Молекулярно-кинетическая теория

Приступая к работе надо довести до автоматизма следующие операции
Нахождение молекулярной массы. Значение из таблицы Менделеева необходимо перевести в кг/моль, для этого разделить на 1000.
Перевод от шкалы Цельсия к шкале Кельвина и наоборот T=t + 273
Нормальные условия: p=760 мм рт ст
T= 273 K и комнатная температура Т=293К

Уравнение состояния идеального газа
PV=m\M RT
P=Q\M RT, где Q- плотность вещества
PV=YRT, где Y – количество вещества

Уравнения изопроцессов
Если масса и химический состав сохраняются и при этом сохраняется один из макроскопических параметров ,то
Изотермический процесс T=const PV=const
Изохорный процесс V=const p\V =const
Изобарный процесс Р=const V\T=const

При решении задач по теме необходимо сразу определить
Если состояние газа не меняется ,то применяем уравнение состояния идеального газа PV=m\M RT
Если состояние газа меняется, но при этом сохраняется масса и химический состав, то удобнее пользоваться уравнением Клапейрона P1V1\T1=P2V2\T2

При решении задач необходимо
Если же меняется масса или химический состав или и то и другое, то уравнение состояния идеального газа записывается для каждого из состояний.

Задания ЕГЭ
Тексты задач и подсказки к ним

Задания части А
Какие из приведенных утверждений являются признаками идеального газа?
А)Молекулы – материальные точки
Б)Учитываются только силы притяжения между молекулами
В)Учитывают только среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул
Вспомним свойства модели «идеальный газ»:
Молекулы – материальные точки, взаимодействующие во время абсолютно упругих соударений.

Использование условия плавания тел
Теплоход переходит из устья Волги в соленое Каспийское море. При этом сила Архимеда, действующая на теплоход:
1)уменьшается
2)увеличивается
3)не изменяется
Условие плаванье тел – это условие равенства нулю равнодействующей силы. Вывод о характере изменения ее можно сделать проанализировав характер изменения тех сил, которые ее уравновешивают.

Часть А
Шарик массой 100 г и объемом 200 см3 опустили в сосуд с водой, полностью погрузив его в воду. Выталкивающая сила, действующая на шарик равна:
1)0,5Н 2)1Н 3)2Н 4)20Н
Выталкивающую силу в данном случае рассчитывают по формуле Архимеда. Через уравновешивающие силы ее рассчитать нельзя, так как помимо силы тяжести есть неизвестная сила, удерживающая тело под водой.

Часть А.
Деревянный шарик массой 100 г плавает на поверхности воды. При этом над поверхностью находится половина объема шарика. Выталкивающая сила равна:
1) 0,5Н 2)1 Н
3) 50Н 4) 100 Н
На шарик действуют сила тяжести и выталкивающая сила, которые уравновешивают друг друга. Поэтому выталкивающую силу можно рассчитать через силу тяжести.

Часть В.
Определите плотность азота при температуре 27 градусов Цельсия и давлении 100 кПа. Ответ выразите в кг/м3 и округлите до десятых.
При решении задачи используется уравнение состояния идеального газа, записанное через плотность.

Часть С
Шар объемом 0,2 м3, сделанный из тонкой бумаги, наполняют горячим воздухом, имеющим температуру 340К. Температура окружающего воздуха 290К. Давление воздуха внутри шара и атмосферное давление равны 100кПа. При каком значении массы бумажной оболочки шар будет подниматься?
1.Шар начнет подниматься, если выталкивающая сила будет больше силы тяжести, действующей на оболочку и наполняющей ее воздух.
2. Воздух снаружи внутри оболочки можно считать идеальным газом и для его описания применять уравнение состояния идеального газа.

Часть С.
Сферическая оболочка воздушного шара, сообщающаяся с атмосферой, имеет диаметр 10 м и массу 10 кг. На сколько градусов надо нагреть воздух в шаре, чтобы он взлетел? Температура воздуха 27 градусов, давление 735 мм рт. ст.
Шар начнет подниматься, если выталкивающая сила будет больше силы тяжести, действующей на оболочку и воздух в ней, Пограничное состояние соответствует равенству сил.
Оболочка сообщается с атмосферой, следовательно давление внутри и снаружи шара равны.
Для нахождения объема оболочки примени м формулу объема шара.
Для описания воздуха использовать уравнения Менделеева-Клайперона.

Часть С.
Определите подъемную силу воздушного шара, наполненного гелием, Радиус легкой оболочки шара 6 м, шар сообщается с атмосферой, давление воздуха 640 мм рт ст, температура 17 градусов.
Подъемная сила воздушного шара равна разности выталкивающей силы и силы тяжести, действующей на гелий. Силой тяжести оболочки пренебрегаем (легкая)
См. п.2,3,4 предыдущего задания.

Задача С5.
Сколько балласта должен выбросить аэростат объемом 300 м3 для того, чтобы подняться с высоты, на которой барометр показывал давление 730 мм рт ст при температуре 258 К, до высоты, на которой барометр показывает давление 710 мм рт ст, а температура равна 253 К.

Подсказки к задаче С5.
В задаче рассматриваются два состояния системы тел, поэтому необходимо написать условие равновесия для каждого из этих состояний. Получившиеся уравнения решаются совместно.
В каждом из состояний на аэростат действуют только сила тяжести и выталкивающая сила.

Подсказки к С5.
Суммарная сила тяжести складывается из силы тяжести, действующей на воздух, наполняющий оболочку и силы тяжести, действующей на оболочку и балласт.
Воздух внутри и снаружи оболочки можно считать идеальным газом и для его описания применять уравнение Менделеева-Клапейрона.

Подсказки к С5.
Для каждого из состояний аэростата давление воздуха внутри и снаружи, а также температуры воздуха внутри и снаружи – одинаковы.

Часть С.
Сферическая оболочка воздушного шара сделана из материала, 1 м3 которого имеет массу 1 кг. Шар наполнен гелием при нормальном атмосферном давлении, температуре воздуха и гелия 0 градусов Цельсия. При каком минимальном радиусе шара он начнет подниматься?