Законы Ньютона. 9-10 класс

ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА

Системы отсчета, в которых выполняется 1-й закон Ньютона, называются инерциальными системами отсчета.

Все системы отсчета, движущиеся прямолинейно и равномерно относительно данной инерциальной системы отсчета, тоже являются инерциальными.

Системы отсчета, движущиеся относительно любой инерциальной системы отсчета с ускорением, являются неинерциальными.

В реальной жизни Землю можно считать инерциальной системой отсчета при исследовании движения автомобиля и нельзя – при исследовании полета ракеты, т.к. приходится учитывать вращение Земли.

Современная формулировка первого закона Ньютона:

Существуют такие системы отсчета, в которых тела сохраняют свою скорость неизменной,если на них не действуют другие тела или их действие скомпенсировано.

                                               ВТОРОЙ ЗАКОН НЬЮТОНА                                                                      Второй закон Ньютона определяет: как движется тело, если на него действует сила?                                                                                               - с ускорением!

Причиной возникновения ускорения является сила, действующая на тело.                            Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу,и обратно пропорционально его массе.

                                        ТРЕТИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

                                                                                                                         

В природе никогда не бывает одностороннего действия одного тела на другое, между телами всегда возникает взаимодействие. Взаимодействие между телами может происходить как при соприкосновении, так и без соприкосновения тел.                            Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, всегда равны по величине и противоположны по направлению.

                                                              Эти силы:

- действуют вдоль одной прямой; 
- направлены в противоположные стороны; 
- равны по величине; 
- приложены к разным телам, поэтому не уравновешивают друг друга; 
- одинаковой природы. 
                                               

Плотность вещества. 7кл

ПЛОТНОСТЬ

Одинаковые объемы жидкостей или газов , такие же по объему твердые тела / из пластика, резины, дерева, металлов и др./ имеют совершенно различный вес. Говорят, что разные вещества обладают различной плотностью.

Плотность вещества зависит:

от массы атомов, из которых оно состоит, и от плотности упаковки атомов и молекул в веществе.

Чем больше масса атомов, тем больше плотность. Сравнивая алюминий и железо, железо и ртуть мы убеждаемся, что так оно и есть.

Но, если рассматривать одно и то же вещество в разных агрегатных состояниях, то мы увидим , что плотность его будет разной!

Твердое тело.

 Атомы прочно связаны друг с другом и очень плотно упакованы. Поэтому вещество,находящееся в твердом состоянии имеет наибольшую плотность.

Жидкое состояние.

 Плотность упаковки атомов и молекул по прежнему высока, поэтому плотность вещества находящегося в жидком состоянии не очень сильно отличается от твердого состояния. 

Газ. 

Молекулы имеют очень слабую связь друг с другом и удаляются друг от друга на большое расстояние. Плотность упаковки очень низкая, соответственно, вещество в газообразном состоянии обладает небольшой плотностью.

Обычно твердые тела тонут в своих расплавах. Например, кусок сливочного масла утонет в топленом масле, железный гвоздь тонет в расплавленном железе.

При переходе вещества в газообразное состояние его плотность уменьшается примерно в 1000 раз (см. таблицу плотностей газов)

НО, НЕТ ПРАВИЛ БЕЗ ИСКЛЮЧЕНИЯ!

Образующийся зимой лед не тонет, а плавает на поверхности воды, т.к. плотность льда меньше плотности воды. Иначе все водоемы зимой наполнялись бы льдом ,и в них не могли бы существовать живые организмы.

Численно плотность равна отношению массы тела к объему этого тела.
Расчетная формула: Плотность = Масса / Объем

Изменение агрегатного состояния вещества 8класс

ПЛАВЛЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ                                                                                                                                                                   




Плавление - переход вещества из твердого состояния в жидкое. При нагревании увеличивается температура вещества, и возрастает скорость теплового движения   частиц , при этом увеличивается внутренняя энергия тела.

Когда температура твердого тело достигает температуры плавления, кристаллическая решетка твердого вещества начинает разрушаться. Таким образом, основная часть энергия нагревателя, подводимая к твердому телу, идет на уменьшение связей между частицами вещества,  на разрушение кристаллической решетки. При этом возрастает энергия взаимодействия между частицами.

Расплавленное вещество обладает большим запасом внутренней энергии, чем в твердом состоянии. Оставшаяся часть теплоты плавления расходуется на совершение работы по изменению объема тела при его плавлении.
При плавлении объем большинства кристаллических тел увеличивается (на 3-6%), а при отвердевании уменьшается.
Но, существуют вещества, у которых при плавлении объем уменьшается, а при отвердевании - увеличивается.

К ним относятся, например, вода и чугун, кремний и др. Именно поэтому лёд плавает на поверхности воды, а твердый чугун - в собственном расплаве.

ОТВЕРДЕВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ

При понижении температуры вещество может переходить из жидкого состояния в твердое. Этот процесс называется отвердевание или кристаллизация.

      При отвердевании вещества выделяется такое же количество теплоты, которое поглощается при его плавлении.Температура плавления и отвердевания одного и того же вещества одинакова.

На протяжении всего процесса кристаллизации температура вещества не меняется, и оно может одновременносуществовать как в жидком, так и в твердом состояниях.                                                                                   
                            Парообразование
      Парообразованием называется процесс перехода жидкости в газ (пар).   Процесс обратный парообразованию называется конденсацией.

Парообразование может происходить как                                                                                  испарение с поверхности жидкости или в виде кипения.
    ИсПАРЕНИЕ - это парообразование с   поверхности жидкости. 

При этом жидкость  покидают более быстрые молекулы, обладающие большей скоростью.При любой температуре в жидкости находятся такие молекулы, которые обладают достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть силы сцепления между молекулами и совершить работу выхода из жидкости.

Скорость испарения жидкости зависит  от: 

1) от рода вещества; 

2) от площади поверхности испарения; 

 3) от температуры жидкости;

4) от скорости удаления паров с поверхности жидкости,

 т.е. от наличия ветра;

5) от атмосферного давления.

Испарение происходит при любой температуре. 
С повышением температуры скорость испарения жидкости возрастает, так как возрастает средняя кинетическая энергия ее молекул, а следовательно, возрастает и число  молекул, у которых кинетическая энергия достаточна для испарения. 
Скорость испарения возрастает и при ветре, который удаляет с поверхности жидкости ее пар и тем самым препятствует возвращению молекул в жидкость.

При испарении температура жидкости понижается, т.к. внутренняя энергия жидкости уменьшается из-за потери быстрых молекул.

           КАК ИСПАРЕНИЕ ПОМОГАЕТ ... 

• Оказалось, что при  постепенном нагревании  и  в сухом воздухе  человек способен выдержать повышение температуры  до 160С. 
• Английские физики Благден и Чентри, проводили   часы в натопленной печи, испытывая возможности человеческого организма. 
• Английский физик Тиндаль высказался по этому поводу так: «Можно сварить яйца и изжарить бифштекс в воздухе помещения, в котором люди остаются без вреда для себя».                                                                                        Наш организм борется с нагреванием  с помощью   выделения пота:

• Испарение пота поглощает значительное количество тепла из  прилегающего к телу  слоя воздуха,  и тем понижает его температуру. Это возможно, если  тело не соприкасается  непосредственно с источником тепла и  воздух  сухой.
• Человек теряет из организма воду испарением с поверхности кожи и испарением из дыхательных путей.
• При занятиях спортом человек теряет с потом около 1-2 литров жидкости в час. А при длительной физической нагрузке, особенно в жару, выделение воды с потом может достигать 3-5 литров.                               КИПЕНИЕ

Кипение - это интенсивное парообразование, которое происходит при нагревании жидкости не только с поверхности, но и внутри неё.                                                                                   Кипение  происходит с поглощением теплоты.

Большая часть подводимой теплоты расходуется на разрыв связей между частицами вещества,остальная часть - на работу, совершаемую при расширении пара.В результате энергия взаимодействия между частицами пара становится больше, чем между частицами жидкости, поэтому внутренняя энергия пара больше, чем внутренняя энергия жидкости при той же температуре. 

Количество теплоты, необходимое для перевода жидкости в пар в процессе кипения можно рассчитать по формуле:

где m - масса жидкости (кг), L - удельная теплота парообразования.

Удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы превратить в пар 1 кг данного вещества при температуре кипения. Единица удельной теплоты парообразования в системе СИ: [ L ] = 1 Дж/ кг 
С ростом давления температура кипения жидкости повышается, а удельная теплота парообразования уменьшается и наоборот.Во время кипения температура жидкости не меняется.

ЧТО ЖЕ ПРОИСХОДИТ 

ВНУТРИ ЖИДКОСТИ ПРИ КИПЕНИИ ?                                                                                                     

Кипение представляет собой переход жидкости в пар с 

непрерывным образованием и ростом в жидкости

 пузырьков пара, внутрь которых происходит испарение

 жидкости. В начале нагревания вода насыщена воздухом 

и имеет комнатную температуру. При нагревании воды,

 растворенный в ней газ выделяется на дне и стенках 

  сосуда, образуя воздушные пузырьки. Они начинают 

 появляться задолго до кипения. В эти пузырьки 

испаряется вода.

 Пузырек, наполненный паром, при достаточно высокой 

температуре начинает раздуваться. Достигнув 

определенных размеров он отрывается от дна, поднимается

 к поверхности воды и лопается

КОНДЕНСАЦИЯ

Конденсация – это  переход вещества из газообразного в жидкое состояние.

Молекулы жидкости, покинувшие ее в процессе испарения, находятся в воздухе в состоянии непрерывного теплового движения. Так как движение молекул хаотичное, то какая-то часть молекул вновь попадает в жидкость.Число таких молекул тем больше, чем больше давление пара над жидкостью. Пар конденсируется. Процесс превращения пара в жидкость идет с выделением некоторого количества тепла. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации определяется по формуле:

где  L - удельная теплота парообразования. 

Приведенная выше формула годится одновременно для расчета количества теплоты необходимого для превращения жидкости в пар ( при кипении) и для количества теплоты, выделяющейся при конденсации.Скорость конденсации зависит от: рода жидкости, наличия центров конденсации и от температуры.Температура вещества в процессе конденсации не изменяется. Температура конденсации паров вещества равна температуре кипения этого вещества.