Интенсив "Физтех за месяц" | МКТ. Газовые законы

• Приветствие и проверка звука и изображения.  

• Упоминание о наличии задач в описании.  

• Переход к изучению нового раздела термодинамики.  

• Введение в МКТЕ термодинамику, включая термодинамику процессов и термодинамику цикла.  

• Обсуждение влажности и водяного пара.  

• Фокус на МКТЕ и газовых законах.  

• Важность начала подготовки заранее.  

• Советы по эффективной подготовке.  

• Переход к решению задач.  

• Описание задачи: резиновый шарик надувается гелием и лопается при давлении 1.1 атмосферы.  

• Определение массы гелия в шарике.  

• Расчет объема внутренней части шарика.  

• Определение радиуса внутреннего слоя.  

• Расчет объема сферического слоя через площадь поверхности сферы и толщину.  

• Упрощение формулы для расчета объема.  

• Упрощение формулы для расчета объема.  

• Определение радиуса и объема внутренней части шарика.  

• Расчет массы гелия в шарике.  

• Обсуждение задачи по термодинамике.  

• Призыв задавать вопросы.  

• Переход к следующей задаче.  

• Проблема возникает, когда МКТ перекликается с химией.  

• Важно понимать, что количество вещества определяется через количество молекул.  

• Пример задачи: углекислый газ и гелий в цилиндрическом сосуде.  

• Углекислый газ и гелий разделены поршнем.  

• При нагреве газы переходят в другое состояние.  

• Углекислый газ диссоциирует на окись углерода и кислород.  

• При нагреве молекулы углекислого газа распадаются на окись углерода и кислород.  

• Объемы газов изменяются, поршень смещается.  

• Вопрос: сколько процентов молекул углекислого газа диссоциировало?  

• Давление и температура остаются одинаковыми.  

• Объемы газов меняются, количество молекул увеличивается.  

• Степень диссоциации: количество распавшихся молекул на общее количество.  

• Две молекулы углекислого газа распадаются на три молекулы смеси.  

• Количество молекул увеличивается в полтора раза.  

• Степень диссоциации: 50% молекул распалось.  

• 50% молекул углекислого газа распалось.  

• Общее количество молекул увеличилось в 5/4 раза.  

• Задача простая и реальная для региона.  

• Герметично закрытый сосуд с пористой перегородкой и поршнем.  

• Левый отсек облучается лазерным излучением.  

• Задача: найти отношение нового объема среднего отсека к первоначальному.  

• Задача сложна из-за большого количества слов и новых терминов.  

• Пример: атом в возбужденном состоянии.  

• Атомы могут занимать различные энергетические состояния, поглощая или излучая фотоны.  

• Герметично закрытый цилиндрический сосуд с прозрачной торцевой стенкой.  

• Разделен на три отсека неподвижной пористой перегородкой и подвижным поршнем.  

• В начальном состоянии объемы всех отсеков равны, и в каждом находится одинаковое количество идеального одноатомного газа.  

• Левый отсек облучается лазерным излучением через прозрачный торец.  

• Лазерное излучение переводит часть атомов в возбужденное состояние.  

• Возбужденные атомы могут излучать кванты и возвращаться в основное состояние.  

• Процесс перехода атомов в возбужденное и основное состояние приводит к равновесному состоянию.  

• Относительная доля возбужденных атомов в облучаемом отсеке составляет ку.  

• Пористая перегородка проницаема для невозбужденных атомов и непроницаема для возбужденных.  

• Давление газа в отсеках изменяется из-за непроницаемости перегородки для возбужденных атомов.  

• Возбужденные атомы не могут перемещаться через перегородку.  

• Вопрос: как изменяется давление в отсеках и как поршень занимает новое положение.  

• Обсуждение задачи с проницаемой перегородкой.  

• Закон Дальтона: сумма парциальных давлений.  

• Пористая перегородка: проницаема для одних атомов, но не для других.  

• Синие атомы занимают весь объем, как будто перегородки нет.  

• Красные атомы ограничены объемом из-за перегородки.  

• Давление в разных частях сосуда отличается.  

• Пренебрежение взаимодействием между молекулами.  

• Синие молекулы могут свободно перемещаться по всему объему.  

• Через некоторое время они займут весь предоставленный объем.  

• Анализ изменения концентрации атомов.  

• Часть синих атомов переходит в красные, уменьшая концентрацию.  

• Синие молекулы стремятся выровнять концентрацию.  

• Давление в левом отсеке уменьшается, в правом остается прежним.  

• Поршень сдвигается влево, выравнивая давление.  

• В левом отсеке остаются только синие молекулы.  

• Определение количества молекул в разных состояниях.  

• Введение понятия "кум" - относительная доля возбужденных атомов.  

• Запись соотношений для концентрации и объемов.  

• Необходимо найти отношение нового объема среднего отсека к первоначальному.  

• Объем среднего отсека обозначается как V2, а объем других отсеков как V0.  

• Условие равновесия поршня: давление в отсеках должно быть одинаковым.  

• Давление в отсеках должно быть одинаковым, что приводит к равенству концентраций.  

• Уравнение для концентрации: n2/V2 = n1/V0.  

• Необходимо найти отношение V2/V0.  

• Выражение n1 и подстановка в уравнение.  

• Упрощение выражений и нахождение n1.  

• Подстановка n1 в уравнение для V2.  

• Упрощение выражений и сокращение общих множителей.  

• Выражение V2 через n0 и V0.  

• Упрощение и нахождение V2.  

• Определение отношения V2/V0 при различных значениях k.  

• Анализ поведения числителя и знаменателя при изменении k.  

• Ответ: V2/V0 = 3 - 4k / 3 - 3k при k от 0 до 3/4, и V2/V0 = 0 при k > 3/4.  

• Обсуждение количества уравнений и их законов.  

• Объяснение, почему k не может быть равным нулю.  

• Уравнения для концентрации и проницаемости перегородки.  

• Вопросы и ответы по задаче.  

• Объяснение сложности задачи и необходимости внимательного анализа.  

• Подведение итогов и обсуждение решения.  

• Обсуждение задачи номер пять в МККТ.  

• Важность знания специфических аспектов МККТ для олимпиад.  

• Примеры задач: диссоциация и полупроницаемые перегородки.  

• Эффузия как редкое, но важное явление на олимпиадах.  

• Важность знания теоретических аспектов для решения задач.  

• Различие между незнанием явления и недостатком навыков.  

• Диффузия как перемешивание атомов.  

• Эффузия как процесс перемешивания газов.  

• Пример с двумя сосудами и большим отверстием.  

• Процесс перемешивания газов при большом отверстии.  

• Равномерное распределение молекул и установление единой концентрации и температуры.  

• Стационарное состояние и равновесный процесс.  

• Проблемы с маленькими отверстиями в задачах на эффузию.  

• Размер отверстия и средняя длина свободного пробега молекул.  

• Концентрация и скорости движения молекул могут не сравняться.  

• Концентрации и скорости движения молекул могут оставаться разными.  

• Важность поддержания одинаковых температур для уравнивания концентраций.  

• Равновесие достигается, когда количество молекул, летящих влево, равно количеству молекул, летящих вправо.  

• Поток молекул можно оценить, умножив концентрацию на объем и разделив на время.  

• Важно учитывать только молекулы, летящие в одну сторону.  

• Объем, через который пролетают молекулы, равен концентрации, умноженной на длину и площадь отверстия.  

• В стационарном режиме количество молекул, летящих слева направо, равно количеству молекул, летящих справа налево.  

• Это условие применимо, если размер отверстия много меньше длины свободного пробега молекул.  

• Космический аппарат с вакуумированной полостью приземлился на планету с атмосферой из аргона и углекислого газа.  

• В стенке полости образовалась микротрещина, через которую начал поступать газ.  

• Необходимо определить отношение концентраций аргона и углекислого газа в полости.  

• Все молекулы газа имеют одинаковую кинетическую энергию, но разные скорости.  

• За короткий промежуток времени через микротрещину залетит больше молекул с большей концентрацией и скоростью.  

• Важно понять, что нужно получить в итоге и как рассчитать поток молекул.  

• Для простоты рассмотрим гелий и аргон с разными массами и скоростями.  

• В единице объема гелия больше, чем аргона, но скорость молекул гелия выше.  

• После образования микротрещины отношение концентраций изменится из-за разницы в скоростях и концентрациях.  

• Поток молекул пропорционален их концентрации и объему.  

• Для нахождения отношения концентраций нужно разделить количество молекул гелия на количество молекул аргона.  

• Важно понимать, что нужно найти отношение количества залетевших молекул.  

• Приветствие и подготовка к решению задачи.  

• Обсуждение отношения масс и кинетических энергий молекул.  

• Упрощение выражений для нахождения отношения концентраций.  

• Объяснение, что такое малярная масса и как её рассчитать.  

• Упрощение выражений для малярной массы смеси.  

• Переход к нахождению отношения концентраций.  

• Выражение отношения концентраций через массы и числа молекул.  

• Преобразование выражений для нахождения икса.  

• Проверка правильности решения и подтверждение ответа.  

• Объяснение задачи и её связи с потоком молекул.  

• Обсуждение равновесия и распределения энергии.  

• Важные моменты для запоминания и подготовка к следующему вебинару.  

• Подведение итогов и прощание.  

• Анонс следующего вебинара и напоминание о важности подписки и лайков.