Формулы по физике 10 класс

формулы по физике 10 классСтаршие классы школы в рамках курса обучения переходят к познанию по-настоящему глубинных законов, связанных с пониманием энергии молекул и атомов. Формулы по физике 10 класса уже касаются не только общих характеристик среды, например, газа. Они описывают энергию вещества по составляющей энергии его молекул. Появляются основы молекулярно-кинетической теории, неравномерного движения, ускорения и сохранения импульса. Рассмотрим некоторые базовые формулы.

Тепловые свойства и энергия молекул

В рамках формул по физике 10 класса изучаются базовые характеристики газов, которыми они обладают при определенной температуре. Начинает широко использоваться шкала Кельвина и понятие абсолютной температуры.

Шкала Кельвина — основа для описания всех физических процессов. Любое значение температуры в разных шкалах оценки может быть приведено к абсолютному показателю шкалы Кельвина. Например, градусы Цельсия переводятся в Кельвины следующим образом:

T = t+273

Здесь

Т — абсолютная температура по шкале Кельвина, в системе СИ, К;

t — температура в градусах Цельсия.

Постоянная Больцмана

Формулы по физике за 10 класс широко используют понятия абсолютных энергий. Для понимания значения этого термина, следует попытаться представить, что такое физическая температура. Сложно подобрать однозначное определение этого слова и явления, даже не прибавляя к нему второе — «физическая».

Ученый физик Больцман впервые ввел понятие температуры как количества энергии, которым обладает любое тело. Эта энергия может передаваться от более нагретого объекта холодному, расходоваться с помощью излучения и других процессов. Понятие температурной энергии тесно связано со шкалой абсолютной температуры Кельвина — при 0К объект не обладает никакой энергией.

Постоянная Больцмана характеризует количество энергии, которое имеет объект, состоящий из материала однородных характеристик. Она измеряется в джоулях на градус Кельвина и отвечает за энергетическое выражение характеристики «температура». Значение табличное и может быть выбрано для нужного материала или газа из справочников.

Энергия молекул

К постоянной Больцмана в формулах по физике 10 класса привязано несколько ключевых понятий. Одно из них — средняя кинетическая энергия молекул газа. В формульном выражении она записывается следующим образом:

E=3/2 * k * T

Здесь

E — средний показатель кинетической энергии;

k — постоянная Больцмана, выбранная из справочников для конкретного газа;

Т — абсолютная температура согласно шкале Кельвина.

Использованные величины в стандартах СИ

  • Кинетическая энергия — джоули, Дж.
  • Постоянная Больцмана k — джоулей на градус Кельвина, дж/К.
  • Абсолютная температура Т — градусов Кельвина, К.

В словесном описании формула средней кинетической энергии может быть выражена следующим образом: это основная характеристика поступательного движения молекул. Хотя в газе они двигаются хаотично в полном беспорядке, по средней оценке энергии можно делать выводы о действии, которое будет оказывать газ в целом.

Использование постоянной Больцмана для пояснения взаимосвязи показателей газа

Процессы, которые раньше пояснялись упрощенно и «на пальцах», с помощью формул по физике 10 класса могут быть описаны более четко и однозначно. Постоянная Больцмана связывает между собой такие характеристики газа, как давление, температуру и концентрацию молекул.

Правило гласит, что все газы будут иметь одинаковое число молекул в единице объема, если соблюдается условие равенства давления при одинаковой абсолютной температуре в ходе проведения эксперимента. На основании такого допущения появляется формульное выражение давления:

P = n * k * T

Здесь

Р — давление газа, выраженное в Паскалях;

k — постоянная Больцмана для конкретного газа;

n — концентрация молекул.

Из такого формульного выражения легко найти любой из параметров, когда известны остальные.

Законы взаимодействия газов

В дополнение газовых изохорных процессов, рассмотренных, например, в статье «формулы для 9 класса», вводятся еще несколько понятий. Формулы по физике 10 класса позволяют объединить все три изохорных процесса и описать комплексное поведение идеального газа при изменениях состояния. Это делается с помощью уравнения Клапейрона, которое в формульном выражении выглядит так:

P1 * V1/T1 = P2 * V2/T2 = const

Здесь

Р1, Р2 — начальное и конечное давление в ходе эксперимента;

Т1, Т2 — соответствующие температуры;

V1, V2 — занимаемые объемы.

Используемые величины в стандартах СИ

  • Давление Р — Паскали, Па.
  • Абсолютные температуры Т — градусов Кельвина, К.
  • Объемы V — кубические метры, м3.

Уравнение Клайперона соединяет воедино все три изохорных газовых закона и позволяет легко определять новое состояние газовой среды, если известно начальное. Таким образом, нужный параметр нового состояния может быть найден, даже его значение невозможно определить по изохорным законам.

Закон Дальтона

Вводится еще одно понятие, касающееся смеси газов. Оно относится к разреженным состояниям газовых сред, поскольку не учитывает ни изменение температуры, ни объема. Давление конечной смеси при ничтожно малом изменении температуры и огромном занимаемом объеме может быть записано следующим образом:

P = P1+P2+…Pn

Здесь

  • Р — парциальное давление полученной смеси;
  • Р1, Р2, …, Pn — давление каждого из газов — компонентов.

Физика пара

В формулах по физике 10 класса начинается использование понятия «насыщенный пар». Это не то понятие пара из элементарной теплотехники, которое связано с процессом парообразования и количествами теплоты. Насыщенный пар представляет собой взвешенные молекулы воды, которым присущи характеристики и поведение газовой смеси.

Базовая характеристика — давление насыщенного пара — описывается с помощью постоянной Больцмана и формулы давления молекул газа на основе абсолютной температуры, которая была описана выше.

Написать комментарий:

Ваш email не будет опубликован.