) rýchlosť pohybu molekúl

3) priemerná energia chaotického pohybu molekúl

4) absencia prímesi cudzích plynov

15. Ktorý bod na diagrame zodpovedá maximálnemu tlaku plynu?

nie je možné poskytnúť presnú odpoveď

17. Balón s objemom 2 500 metrov kubických s hmotou škrupiny 400 kg má v spodnej časti otvor, cez ktorý je vzduch v balóne ohrievaný horákom. Na akú minimálnu teplotu je potrebné zahriať vzduch v balóne, aby balón vzlietol spolu s nákladom (kôš a balón) s hmotnosťou 200 kg? Teplota okolia je 7 ° C, jeho hustota je 1,2 kg na meter kubický. Považujte škrupinu gule za nerozpustnú.

MKT a termodynamika

MKT a termodynamika

V tejto časti každá možnosť obsahovala päť úloh s možnosťou výberu

odpoveď, z toho 4 - základná úroveň a 1 - pokročilá. Na základe výsledkov skúšok

Naučili sme sa nasledujúce prvky obsahu:

Aplikácia Mendelejevovej - Clapeyronovej rovnice;

Závislosť tlaku plynu od koncentrácie molekúl a teploty;

Množstvo tepla počas vykurovania a chladenia (výpočet);

Funkcie prenosu tepla;

Relatívna vlhkosť vzduchu (výpočet);

Práca v termodynamike (graf);

Aplikácia stavovej rovnice plynu.

Medzi úlohami základnej úrovne boli ťažkosti spôsobené nasledujúcimi otázkami:

1) Zmena vnútornej energie v rôznych izoprocesoch (napríklad keď

izochorický nárast tlaku) - 50% naplnenie.

2) Grafy izoprocesu - 56%.

Príklad 5.

Na uvedenom procese sa zúčastňuje konštantná hmotnosť ideálneho plynu

na obrázku. V tomto procese sa dosiahne najvyšší tlak plynu

1) v bode 1

2) v celom segmente 1–2

3) v bode 3

4) v celom segmente 2–3

Odpoveď: 1

3) Stanovenie vlhkosti vzduchu - 50%. Tieto úlohy obsahovali fotografiu

psychrometer, podľa ktorého bolo potrebné odčítať údaje za sucha a za mokra

teplomery a potom pomocou časti určte vlhkosť vzduchu

psychrometrická tabuľka uvedená v zadaní.

4) Aplikácia prvého termodynamického zákona. Ukázalo sa, že týchto úloh bolo najviac

medzi úlohami základnej úrovne v tejto časti - 45%. Tu

Na určenie typu izoprocesu bolo potrebné použiť graf

(boli použité buď izotermy alebo izochory) a v súlade s týmto

určiť jeden z parametrov daný druhým.

Medzi úlohy zvýšená úroveň boli predložené úlohy výpočtu

aplikácia stavovej rovnice plynu, ktorú zvládlo v priemere 54%

študentov, ako aj predtým používané úlohy na určenie zmeny

parametre ideálneho plynu v ľubovoľnom procese. Úspešne sa s nimi vyrovnáva

iba skupina silných absolventov a priemerné percento absolventov bolo 45%.

Jedna z týchto úloh je uvedená nižšie.

Príklad 6

V nádobe uzavretej piestom je ideálny plyn. Proces

zmeny v stave plynu sú znázornené na diagrame (pozri obrázok). Ako

zmenil sa objem plynu počas jeho prechodu zo stavu A do stavu B?

1) sa neustále zvyšuje

2) neustále klesá

3) najskôr sa zvýšil, potom sa znížil

4) najskôr sa znížil, potom sa zvýšil

Odpoveď: 1

Činnosti Množ

úlohy%

fotky2 10-12 25.0-30.0

4. FYZIKA

4.1. Charakteristika kontrolných meracích materiálov vo fyzike

Rok 2007

Skúšobná práca na jednotnú štátnu skúšku v roku 2007 mala

rovnaká štruktúra ako v predchádzajúcich dvoch rokoch. Pozostávalo zo 40 úloh,

sa líšia formou prezentácie a úrovňou zložitosti. V prvej časti práce

Zahrnutých bolo 30 otázok s možnosťou výberu z viacerých odpovedí, kde bola zadaná každá úloha

štyri možné odpovede, z ktorých iba jedna bola správna. Druhá časť obsahovala 4

úlohy s krátkou odpoveďou. Po vyriešení to boli výpočtové problémy

ktorý vyžadoval dať odpoveď vo forme čísla. Tretia časť skúšky

práca - to je 6 výpočtových úloh, ku ktorým bolo potrebné priniesť komplet

podrobné riešenie. Celkový čas na dokončenie práce bol 210 minút.

Kodifikátor prvkov a špecifikácie vzdelávacieho obsahu

skúšobné práce boli zostavené na základe povinného minima

1999 č. 56) a zohľadnil federálnu zložku štátnej normy

stredné (úplné) vzdelanie vo fyzike, profilový stupeň (rozkaz ministerstva obrany z 5

Marca 2004 č. 1089). Kodifikátor prvku obsahu neprešiel žiadnymi zmenami.

v porovnaní s rokom 2006 a zahŕňal iba tie prvky, ktoré súčasne

prítomný ako vo federálnej zložke štátneho štandardu

(úroveň profilu, 2004) a v Povinnom minimálnom obsahu

vzdelávanie 1999

V porovnaní s rokom 2006 kontrolné meracie materiály vo variantoch

USE 2007 bolo zmenené a doplnené dvoma spôsobmi. Prvým bolo prerozdelenie

zadania v prvej časti práce na tematickom základe. Bez ohľadu na zložitosť

(základné alebo pokročilé úrovne), najskôr nasledovali všetky úlohy v mechanike, potom

o MKT a termodynamike, elektrodynamike a nakoniec o kvantovej fyzike. Druhý

zmena sa týkala cieleného zavedenia úloh, ktoré kontrolujú

formovanie metodických schopností. V roku 2007 úlohy A30 testovali zručnosti

analyzovať výsledky experimentálnych štúdií vyjadrené ako

tabuľky alebo grafy, ako aj zostavovať grafy na základe výsledkov experimentu. Výber

priradenia pre linku A30 boli vykonané na základe potreby overenia v tomto

séria možností pre jeden druh činnosti, a teda bez ohľadu na to

tematická príslušnosť ku konkrétnej úlohe.

Pri skúšobnej práci sa zvýšili úlohy základného

a vysoké obtiažnosti. Úlohy na základnej úrovni preverili majstrovstvo najviac

dôležité fyzikálne koncepty a zákony. Dohliadali sa na pokročilé úlohy

schopnosť používať tieto pojmy a zákony na analýzu zložitejších procesov alebo

schopnosť riešiť problémy s aplikáciou jedného alebo dvoch zákonov (vzorcov) pre ktorýkoľvek z nich

témy školského kurzu fyziky. Vypočítavajú sa úlohy s vysokou komplexnosťou

úlohy, ktoré odrážajú úroveň požiadaviek na prijímacie skúšky na vysoké školy a

vyžadovať aplikáciu poznatkov z dvoch alebo troch sekcií fyziky naraz v upravenej alebo

nová situácia.

V KIM 2007 boli zahrnuté úlohy pre všetky hlavné vecné oblasti

časti kurzu fyziky:

1) „Mechanika“ (kinematika, dynamika, statika, zákony zachovania v mechanike,

mechanické vibrácie a vlny);

2) „Molekulárna fyzika. Termodynamika “;

3) „Elektrodynamika“ (elektrostatika, jednosmerný prúd, magnetické pole,

elektromagnetická indukcia, elektromagnetické kmity a vlny, optika);

4) „Kvantová fyzika“ (prvky SRT, dualita vlnových častíc, fyzika

atóm, fyzika atómového jadra).

Tabuľka 4.1 ukazuje rozdelenie úloh podľa blokov obsahu v každom z nich

z častí skúšobnej práce.

Tabuľka 4.1

v závislosti od typu úloh

Všetka práca

(s možnosťou výberu

(s krátkym

úlohy% Suma

úlohy% Suma

úlohy%

1 Mechanika 11-131 27,5-32,5 9-10 22,5-25,0 1 2,5 1-2 2,5-5,0

2 MKT a termodynamika 8-10 20,0-25,0 6-7 15,0-17,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0

3 Elektrodynamika 12-14 30,0-35,5 9-10 22,5-15,0 2 5,0 2-3 5,0-7,5

4 Kvantová fyzika a

STO 6-8 15,0-20,0 5-6 12,5-15,0--1-2 2,5-5,0

Tabuľka 4.2 ukazuje rozdelenie úloh podľa blokov obsahu v

v závislosti od stupňa náročnosti.

stôl4.2

Rozdelenie úloh podľa sekcií kurzu fyziky

v závislosti od stupňa náročnosti

Všetka práca

Základná úroveň

(s možnosťou výberu

Zvýšené

(s možnosťou odpovede

a krátke

Vysoký stupeň

(s rozšíreným

Časť podľa odpovede)

úlohy% Suma

úlohy% Suma

úlohy% Suma

úlohy%

1 Mechanika 11-13 27,5-32,5 7-8 17,5-20,0 3 7,5 1-2 2,5-5,0

2 MKT a termodynamika 8-10 20,0-25,0 5-6 12,5-15,0 2 5,0 1-2 2,5-5,0

3 elektrodynamika 12-14 30,0-35,5 7-8 17,5-20,0 4 10,0 2-3 5,0-7,5

4 Kvantová fyzika a

STO 6-8 15,0-20,0 4-5 10,0-12,5 1 2,5 1-2 2,5-5,0

Pri vypracovaní obsahu skúšobnej práce sa to zohľadnilo

treba skontrolovať majstrovstvo rôzne druhyčinnosti. Kde

úlohy pre každú zo série možností boli vybrané s prihliadnutím na rozdelenie podľa typu

činnosti uvedené v tabuľke 4.3.

1 Zmena počtu úloh na každú z tém je spojená s rôznymi témami komplexných úloh C6 a

zadania A30, ktoré testujú metodické schopnosti z materiálu rôznych odborov fyziky, v

rôzne série možností.

stôl4.3

Rozdelenie úloh podľa druhu činnosti

Činnosti Množ

úlohy%

1 Pochopte fyzický význam modelov, konceptov, veličín 4-5 10.0-12.5

2 Vysvetlite fyzikálne javy, rozlišujte medzi účinkami rôznych

činitele na priebeh javov, prejavy javov v prírode resp

ich použitie v technických zariadeniach a každodennom živote

3 Na analýzu procesov na aplikujte fyzikálne zákony (vzorce)

úroveň kvality 6-8 15.0-20.0

4 Na analýzu procesov na aplikujte fyzikálne zákony (vzorce)

úroveň návrhu 10-12 25,0-30,0

5 Analyzujte výsledky experimentálnych štúdií 1-2 2,5-5,0

6 Analyzujte informácie získané z grafov, tabuliek, diagramov,

fotky2 10-12 25.0-30.0

7 Riešenie problémov rôznych úrovní obtiažnosti 13-14 32,5-35,0

Všetky úlohy prvej a druhej časti skúšobnej práce boli klasifikované ako 1

primárne skóre. Riešenie problémov tretej časti (C1-C6) preverili dvaja odborníci v r

v súlade so zovšeobecnenými hodnotiacimi kritériami, s prihliadnutím na správnosť a

úplnosť odpovede. Maximálne skóre pre všetky úlohy s podrobnou odpoveďou bolo 3

bodov. Problém bol považovaný za vyriešený, ak zaň študent získal najmenej 2 body.

Na základe bodov udelených za všetky položky na skúške

práce, bol prenesený do „testovacích“ bodov na 100-bodovej stupnici a do značiek

na päťbodovej stupnici. Tabuľka 4.4 ukazuje vzťah medzi primárnymi,

testovacie známky na päťbodovom systéme za posledné tri roky.

stôl4.4

Primárny pomer skóre, skóre a známky z testov

Roky, body 2 3 4 5

2007 primárny 0-11 12-22 23-35 36-52

test 0-32 33-51 52-68 69-100

2006 primárny 0-9 10-19 20-33 34-52

test 0-34 35-51 52-69 70-100

2005 primárny 0-10 11-20 21-35 36-52

test 0-33 34-50 51-67 68-100

Porovnanie hraníc primárnych bodov ukazuje, že tento rok sú podmienky

získanie zodpovedajúcich známok bolo prísnejšie ako v roku 2006, ale

približne zodpovedal podmienkam z roku 2005. To bolo spôsobené tým, že v minulosti

ročník, jednotnú skúšku z fyziky zložili nielen tí, ktorí sa chystali nastúpiť na univerzity

v príslušnom profile, ale aj takmer 20% študentov (z celkového počtu uchádzačov),

ktorí študovali fyziku na základnej úrovni (pre nich túto skúšku rozhodol

požadovaný región).

V roku 2007 bolo na skúšku pripravených 40 možností.

ktorý pozostával z piatich sérií po 8 variantov, vytvorených podľa rôznych plánov.

Séria variantov sa líšila v kontrolovaných prvkoch obsahu a typov

činnosti pre rovnaký rad úloh, ale vo všeobecnosti mali všetci o

2 V tomto prípade máme na mysli formu prezentácie informácií v texte úlohy alebo rušiteľov,

preto tá istá práca môže testovať dve činnosti.

rovnaký priemerný stupeň náročnosti a zodpovedal plánu skúšok

práce uvedené v dodatku 4.1.

4.2. Charakteristika účastníkov skúšky z fyziky2007 roku

Počet účastníkov Zjednotenej štátnej skúšky z fyziky v tomto roku predstavoval 70 052 osôb, čo

výrazne nižšie ako v predchádzajúcom roku a zhruba zodpovedá ukazovateľom

2005 (pozri tabuľku 4.5). Počet regiónov, v ktorých absolventi absolvovali zjednotenú štátnu skúšku

fyzika, sa zvýšil na 65. Počet absolventov, ktorí si vybrali fyziku vo formáte

Zjednotená štátna skúška sa výrazne líši v rôznych regiónoch: od 5316 ľudí. v republike

Tatarstan až 51 ľudí v Nenetskom autonómnom okruhu. Ako percento z

celkový počet absolventov, počet POUŽITÝCH účastníkov fyziky sa pohybuje od

0,34% v Moskve až 19,1% v regióne Samara.

stôl4.5

Účastníci skúšky

Rok Číslo Dievčatá Chlapci

regiónoch

účastníkov Počet% Počet%

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

Skúšku z fyziky volia predovšetkým mladí muži a iba štvrtina

z celkového počtu účastníkov sú dievčatá, ktoré sa rozhodli pokračovať

vzdelanie univerzity fyzického a technického profilu.

Rozdelenie účastníkov skúšky do

typy osídlení (pozri tabuľku 4.6). Skoro polovica absolventov, ktorí prešli

Zjednotená štátna skúška z fyziky, žije v veľké mestá a iba 20% sú študenti, ktorí ukončili štúdium

vidiecke školy.

stôl4.6

Rozdelenie účastníkov skúšky podľa typu zúčtovania, v ktorom

sídlia ich vzdelávacie inštitúcie

Počet vyšetrených Percento

Typ osídlenia vyšetrovaných

Osídlenie vidieckeho typu (obec,

obec, dedina atď.) 13 767 18 107 14 281 20,0 20,0 20,4

Sídlisko mestského typu

(pracovné osídlenie, mestské osídlenie

typ atď.)

4 780 8 325 4 805 6,9 9,2 6,9

Mesto s počtom obyvateľov menej ako 50 tisíc ľudí 7 427 10 810 7 965 10,8 12,0 11,4

Mesto s počtom obyvateľov 50-100 tisíc ľudí 6 063 8 757 7 088 8,8 9,7 10,1

Mesto s počtom obyvateľov 100-450 tisíc ľudí 16 195 17 673 14 630 23,5 19,5 20,9

Mesto s počtom obyvateľov 450-680 tisíc ľudí 7 679 11 799 7 210 11,1 13,1 10,3

Mesto s počtom obyvateľov viac ako 680 tisíc

osoby 13 005 14 283 13 807 18,9 15,8 19,7

Petrohrad - 72 7 - 0,1 0,01

Moskva - 224 259 - 0,2 0,3

Žiadne údaje - 339 - - 0,4 -

Spolu 68 916 90 389 70 052 100% 100% 100%

3 V roku 2006 sa v jednom z krajov prijímacie skúšky na fyziku na univerzitu konali iba v r

formát skúšky. To viedlo k tak výraznému zvýšeniu počtu účastníkov USE.

Zloženie účastníkov skúšky podľa typu vzdelávania

inštitúcie (pozri tabuľku 4.7). Rovnako ako minulý rok, drvivá väčšina

testovaných absolvovalo všeobecné vzdelávacie inštitúcie a len asi 2%

absolventi prišli na skúšku zo vzdelávacích inštitúcií základných resp

stredné odborné vzdelanie.

stôl4.7

Rozdelenie účastníkov skúšky podľa typu vzdelávacej inštitúcie

Číslo

skúšaní

Percento

Typ vzdelávacia inštitúcia skúšaní

2006 G. 2007 G. 2006 G. 2007 G.

Všeobecné vzdelávacie inštitúcie 86 331 66 849 95,5 95,4

Večerné (smenové) všeobecné vzdelávanie

inštitúcie 487 369 0,5 0,5

Internátna škola všeobecného vzdelávania,

kadetná škola, internátna škola s

počiatočný letecký výcvik

1 144 1 369 1,3 2,0

Vzdelávacie inštitúcie základných a

stredné odborné vzdelávanie 1 469 1 333 1,7 1,9

Žiadne údaje 958 132 1,0 0,2

Spolu: 90 389 70 052 100% 100%

4.3. Hlavné výsledky skúšobnej práce z fyziky

Vo všeobecnosti sa ukázalo, že výsledky skúšobnej práce v roku 2007 boli

mierne vyššie ako minuloročné výsledky, ale zhruba na rovnakej úrovni ako

ukazovatele predchádzajúceho roka. Tabuľka 4.8 ukazuje výsledky POUŽITIA vo fyzike v roku 2007.

na päťbodovej stupnici a v tabuľke 4.9 a na obr. 4,1 - podľa skóre testu 100-

bodová stupnica. Kvôli prehľadnosti porovnania sú výsledky uvedené v porovnaní s

predchádzajúce dva roky.

stôl4.8

Rozdelenie účastníkov skúšky podľa úrovní

príprava(percento z celkového počtu)

Roky „2“ Známky „n3o“ 5 bodov „b4n“ na tretej stupnici „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%

stôl4.9

Distribúcia účastníkov skúšky

podľa prijatých testovacích bodov v2005-2007 r.

Rok Interval stupnice skóre testu

výmena 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

Skóre testu

Percento študentov, ktorí dostali

zodpovedajúce skóre testu

Ryža. 4.1 Rozdelenie účastníkov skúšky podľa získaných skóre z testov

Tabuľka 4.10 ukazuje porovnanie stupnice v testovacích bodoch v 100 bodoch

škála s výsledkami úloh možnosti vyšetrenia na primárke

stôl4.10

Porovnanie intervalov primárnych a testovacích skóre v2007 rok

Interval mierky

testovacie body 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100

Interval mierky

primárne body 0-3 4-6 7-10 11-15 16-22 23-29 30-37 38-44 45-48 49-52

Na získanie 35 bodov (skóre 3, primárne skóre - 13) účastník testu

stačilo správne odpovedať na 13 najjednoduchších otázok prvej časti

práca. Na získanie 65 bodov (známka 4, primárne skóre - 34) musí absolvent získať

bola napríklad správna odpoveď na 25 otázok s možnosťou výberu z viacerých odpovedí, riešenie troch zo štyroch

úlohy s krátkou odpoveďou a tiež zvládnuť dve úlohy na vysokej úrovni

ťažkosti. Tí, ktorí získali 85 bodov (skóre 5, primárne skóre - 46), prakticky

ideálne vykonal prvú a druhú časť práce a vyriešil najmenej štyri úlohy

tretia časť.

Najlepší z najlepších (v rozsahu od 91 do 100 bodov) potrebujú nielen

byť voľný vo všetkých otázkach školského kurzu fyziky, ale aj prakticky

vyhnite sa dokonca aj technickým chybám. Takže získať 94 bodov (primárne skóre)

- 49) bolo možné „vynechať“ iba 3 primárne body, napríklad

aritmetické chyby pri riešení jedného z problémov vysokej úrovne zložitosti

vzdialenosti ... medzi vonkajšie a vnútorné vplyvy a rozdiely podmienkypre ... onormálne potom tlak dosiahne 100 ° o ... pre jeho prevádzka vo veľkom rozmery, pre ...