Законы идеального газа
Конспект лекции с демонстрациями
Аннотация: традиционное изложение темы, дополненное демонстрацией на компьютерной модели.
Из трех агрегатных состояний вещества наиболее простым является газообразное состояние. В газах силы, действующие между молекулами, малы и при определенных условиях ими можно пренебречь.
Газ называется идеальным, если:
— можно пренебречь размерами молекул, т.е. можно считать молекулы материальными точками;
— можно пренебречь силами взаимодействия между молекулами (потенциальная энергия взаимодействия молекул много меньше их кинетической энергии);
— удары молекул друг с другом и со стенками сосуда можно считать абсолютно упругими.
Реальные газы близки по свойствам к идеальному при:
— условиях, близких к нормальным условиям (t = 0 0 C, p = 1.013·10 5 Па);
— при высоких температурах.
Эту формулу называют уравнением изотермы. Графически зависимость p от V для различных температур изображена на рисунке.
Свойство тела изменять давление при изменении объема называется сжимаемостью. Если изменение объема происходит при T=const, то сжимаемость характеризуется изотермическим коэффициентом сжимаемости 
который определяется как относительное изменение объема, вызывающее изменение давления на единицу.
Для идеального газа легко вычислить его значение. Из уравнения изотермы получаем:
Знак минус указывает на то, что при увеличении объема давление уменьшается. Т.о., изотермический коэффициент сжимаемости идеального газа равен обратной величине его давления. С ростом давления он уменьшается, т.к. чем больше давление, тем меньше у газа возможностей для дальнейшего сжатия.
Графически зависимость V от T для различных давлений изображена на рисунке.
Закон Шарля. Если газ находится в условиях, когда постоянным остается его объем (изохорические условия), то для данной массы газа давление будет пропорционально температуре:
Закон Шарля также можно записать в виде:
Число частиц, содержащихся в 1 моле различных веществ, наз. постоянная Авогадро:
Легко вычислить и число n0 частиц в 1 м 3 при нормальных условиях:
Это число называется числом Лошмидта.
Закон Дальтона: давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов, т.е.
Так как состояния 1 и 2 были выбраны произвольно, то последнее уравнение можно записать в виде:
Менделеев объединил уравнение Клапейрона с законом Авогадро. Согласно закону Авогадро, 1 моль любого идеального газа при одинаковых p и T занимает один и тот же объем Vm, поэтому постоянная В будет одинаковой для всех газов. Эта общая для всех газов постоянная обозначается R и называется универсальной газовой постоянной. Тогда
где 
— число молей.
Часто уравнение состояния идеального газа записывают через постоянную Больцмана:
Исходя из этого, уравнение состояния можно представить как
где 
— концентрация молекул. Из последнего уравнения видно, что давление идеального газа прямо пропорционально его температуре и концентрации молекул.
Небольшая демонстрация законов идеального газа. После нажатие кнопки «Начнем» Вы увидите комментарии ведущего к происходящему на экране (черный цвет) и описание действий компьютера после нажатия Вами кнопки «Далее» (коричневый цвет). Когда компьютер «занят» (т.е. идет опыт) эта кнопка не активна. Переходите к следующему кадру, лишь осмыслив результат, полученный в текущем опыте. (Если Ваше восприятие не совпадает с комментариями ведущего, напишите!)
Общение и социальное познание
10.7. Социальное взаимодействие и общение
Общаясь между собой, люди не только передают и получают информацию, так или иначе воспринимают друг друга, но и определенным образом взаимодействуют. Социальное взаимодействие является характерной чертой человеческой жизнедеятельности. Каждый наш день включает в себя множество различных по форме и содержанию типов взаимодействия с другими людьми. Не случайно многие исследователи считают, что проблемы взаимодействия должны занимать центральное место в социально-психологической науке. Самым общим образом социальное взаимодействие можно определить как «процесс, в котором люди действуют и реагируют на действия других» (Смелзер, 1994. С. 165). Большая часть нашего поведения является следствием текущих социальных взаимодействий или произошедших ранее.
Социальное взаимодействие подразумевает межличностные контакты, при которых двое или больше людей осуществляют какие-либо совместные действия. Эти контакты не обязательно должны быть непосредственными. Очевидно, что при современных средствах связи взаимодействовать между собой могут и люди, разделенные большими расстояниями, даже находящиеся на разных континентах.
Взаимодействия могут иметь устойчивый или эпизодический характер, а иногда и одномоментный. Например, когда незнакомые люди оказываются в одном купе поезда.
Взаимодействия складываются из отдельных действий или поступков людей. Польский социолог Я. Щепаньский рассматривает каждое социальное действие как систему, в которой можно выделить следующие составные элементы: а) действующее лицо; б) предмет действия или лицо, на которое действуют; в) средства или орудия действия; г) метод действия или способ использования средств действия; д) реакция лица, на которое действуют, или результат действия (Щепаньский, 1969).
Западные исследователи выделяют две большие категории в понятии «структура взаимодействия». Во-первых, это формальная структура взаимодействия, под которой понимаются такие образцы взаимоотношений, которые требуются обществом, его социальными институтами и организациями. Во-вторых, отмечается также наличие неформальной структуры взаимодействия, порождаемой индивидуальными мотивами, ценностями, особенностями восприятия. То, что называется формальным уровнем взаимодействия, закреплено в формальных (официальных) социальных ролях. Неформальный уровень взаимодействия основан на межличностной привлекательности, привязанности людей друг к другу. Этот уровень обусловлен индивидуальными диспозициями. Отметим также, что взаимодействие в официальных ситуациях может приобретать некоторые черты неформального взаимодействия. Будучи длительными и непрерывными, формальные отношения обусловливаются также индивидуальными психологическими свойствами взаимодействующих людей.
Мы отмечали, что при новом взаимодействии каждый из нас обычно относит другого индивида к какой-либо категории, приписывает ему ту или иную роль. На данной основе мы пытаемся предсказать, как эти люди будут реагировать в том или ином случае, какие установки для них характерны. То, как именно мы определим роль другого человека, будет влиять на последующее взаимодействие.
Указанные два вида взаимодействия не следует противопоставлять, рассматривая как взаимоисключающие. Так, имеется немало соревновательных по форме ситуаций, в которых обе участвующие стороны могут выиграть посредством кооперативных действий. Возьмем, например, научную дискуссию. Конечно, каждому из ее участников хочется, чтобы его позиция возобладала над остальными. Однако в процессе научного спора, высказывая собственные аргументы в пользу своей концепции, все его участники движутся в направлении поиска истины. Дипломатия также представляет собой взаимозависимые отношения, которые включают в себя и соревновательные, и кооперативные элементы.
Почти никто не ведет себя одним и тем же образом во всех ситуациях. Конечно, различные ситуации требуют различных образцов поведения. Однако, отмечает Коуэн, почти каждый человек имеет предпочитаемый или доминантный стиль взаимодействия. Это стиль, который соответствует его Я-концепции, стиль, который ему наиболее удобен. Одни люди очень различны по своему межличностному стилю дома, на работе, с друзьями и т.д. Другие демонстрируют лишь легкие вариации их «обычного» стиля. Рассмотрим эти стили.
Первый из них выражается в общепринято вежливых формах взаимодействия, когда люди руководствуются социальными условностями, что обычно рассматривается как «приемлемое и вежливое» поведение. Когда два человека встречаются впервые, они, по всей вероятности, начинают с этого стиля. Их разговор обычно ведется на безличном и приветливом уровне, а его содержание остается в границах того, о чем легче всего говорить.
Очевидно, как отмечают авторы данной типологии, эти четыре категории не исчерпывают всех возможных стилей взаимодействия, но они могут быть полезны для понимания некоторых источников трений во взаимоотношениях в диадах. В соответствии с наблюдениями человек, предпочитающий тот или иной стиль взаимодействия, может оказаться совместимым с «представителем» какого-либо одного стиля, но испытывать трения при общении с «представителем» другого стиля. Например, человек, обычно предпочитающий общепринято вежливые формы взаимодействия, будет, вероятно, чувствовать себя чрезвычайно неловко с человеком, которому нравится экспрессивно-конфронтационный стиль, но может себя чувствовать очень легко с человеком, демонстрирующим умозрительно-экспериментальный стиль.
Указанные четыре стиля взаимодействия не охватывают всех возможных вариаций, которые порой отмечаются в разных ситуациях и у разных людей. Однако, наблюдая различные ситуации вашего общения с другими людьми, вы можете попробовать идентифицировать свой стиль взаимодействия и стиль взаимодействия других (или сделать на этот счет некоторые умозаключения). Видимо, можно сказать, что чем выше уровень толерантности индивида при взаимодействии с «представителями» самых разных стилей взаимодействия, тем в большей степени он обладает коммуникативной компетентностью.
Вопрос о возникновении конфликтов является одним из самых сложных в социально-психологической проблематике их изучения. Определяющим в происхождении конфликтов выступает соответственное сочетание объективных и субъективных факторов. С одной стороны, следует отметить обусловленность конфликта определенной социально-психологической средой, присущей той или иной группе (и малой, и большой). С другой стороны, необходимым обстоятельством для возникновения конфликта является субъективное восприятие какой-либо ситуации как конфликтной хотя бы одним из ее участников. Это может быть вызвано определенными свойствами личности.
Момент осознания ситуации как конфликтной связан также с превышением индивидуального порога толерантности. Этот универсальный психологический механизм возникновения конфликтов не исключает возможности последующей многовариантности в развитии конфликтной ситуации.
В современной социальной психологии изучение конфликтов во всем их многообразии и многосторонности приобрело характер отдельного направления. Рассматриваются различные виды конфликтов, их структурные и динамические характеристики, стратегия и тактика конфликтного взаимодействия, способы разрешения конфликтов и т.д. (Гришина, 2000).
Социально-психологический анализ внутригрупповых конфликтов является одним из традиционных направлений работ западных исследователей. Их подход к изучению данной проблематики претерпел существенные изменения за прошедший период. Можно выделить три основных взгляда на проблему конфликта.
Первоначально исследователи исходили из положения об исключительно негативной роли любого межличностного конфликта. В связи с этим рекомендовалось (в организациях) всячески избегать каких бы то ни было конфликтов. Их причины сводились к психическим свойствам той или иной личности, а также к недостаточному взаимопониманию между людьми. Таким образом, чтобы избежать конфликта, рекомендовалось осуществлять соответствующую коррекцию взаимодействия людей. Эта точка зрения, называемая традиционной, господствовала в основном до конца 1940-х гг.
На смену подобным взглядам пришел так называемый поведенческий подход. В соответствии с ним конфликт представляет собой вполне естественное явление, свойственное всем группам. Поскольку конфликты неизбежны, их следует принимать как должное. Более того, иногда конфликт может приводить к повышению групповой продуктивности. Данная концепция доминировала до середины 1970-х гг.
Конечно, не следует полагать, что все конфликты можно рассматривать только как позитивные. Оценка конфликта всецело зависит от некоторых важных его характеристик. Отдельные конфликты действительно способствуют достижению целей группы и называются функциональными или конструктивными. Конфликты другого типа, препятствующие эффективной деятельности группы, считаются дисфункциональными или деструктивными. Порой, как уже отмечалось, конфликтная ситуация содержит в себе и созидающее, и разрушительное начала.
В целом регулирование конфликтности в группах является одним из важных путей оптимизации взаимодействия их членов и повышения уровня групповой продуктивности. При этом перед социальными психологами стоит важная задача разработки научно обоснованных критериев, позволяющих различать тип конфликта. На данной основе возможно управление конфликтом, с тем чтобы его исход имел конструктивный характер.
Взаимодействие тел
Масса, объем и плотность
Масса
Как ни странно, начнем мы с самого сложного — с массы. Казалось бы, это понятие мы слышим с самого детства, примерно знаем, сколько в нас килограмм, и ничего сложного здесь быть не может. На самом деле, все сложнее.
В Международном бюро мер и весов в Париже есть цилиндр массой один килограмм. Материал этого цилиндра — сплав иридия и платины. Его масса равна одному килограмму, и этот цилиндр — эталон для всего мира.
Высота этого цилиндра приблизительно равна 4 см, но чтобы его поднять, нужно приложить немалую силу. Необходимость эту силу прикладывать обуславливается инерцией тел и математически записывается через второй закон Ньютона.
Второй закон Ньютона
F — сила, действующая на тело (равнодействующая) [Н]
В этом законе массу можно считать неким коэффициентом, который связывает ускорение и силу. Также масса важна при расчете силы тяготения. Она является мерой гравитации: именно благодаря ей тела притягиваются друг к другу.
Закон Всемирного тяготения
F = GMm/R2
F — сила [Н]
M — масса первого тела (часто планеты) [кг]
m — масса второго тела [кг]
R — расстояние между телами [м]
G — гравитационная постоянная
Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз. Когда думаешь об этом, хочется взвешиваться исключительно на Луне.
Откуда берется масса
Физики убеждены, что у элементарных частиц должна быть масса. Например, доказано, что у электронов масса есть. В противном случае они не могли бы образовать атомы и всю видимую материю.
А еще Вселенная без массы представляла бы собой хаос из различных излучений, двигающихся со скоростью света. Не было бы ни галактик, ни звезд, ни планет. Здорово, что это не так, и у элементарных частиц есть масса. Только вот пока непонятно, откуда эта масса у них берется.
Мужчину на этой фотографии зовут Питер Хиггс. Ему мы обязаны за предположение, экспериментально доказанное в 2012 году, что массу всех частиц создает некий бозон.
Источник: Википедия
Бозон Хиггса невозможно представить — это точно не частица в форме шарика, как обычно рисуют электрон в учебнике. Представьте, что вы бежите по песку. Бежать ощутимо сложно, как будто бы увеличилась масса. Частицы пробираются в поле Хиггса и получают таким образом массу.
Объем тела
Масса зависит от двух величин: плотности и объема. Начнем с известной нам из математики величины — с объема.
А если вернуться к задачкам, то чтобы рассчитать объем прямоугольного параллелепипеда, нам нужно перемножить три его параметра.
Вычисляем объем по формуле:
Формула объема параллелепипеда
V = a*b*c
А для цилиндра будет справедлива такая формула:
