Какие свойства принадлежат газам

Физические законы и параметры газов являются основополагающими для создания вакуумных систем. Даже при крайне низких значениях давлений, используемых в вакуумной технике, физические процессы, протекающие в газах, подчиняются общим газовым законам. Необходимость создания вакуума обычно связана с потребностью уменьшения концентрации молекул газа или частоты их столкновений с поверхностью сосуда. Газовые процессы в вакуумных системах можно, как правило, рассматривать с точки зрения законов идеального газа, а некоторые общие физические процессы вакуумных систем могут быть описаны с помощью статических и динамических свойств газов. Физические процессы, протекающие в газах при низком давлении, а также различные параметры и свойства газового потока рассмотрены ниже.

Параметры состояния газа

Если взять образец газа, то для описания его состояния достаточно знать три из четырех параметров. Этими параметрами являются давление, объем, температура и количество газа.

Давление – это сила, с которой газ воздействует на единицу площади поверхности сосуда. В СИ единицей измерения давления является паскаль, или ньютон на квадратный метр (Н/м2). В вакуумной технике также используется единица измерения миллиметр ртутного столба, или Торр: 1 мм рт. ст. = 133 Па (1 Па = 7,5 мм рт. ст.).

Объем – мера пространства, которое занимает газ; обычно он задается размерами сосуда. Единицей объема в СИ является кубический метр (м3), однако для обозначения быстроты откачки и потока газа, а также других величин широко используются литры.

Температура газа при давлении ниже 1 Торр главным образом определяется температурой поверхностей, с которыми он соприкасается. Как правило, газ находится при комнатной температуре. При выводе уравнений, описывающих состояние газов, для измерения температуры используют Кельвины (К).

Количество газа в данном объеме измеряется в молях.

Моль – число граммов газа (или любого вещества), равное его молекулярной массе. Моль содержит 6,02 х 1023 молекул. Один моль любого газа при 0 °С и давлении 760 Торр занимает объем, равный 22,4 л. Масса 1 моля газа равна его молекулярной массе в граммах.

Молярный объем является универсальной постоянной. Экспериментально установлено, что он составляет 22,414 л при 760 Торр и 0 °С. Поскольку 1 моль любого газа при температуре 0 °С и давлении 760 Торр занимает объем 22,4 л, из этого соотношения можно рассчитать молекулярную концентрацию любого объема газа, если известны его температура и давление. Например, 1 см3 воздуха при 760 Торр и 0 °С содержит 2,7 x 1019 молекул; в то время как при давлении 1 Торр и температуре 0 °С 1 см3 воздуха содержит 3,54 x 1016 молекул.

Газовые законы

Газовые законы устанавливают соотношения между физическими параметрами состояния газа (давление, объем, температура и количество газа) при постоянном значении одного из параметров. Эти законы справедливы для идеального газа в котором объем всех молекул является незначительным по сравнению с объемом газа, и энергия притяжения между молекулами является незначительной по сравнению с их средней тепловой энергией. Это означает, что данное вещество (в данном случае газ) находится в газообразном состоянии при температуре, которая достаточно высока для его конденсации. К газам, по своим свойствам близким к идеальным при комнатной температуре, относятся 02, Ne, Аг, СО, Н2 и NO.
Ниже приведены общие формулировки газовых законов.
Закон Бойля – произведение давления на объем рУ, где р – давление газа, V – его объем, является постоянной величиной для данной массы газа при постоянной температуре.
Закон Гей-Люссака – величина V/T, где Т- абсолютная температура газа, является постоянной для данной массы газа при постоянном давлении.
Закон Авогадро – равные объемы различных газов при одинаковых температуре и давлении содержат одно и то же количество молекул. Из этого закона можно получить важное соотношение между числом молей газа и давлением, которое создает газ.
Основное уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона) устанавливает зависимость между давлением, объемом и температурой для данной массы газа, т. е. теми параметрами, которые необходимы для описания состояния газа:

$$pV=MRT, (1.1)$$

где R – универсальная газовая постоянная данного газа, R = 8,31 ДжДмоль К) (62,4 Торр-л/(моль x К)); М – это число молей в объеме V
Данный закон будет справедлив и для большинства газов, которые при низких давлениях ведут себя как идеальные газы.

Закон парциальных давлений Дальтона – общее давление, создаваемое смесью газов, равняется сумме парциальных давлений, создаваемых отдельными компонентами смеси.

Парциальное давление, создаваемое одним компонентом смеси газов, – это давление, создаваемое этим компонентом, если бы он занимал весь объем.

Закон Авогадро – равные объемы идеального газа при постоянных температуре и давлении содержат одно и то же количество молекул.

Число Авогадро – число молекул в 1 моле газа или любого вещества, является универсальной постоянной и составляет 6,023 • 1023.

Число Лошмидта – число молекул в кубическом сантиметре газа при атмосферном давлении и температуре 0 °С. Это универсальная постоянная, равная 2,637 x 1019.
Для 1 моля газа при атмосферном давлении и температуре 0 °С (273,2 К), занимающего объем V = 22,414 л, R= 8.31 Дж/(моль x К) или в тепловых единицах R/J= 1,99 кал/К (У – механический эквивалент теплоты, J = 4,182 Дж кал). Следовательно, количество теплоты 1,99 кал будет повышать температуру 1 моля любого идеального газа на 1 К, или после повышения температуры 1 моля любого идеального газа на 1 К увеличение энергии газа составит 8,31 Дж.

Неидеальные газы

Примерами некоторых распространенных неидеальных газов являются аммиак, этан, бензол, диоксид углерода (углекислый газ), пары ртути, SO и S02. Газовые законы должны описывать физические процессы, протекающие в любом газе при температуре выше критической. При критической температуре, Тс, газ начинает конденсироваться. Ниже этой критической температуры имеет место давление паров над жидким конденсатом, которое называется давлением пара. Если газ конденсируется (его объем уменьшается), давление изменяться не будет, но большее количество газа будет переходить в жидкую фазу. По мере снижения температуры над жидкостью будет присутствовать меньшее количество молекул, при этом давление паров также будет снижаться.

Тест по темам Введение. Первоначальные сведения о строении вещества 7 класс с ответами. Тест содержит 4 варианта, каждый включает по 20 заданий.

Вариант 1

1. Какие явления изучает физика?

1) происходящие на Земле
2) наблюдаемые на земле и в небе
3) механические, тепловые, оптические, звуковые, электрические и магнитные
4) происходящие на земле и в океанах

2. К физическим телам относятся

1) молоко
2) глина
3) скамейка
4) лыжи

3. К веществам относятся

1) сахар
2) булка
3) йод
4) бинт

4. Выразите длину тела, равную 5000 мм, в метрах и километрах.

1) 50 м; 0,05 км
2) 5 м; 0,05 км
3) 5 м; 0,005 км
4) 50 м; 0,5 км

5. Определите цену деления шкалы прибора.

1) 1 ед.
2) 0,5 ед.
3) 0,25 ед.
4) 5 ед.

6. Цена деления шкалы линейки 1 мм. Какую погрешность допускают те, кто измеряет ею длину тела?

1) 1 мм
2) 2 мм
3) 0,5 мм

7. Сколько воды налито в мензурку, изображенную на рисунке? Какова цена деления ее шкалы?

1) 125 мл; 5 мл
2) 105 мл; 5 мл
3) 125 мл; 1 мл
4) 105 мл; 1 мл

8. Мельчайшие частицы, из которых состоят вещества, называются

1) молекулами
2) микрочастицами
3) крупинками

9. Между молекулами в веществе происходит

1) взаимное притяжение и отталкивание
2) только притяжение
3) только отталкивание

10. Чем отличаются молекулы воды от молекул пара?

1) числом атомов
2) размером
3) свойствами
4) ничем

11. Диффузия — это

1) перемешивание веществ
2) увеличение промежутков между молекулами
3) движение молекул
4) проникновение хаотически движущихся молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества

12. В каких телах — газах, жидкостях, твёрдых телах — диффузия происходит быстрее?

1) в жидкостях
2) в газах
3) в твёрдых телах
4) одинаково во всех телах

13. Как следует поступить, чтобы ускорить диффузию?

1) охладить контактирующие тела
2) положить их в тёмное место
3) повысить температуру тел
4) уменьшить площадь границы между ними

14. Какие общие свойства присущи газам?

1) легко охлаждаются
2) занимают весь предоставленный им объём и не имеют собственной формы
3) имеют собственную форму
4) обладают текучестью

15. Какими общими свойствами обладают жидкости?

1) занимают объем того сосуда, в который налиты
2) приобретают объем и форму сосуда
3) имеют собственный объем
4) мало сжимаемы

16. Какие общие свойства принадлежат твердым телам?

1) имеют собственную форму и объем
2) легко изменяют форму и объем
3) легко сжимаемы
4) практически не сжимаемы

17. В каком состоянии — жидком, твердом, газообразном — может находиться бензин?

1) во всех трех состояниях
2) только в жидком состоянии
3) в жидком и газообразном состоянии
4) в жидком и твердом состояниях

18. Чем объясняется малая сжимаемость твердых тел?

1) быстрым движением их молекул
2) очень малым размером молекул
3) плотной упаковкой молекул и малостью промежутков между ними
4) хаотичностью движения молекул

19. Почему газы не имеют собственной формы?

1) потому что их молекулы быстро движутся
2) из-за диффузии
3) потому что молекулы газа, практически не взаимодействуя, двигаясь свободно и хаотично, достигают всех стенок сосуда (помещения), и газ принимает его форму

20. Чем можно объяснить сохранение жидкостью своего объема?

1) довольно сильным притяжением молекул друг к другу
2) не очень быстрым движением ее молекул
3) отсутствием диффузии
4) тем, что молекулы жидкости не отталкиваются друг от друга

Вариант 2

1. Что служит источником физических знаний?

1) измерения
2) наблюдения и опыты
3) только наблюдения
4) только опыты

2. К физическим телам относятся

1) сок
2) здание
3) песок
4) вилка

3. К веществам относится

1) провод
2) медь
3) лед
4) ведро

4. Выразите длину тела, равную 20 м, в миллиметрах и километрах.

1) 20 000 мм; 0,02 км
2) 2000 мм; 0,02 км
3) 20 000 мм; 0,2 км
4) 2000 мм; 0,2 км

5. Какова цена деления этой шкалы прибора?

1) 0,5 ед.
2) 1 ед.
3) 0,25 ед.
4) 0,2 ед.

6. Чему равен объем находящейся в мензурке жидкости? Какова цена деления шкалы мензурки?

1) 30 мл; 10 мл
2) 30 мл; 5 мл
3) 40 мл; 5 мл
4) 40 мл; 10 мл

7. Цена деления шкалы термометра равна двум градусам. Какова погрешность измерения им температуры?

1) 1 °
2) 2 °
3) 0,5°
4) 1,5°

8. Все вещества состоят из мельчайших частиц, которые называются

1) неделимыми частицами
2) микрочастицами
3) молекулами
4) атомами

9. Взаимодействие молекул вещества проявляется в

1) их отталкивании друг от друга
2) их притяжении друг к другу
3) их и притяжении, и отталкивании
4) отсутствии и притяжения, и отталкивания

10. Чем различаются молекулы восковой свечи и молекулы застывшей капли воска?

1) размерами
2) формой
3) свойствами
4) ничем

11. Какое из названных явлений — диффузия?

1) взаимное притяжение молекул
2) взаимное отталкивание молекул
3) проникновение вследствие хаотического движения молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества
4) перемешивание веществ

12. В каком случае диффузия происходит медленнее?

1) контактирующие тела сильно прижали друг к другу
2) тела охладили
3) их нагрели
4) тела придвинули к нагревателю

13. В каком теле — газообразном, жидком или твердом — диффузия происходит быстрее всего?

1) газообразном
2) жидком
3) твердом
4) неизвестно

14. Какие общие свойства характерны для твердых тел?

1) легкая сжимаемость
2) собственный объем и форма
3) собственный только объем
4) практическая несжимаемость

15. Какими общими свойствами обладают жидкости?

1) текучестью, позволяющей им переливаться и принимать форму сосуда
2) отсутствием собственного объема
3) наличием собственного объема и малой сжимаемостью
4) легкой сжимаемостью

16. Какие общие свойства присущи газам?

1) текучесть
2) большая сжимаемость
3) заполнение всего предоставленного им объема и отсутствие собственной формы
4) наличие собственного объема

17. В твердом, жидком или газообразном состоянии может быть водород?

1) твердом
2) жидком
3) в виде газа
4) в зависимости от условий в любом из них

18. Почему жидкости принимают форму сосуда?

1) из-за отталкивания их молекул друг от друга
2) потому что молекулы жидкости, взаимодействуя не сильно, могут перемещаться относительно друг друга
3) потому что молекулы жидкости двигаются быстро
4) потому что молекулы жидкости не взаимодействуют

19. Чем объясняется сохранение твердым телом своего объема?

1) малостью промежутков между молекулами твердого тела
2) отсутствием притяжения его молекул друг к другу
3) слабостью взаимного отталкивания молекул
4) сильным взаимодействием молекул твердого тела

20. Почему газы не имеют собственного объёма?

1) потому что молекулы газа удалены друг от друга на такие расстояния, что не взаимодействуют и, двигаясь хаотически, занимают свободное пространство
2) из-за диффузии молекул
3) потому что молекулы газа быстро движутся и успевают занять весь предоставленный объём
4) из-за сильного отталкивания молекул газа друг от друга

Вариант 3

1. Длина, площадь, объем — это

1) качества тела
2) его физические свойства
3) физические величины, характеризующие размеры тел
4) среди ответов нет верного

2. К физическим телам относятся

1) парта
2) сахар
3) бензин
4) комар

3. К веществам относятся

1) соль
2) сталь
3) рыба
4) раковина

4. Выразите длину тела, равную 70 дм, в сантиметрах и метрах.

1) 7000 см; 7 м
2) 7 см; 0,7 м
3) 700 см; 7 м
4) 700 см; 0,7 м

5. Определите цену деления изображенной здесь шкалы прибора.

1) 30 ед.
2) 3 ед.
3) 6 ед.
4) 5 ед.

6. Каков объем налитой в мензурку воды? Какая погрешность допущена?

1) 90 мл, 1 мл
2) 9 мл, 1 мл
3) 9 мл, 2 мл
4) 9 мл, 0,5 мл

7. Цена деления шкалы весов 10 г. С какой погрешностью взвешивают на них продукты?

1) 10 г
2) 0,5 г
3) 5 г
4) 1 г

8. Молекула — это

1) невидимая глазом частица
2) очень маленькая частица тела
3) мельчайшая частица вещества, из которого состоит тело

9. Молекулы в веществе взаимодействуют

1) притягиваются друг к другу
2) отталкиваются друг от друга
3) иногда притягиваются, иногда отталкиваются
4) в зависимости от расстояния между ними преобладает то притяжение, то отталкивание

10. Чем отличаются молекулы в куске свинца от молекул в расплавленном свинце?

1) ничем
2) числом атомов
3) свойствами
4) размерами

11. Какое из приведенных явлений — диффузия?

1) проникновение беспорядочно движущихся молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества
2) перемешивание жидких веществ
3) сокращение промежутков между молекулами при сжатии тел
4) перемещение одних молекул среди других по промежуткам между ними

12. Чтобы диффузия происходила быстрее, надо

1) поместить контактирующие тела в холодное место
2) поместить их в тёмное место
3) нагреть их
4) отодвинуть от нагревателя

13. В каком теле — твердом, жидком, газообразном — диффузия происходит медленнее всего?

1) в твердом
2) в жидком
3) в газообразном
4) во всех телах одинаково

14. Какие общие свойства имеют газы?

1) собственную форму
2) собственный объем
3) отсутствие собственного объема и формы
4) легкую сжимаемость

15. Какие общие свойства характерны для твердых тел?

1) наличие собственных объема и формы
2) сохранение объема и изменчивость формы
3) отсутствие собственных объема и формы
4) сохранение формы и изменчивость объема

16. Какими общими свойствами обладают жидкости?

1) собственной формой
2) собственным постоянным объемом
3) малой сжимаемостью
4) способностью занимать объем сосуда

17. В каком состоянии — твердом, жидком, газообразном — может быть свинец?

1) в твердом
2) в жидком
3) в газообразном
4) в любом из трех состояний

18. Почему газы занимают все предоставленное им пространство?

1) потому что их молекулы быстро движутся
2) из-за отталкивания молекул друг от друга
3) вследствие диффузии
4) потому что молекулы газа практически не взаимодействуют и движутся во всех направлениях

19. Как движутся и взаимодействуют молекулы твердого тела?

1) слабо взаимодействуют и движутся хаотично, но медленно
2) сильно взаимодействуют и не движутся
3) сильно взаимодействуют и не могут удаляться друг от друга — каждая молекула лишь колеблется около определенной точки

20. Чем объясняется малая сжимаемость жидкостей?

1) достаточно близким друг к другу расположением молекул
2) относительно большими размерами их молекул
3) быстротой движения молекул

Вариант 4

1. К веществам относятся

1) карандаш
2) графит
3) масло
4) бутылка

2. К физическим телам относятся

1) бабочка
2) вертолет
3) сыр
4) бронза

3. Температура — это

1) признак нагретости тела
2) величина, характеризующая нагретость тела
3) физическое явление
4) среди ответов нет верного

4. Выразите расстояние, равное 0,9 км, в метрах и сантиметрах.

1) 90 м; 9000 см
2) 90 м; 90 000 см
3) 900 м; 9000 см
4) 900 м; 90 000 см

5. Найдите цену деления шкалы этого прибора.

1) 50 ед.
2) 200 ед.
3) 5 ед.
4) 100 ед.

6. Определите объем жидкости в мензурке и цену деления ее шкалы.

1) 7,5 мл, 2,5 мл
2) 5,5 мл, 2,5 мл
3) 7,5 мл, 5 мл
4) 5,5 мл, 5 мл

7. Шкала линейки имеет цену деления, равную 1 мм. Какова погрешность измерения длины тел этой линейкой?

1) 1 мм
2) 0,5 мм
3) 2 мм
4) 1,5 мм

8. Мельчайшие частицы вещества, из которых состоят тела, называются

1) молекулами
2) неделимыми частицами
3) вездесущими частицами

9. Взаимодействие молекул вещества — это

1) их отталкивание друг от друга
2) их притяжение друг к другу
3) их диффузия
4) притяжение или отталкивание в зависимости от расстояния между ними

10. Чем отличаются молекулы сливочного масла в пачке от его молекул в растопленном виде?

1) размером
2) числом атомов
3) ничем
4) свойствами

11. Какое из названных явлений — диффузия?

1) увеличение промежутков между молекулами при растяжении тела
2) притяжение и отталкивание молекул
3) проникновение молекул одного вещества между молекулами другого вещества
4) перемешивание веществ

12. Замедлить диффузию можно, если

1) нагреть контактирующие тела
2) охладить тела
3) сильно прижать их друг к другу
4) переставить тела с одного стола на другой

13. В каких телах — газообразных, жидких, твердых — диффузия происходит наиболее медленно?

1) газообразных
2) жидких
3) твердых
4) во всех одинаково

14. Какие общие свойства характерны для жидкостей?

1) заполнение всего объема сосуда
2) отсутствие определённой формы
3) наличие собственного объема и малая сжимаемость
4) легкая сжимаемость

15. Какими общими свойствами обладает любой газ?

1) заполняет всю предоставленную ему емкость
2) не имеет собственного объема и формы
3) плохо сжимаем
4) сохраняет свои объем и форму

16. Какие из указанных свойств принадлежат твердому телу?

1) практическая несжимаемость
2) способность легко приобретать любую форму
3) отсутствие собственного постоянного объема
4) обладание собственными объемом и формой

17. В каком состоянии — твердом, жидком, газообразном — может находиться олово?

1) в твердом
2) в любом
3) в жидком
4) в газообразном

18. Как объяснить легкую сжимаемость газов?

1) притяжением молекул газа друг к другу
2) хаотичностью движения их молекул
3) относительно большими промежутками между молекулами газов
4) большой скоростью их молекул

19. Чем вызвано сохранение твердым телом своей формы?

1) постоянным действием притяжения молекул
2) постоянным действием отталкивания молекул
3) непрерывным движением молекул
4) сильным взаимодействием молекул

20. Чем объясняется текучесть жидкости?

1) быстрым движением молекул
2) сильным отталкиванием молекул друг от друга
3) относительно слабым притяжением молекул друг к другу
4) среди ответов нет верного

Ответы на тест по темам Введение. Первоначальные сведения о строении вещества 7 класс
Вариант 1
1-3
2-34
3-13
4-3
5-2
6-3
7-1
8-1
9-1
10-4
11-4
12-2
13-3
14-2
15-34
16-14
17-1
18-3
19-3
20-1
Вариант 2
1-2
2-24
3-23
4-1
5-1
6-2
7-1
8-34
9-3
10-4
11-3
12-2
13-1
14-24
15-13
16-23
17-4
18-2
19-4
20-1
Вариант 3
1-3
2-14
3-12
4-3
5-2
6-4
7-3
8-3
9-4
10-1
11-1
12-3
13-1
14-34
15-1
16-23
17-4
18-4
19-3
20-1
Вариант 4
1-23
2-12
3-2
4-4
5-3
6-1
7-2
8-1
9-4
10-3
11-3
12-2
13-3
14-23
15-12
16-14
17-2
18-3
19-4
20-3