Оқыту түрі: күндізгі Көкшетау, 2015
Мектеп физика курсындағы «Молекулалық физика» тарауы және оның құрамы мен мазмұны
жүктеу/скачать 2,58 Mb.
|
О ыту т рі к ндізгі
- Бұл бет үшін навигация:
- Жылулық құбылыстардың статистикалық және термодинамикалық әдістерін үйрену.
- Молекулалы-кинетикалық теорияның негізін үйрену әдістемесі.
| Мектеп физика курсындағы «Молекулалық физика» тарауы және оның құрамы мен мазмұны
1. Бұл тарауда оқушылар сапасы жағынан жаңа болған материальдық обьекті үйренеді. Жүйе, өте көп болған бөлшектерден (атом және молекулалардан), жаңа пішіндегі қозғалыстан (жылулық) және оған сәйкес энергиядан (ішкі энергиядан). Көп болған бөлшектердің өздерін қалай тұтыларын статистикалық заңдамаларды, жылулық процесінің қайтымсыз екендігімен танысады. Қайтымсыз процестегі жылулық тепе – теңдігі, температура, жылу машиналарының істеу принциптерін үйренеді. Бөлімде энергетикалық көзқарастың жаңа түрлері энергияның сақталу заңдары жылулық процестер арқылы түсіндіріледі. Молекула және атомдар материаның заттың пішіні болып әлемде нақты барлық олар массаға, импульске, энергияға ие. Олардың қозғалысы жылулық қозғалысы болып оны статистикалық заңдармен түсіндіріледі. «Молекулалық физика» оқушыларда әлемге ғылыми көзқарасты оятады. Үлкен тәрбиелік политехникалық мәнге ие т.с.с. 2. «Молекулалық физика» тарауы газ заңдарын үйренуде екі құрамға ие: индуктив және дедуктив; Газ заңдарын индуктив үйренуден бастап молекуляр – кинетикалық теориясының негізгі күйлерін сбағалы деңгейде қаралады, соң термодинамикалық кейбір мәселелері мен газ заңдарын эмпирикалық жолмен енгізеді және молекуляр – кинетикалық көріністерді термодинамикалық әдіспен түсіндіреді. Бұл жағдайда бөлім мынадай құрамға ие. молекуляр – кинетикалық теорияның негізгі орны; термодинамика негізі (жылулық тепе – теңдік, күй параметрлері, температура, газ заңдары, абсолют температура, термодинамиканың бірінші заңы); идеал газдың молекуляр – кинетикалық теориясы (молекулалардың орташа кинетикалық энергиясының өлшемі); газ, сұйық, қатты дене қасиеттері және олардың бір – біріне түрленді. Оқушыларға газ заңдарын үйренуде эмпирикалық жандасу өте қолайлы, себебі ол абстракт пікірлеудің жоғарғы деңгейін талап етпейді, оны қолдану ұғымдарымен көріністерді сезімтал – конкрет негізде үйретеді, физиканың өркендеу жолдары мен газ заңдарының ашылу теорияларын таныстырады. Индуктив жандасудың кемшілігі идеал газ қасиеттерін түсіндіруде молекуляр – кинетикалық теорияның мүмкіншіліктерін толық пайдалануға болмастығында. Дедуктив жандасуда – бастап идеал газдың молекуляр – кинетикалық теориясын үйренеді: оның негізгі теңдеуін ( ) шығарады, пастулат арқылы немесе пікірді эксперименттер арқылы ( ) молекуланың орташа кинетикалық ән – сынық температурамен тәуелдігін табады, идеал газдың күй теңдеуін келтіреді немесе . Соң термодинамика заңдарына және бірінші заңының изопроцестерге қолдануына өтеді. Бұл жағдайдағы бөлім мынадай құрамға ие: молекуляр – кинетикалық теория негізі температура газ заңдары, идеал газдың күй теңдеуі термодинамиканың бірінші заңы, газ, сұйық, қатты дене қасиеттері. Бұл жанасу индуктивтікке қарағанда көптеген мәселелерді шешеді. Жылулық құбылыстардың статистикалық және термодинамикалық әдістерін үйрену. Құбылысты статистикалық әдіспен үйренудің маңыды жағы керекті мен кездейсоқ уақиғалардың қатынасы туралы диалектикалық материализм көзқарасымен сәйкес келуінде. Әрбір молекуланың қозғалысы классикалық механика заңдарына бойсынады, бірақ оның әрбір уақыт мезетіндегі өзіні тұтуы, көптеген себептерге тәуелді болып оларды есепке алу мүмкін емес. Кездейсоқ уақиға берілген жағдайларда бұл уақиға болуы да, болмауы да мүмкін. Олар мынадай белгілерімен сипатталады: а) кездейсоқ уақиғаны нақты болжай алмастығымен, б) кездейсоқ уақиғаны келтіруші, көптеген себептердің барлығымен, в) оларды жинақталған ұжымда ғана процесстің жүруін болжау мүмкіндігімен. Г) кездейсоқтағы процессті болжауға математикалық өрнектерді қолдай алу ықтималдығымен. Ықтималдық – түрлі жағдайдағы өзгерістердің пайда болу мүмкіндігін санды сипаттаушы. Ықтималдық қанша көп болса берілген өзгерістер де сонша көп болып тұрады. Егер N – барлық өткізілген сынаулар саны болса ∆N – берілген өзгерістің болу ықтималдығы теңдеуімен анықталады. N – системадағы барлық бөлшектер саны, ∆N – берілген күйде тұрушы бөлшектер саны. Молекулалардың жылдамдықтарының орташа квадраттық мәнін табу теңдеуі: Бірақ , ал , , болып және үш ось бойынша молекула қозғалысының бағыттары тең ықтималдығы болғандығы үшін болады да келіп шығады. Классикалық статистика ХІХ ғасырда келіп шыққан. 2.Термодинамика – феноменологиялық теория болып макроскопиялық денелердің ішкі түзілісні ескермеген түрде макроскопиялық денелердің қасиеттері мен құбылыстарын үйренеді. Термодинамиканы ғылым ретінде 1827ж С. Карно өзінің «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» деген еңбегінде танысқан. Термодинамикалық әдіс негізінде – термодинамикалық жүйе, бұл жүйенің күйі, күйдің термодинамикалық параметрлері, тепе – теңдіктегі күй ұғымдары жатады. Термодинамикалық жүйе деп – сыртқы денелермен және ішкі денелер жиынтығы арасында бір – бірімен энергия алмасуы болатын денелерге айтылады. Тұйықталған жүйе түсіншесі абстракталған болып модель ретінде қабылданады. Молекулалы-кинетикалық теорияның негізін үйрену әдістемесі. Тақырыптың орталық ұғымы - молекула, тікелей күзетілмейді. Оның барлығы эксперимент және тәжірибелерде білу мүмкін, себебі ол микроәлемге жатады. Броун қозғалысы арқылы молекуланың барлығымен бірге қозғалысын үйрену мүмкін. Ол қозғалыстың себептерін Броуыннан 80 ж кейін А.Эйнштейн және М. Смолуховскийлер броун қозғалысының теориясын құрды, ал Ж. Перрен экспериментте дәлелдеді. Броун қозғалысынан келіп шығатын қорытынды: а) бөшектердің броуындық қозғалысы олар асылып тұрған зат молекулалары түрткісінен пайда болады, б) бұл қозғалыс үздіксіз және тәртіпсіз болып осы осы асылған бөлшектік заттың қасиеттеріне тәуелді, в) бұл қозғалыс бөлшек жүрген ортаның молекулаларының қозғалысының барлығын үйретеді, г) бұл қозғалыс молекуланың барлығын, олардың қозғалысы үздіксіз және тәртіпсіз түрде болуын көрсетеді, мұны 1911 ж француз физигі Дюнуайе тәжірибеде көрсетті. Молекулалар түрлі бағыттарда қозғалып, егер соқтығысулар болмаса олардың қозғалысы бірқалыпты түзу сызықты болады. Перрен тәжірибесі. Ол 0,0001 см қалыңдықтағы түрлі эмульсия қабаттарындағы тамшылар санын табу жолымен оның массасын анықтаған. М: судағы смола тамшысының m=8.5*10-8 кг, ал тамшы биіктігі атмосферадағыға қарағанда су түбінде екі есе кем болып h=3*10-5 м екендігін анықтаған. Смола тамшысы өзін атмосферада да, суда да бір түрлі сезеді. Егер біздің атмосфера тек оттегінен құралған болса H=5км S0 жер бетіндегіден 2 есе кем болған болар еді. сыбайластығын жазып екендігін табамыз. Анықталған оттегі молекуласының m0=5,31*10-26 кг ал mn=3,3*10-27 кг. Идеал газ деп – молекуляр – кинетикалық теория тұрғысынан қарағанда – молекулалар материальдық нүкте ретінде, бір – бірімен қашықтықта әсерлеспейтін, ал соқтығысуы абсолют серпімділік заңына бойсынатын газдарға айтылады. Газ молекулалары арасындағы өзара әсерлесу күштері қатты, сұйықтарға қарағанда 10 миллиондаған есе кіші. Бұл модель тек газ «тепе – теңдік күйде» тұрғанда ғана «істейді». Себебі, молекулалардың жүгіру жолдары молекулалар концентрациясына кері пропорционалдығында , r0 – молекуланың эффекті в радиусы идеал газда ол нольге тең, соның үшін . Сонда жылулық тепе – теңдікте тұрған газ өлшемсіз және өзара әсерлеспейді. 2. Молекуляр – кинетикалық теорияның негізгі теңдеуін келтіріп шығару үшін Ньютонның екінші заңы бойынша күш импульсінің дене испульсі өзгерісі теңдеуін жазамыз: Ал қысым яғни қысым уақыт ішінде молекулаларды қабырғаға соқтығысуы кезінде алған импульстер шамасымен анықталады. жүктеу/скачать 2,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|