1) Какие преобразования энергии происходят? 2) Чему равна потенциальная энергия шара после столкновения с металлическим цилиндром?
3) Выполняется ли закон сохранения энергии? (Трением пренебречь)
4) Предложите измерения скорости шара во время движения. 5) Можно ли определить скорость шара с линейки?
6) Определите КПД шара.
7) Учитывая трение, изобразите диаграмму Санкей для данного случая. Критерии оценивания:
1) Правильно выполнил эксперимент.
2) Правильно объясняет преобразования потенциальной энергии шара. 3) Объясняет свой ответ на основе закона сохранения механической энергии.
4) Описывает измерения скорости с линейки.
5) Вычисляет КПД.
6) Верно изображает диаграмму Санкей.
V1 = 10 л = 10*10^(-3) м^3
t1 = 20 градусов по Цельсию
T1 = 273+20=293 Кельвина
M = 32*10^(-3) кг/моль - молярная масса кислорода
Р1 = 11,3 атм = 11,3*1,01*10^5 Па = 11,4 * 10^(5) Па.
При нормальных условиях:
Т2 = 273 К
Р2 = 1,01*10^5 Па
По уравнению Клапейрона-Менделеева
P1*V1 = m*R*T1 / M
P2*V2 = m*R*T2 / M
Из второго уравнения:
V2 = m*R*T2 /( M*P2)
Из первого уравнения:
m*R/M = (P1*V1) / T1
тогда:
V2 = ((P1*V1) / T1) * T2/P2
Подставляем данные
V2 = 11,4*10^5 *10*10^(-3)/293 * 273/1,1*10^5 = 96,6 * 10^(-3) м^3 или 96,6 литра - такой балон необходим для данной массы кислорода при нормальных условиях
Постулаты Бора. В 1911 г. после проведения опытов по рассеянию альфа-частиц на атомах Дж.Резерфорд на основании анализа результатов эксперимента выдвинул и обосновал планетарную модель строения атома. Согласно этой модели атом состоит из тяжелого положительно заряженного ядра очень малых размеров (), вокруг которого по некоторым орбитам движутся электроны. Радиусы этих орбит составляют порядка м. Название "планетарная" у такой модели атома отражает очевидную аналогию атома с Солнечной системой, в которой планеты движутся по некоторым определенным орбитам вокруг массивного притягивающего центра - Солнца.
Однако, в отличие от планетарной модели Солнечной системы, планетарная модель атома оказывается внутренне противоречивой с точки зрения классической физики. И это, прежде всего, связано с наличием у электрона заряда.
Согласно законам классической электродинамики вращающийся вокруг ядра электрон, как и любая ускоренно движущаяся заряженная частица, будет излучать электромагнитные волны. Спектр такого излучения должен быть непрерывным, то есть содержать электромагнитные волны с любой длиной волны. Уже этот вывод противоречит линейчатости спектров излучения атомов, наблюдаемой на опыте.
Кроме того, непрерывное излучение уменьшает энергию электрона. Поэтому, за счет излучения радиус орбиты движущегося электрона обязан уменьшаться, и, в конце концов, электрон должен упасть на ядро. Иными словами, планетарная модель атома в классической физике оказывается неустойчивой.
В 1913 г. Н.Бор показал, что " " планетарную модель атома можно, вводя в теорию атома идеи квантования и выделяя при этом некоторые орбиты, разрешенные для движения электрона. Очевидно, что в правилах квантования должна фигурировать квантовая постоянная Планка. И так как квант действия имеет размерность момента импульса, то Бор добавляет в теорию условие квантования момента импульса движущегося вокруг ядра электрона.
Простейшим атомом является атом водорода, содержащий один единственный электрон, движущийся по замкнутой орбите в кулоновском поле ядра. В первом приближении ядро атома можно считать неподвижным, а электронные орбиты - круговыми орбитами.
При этих предположениях Бор сформулировал основные положения теории атома водорода в виде трех постулатов.
1. Электрон в атоме может двигаться только по определенным стационарным орбитам, каждой из которых можно приписать определенный номер . Такое движение соответствует стационарному состоянию атома с неизменной полной энергией . Это означает, что движущийся по стационарной замкнутой орбите электрон, вопреки законам классической электродинамики, не излучает энергии.
2. Разрешенными стационарными орбитами являются только те, для которых угловой момент импульса электрона равен целому кратному величины постоянной Планка . Поэтому для -ой стационарной орбиты выполняется условие квантования