Молекулярная физика — один из ключевых разделов ЕГЭ по физике. Задания по этой теме регулярно встречаются в первой части экзамена и проверяют не сложные вычисления, а понимание связи между микромиром (молекулами) и макроскопическими величинами — температурой, давлением, объёмом.
Если понимать физический смысл формул, молекулярная физика становится одним из самых стабильных источников баллов.
Что изучает молекулярная физика
Молекулярная физика рассматривает:
- строение вещества;
- движение молекул;
- связь температуры с движением частиц;
- давление газа;
- агрегатные состояния вещества.
Главная идея раздела:
👉 Все свойства веществ объясняются движением и взаимодействием молекул.
Основные положения молекулярно-кинетической теории
- Все вещества состоят из молекул.
- Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.
- Молекулы взаимодействуют друг с другом (притягиваются и отталкиваются).
Эти три пункта лежат в основе всех заданий ЕГЭ по молекулярной физике.
Температура и движение молекул
Физический смысл температуры
Температура — это мера средней кинетической энергии движения молекул.
❗ Частая ошибка:
температура не равна скорости одной молекулы, а характеризует движение всех молекул в среднем.
Давление газа
Давление газа возникает из-за ударов молекул о стенки сосуда.
Чем:
- выше температура → молекулы движутся быстрее;
- больше концентрация → больше столкновений, тем больше давление.
Основные формулы молекулярной физики для ЕГЭ
Давление идеального газа
p = n · k · T
где
p — давление,
n — концентрация молекул,
k — постоянная Больцмана,
T — температура в кельвинах.
Связь давления и средней кинетической энергии
p = (2/3) · n · Eк
Показывает, что давление напрямую связано с движением молекул.
Средняя кинетическая энергия молекул
Eк = (3/2) · k · T
Главная формула на связь температуры и энергии движения.
Задание 1. Температура и энергия молекул
Условие (типовое):
Температура газа увеличилась в 2 раза. Как изменилась средняя кинетическая энергия молекул?
Решение
Средняя кинетическая энергия прямо пропорциональна температуре:
Eк ∝ T
Если T увеличилась в 2 раза, то и Eк увеличилась в 2 раза.
Ответ:
увеличилась в 2 раза
Почему именно так
В формуле Eк = (3/2) · k · T температура стоит напрямую, без квадратов и дробей.
Задание 2. Давление и концентрация
Условие:
Концентрация молекул газа увеличилась в 3 раза при постоянной температуре. Как изменилось давление?
Решение
По формуле:
p = n · k · T
Температура постоянна, значит давление зависит только от концентрации.
Если n увеличилась в 3 раза → p увеличилось в 3 раза.
Ответ:
увеличилось в 3 раза
Задание 3. Давление и температура
Условие:
Газ нагрели в 2 раза, не изменяя концентрацию молекул. Как изменилось давление?
Решение
При постоянной концентрации:
p ∝ T
Если температура увеличилась в 2 раза, давление тоже увеличилось в 2 раза.
Ответ:
увеличилось в 2 раза
Занятия с опытными репетиторами по физике на удобной онлайн платформе Easyknow!
Задание 4. Агрегатные состояния вещества
Часто в ЕГЭ встречаются вопросы без формул.
Пример
Почему при нагревании твёрдого тела увеличивается расстояние между молекулами?
Объяснение
При нагревании возрастает скорость движения молекул. Они сильнее отклоняются от положения равновесия, поэтому расстояние между ними увеличивается.
Задание 5. Изменение давления при изменении скорости молекул
Условие:
Средняя скорость молекул газа увеличилась. Как изменилось давление?
Решение
Увеличение скорости → более сильные и частые удары молекул о стенки сосуда → давление возрастает.
Ответ:
давление увеличилось
Частые ошибки в молекулярной физике
❌ путают температуру и теплоту
❌ забывают переводить градусы Цельсия в кельвины
❌ считают давление без анализа, что меняется, а что нет
❌ не понимают физический смысл формул
Как решать задания ЕГЭ по молекулярной физике
Алгоритм:
1️⃣ Определи, что изменилось (T, n, V).
2️⃣ Определи, что осталось постоянным.
3️⃣ Выбери формулу, где есть только нужные величины.
4️⃣ Сделай вывод без лишних вычислений, если это возможно.
Шпаргалка по молекулярной физике
- температура ↑ → энергия молекул ↑
- скорость молекул ↑ → давление ↑
- концентрация ↑ → давление ↑
- при постоянной температуре давление зависит от концентрации
- при постоянной концентрации давление зависит от температуры
Итог
Молекулярная физика на ЕГЭ — это раздел на понимание, а не на заучивание. Если видеть связь между температурой, движением молекул и давлением, задания решаются логически и без ошибок.
1) Идеальный газ: «как изменится давление?»
Условие. Газ в сосуде нагрели: температура выросла в 2 раза, объём не менялся. Как изменится давление?
Ключ. При постоянном объёме: p∝T.
Решение.
p2/p1=T2/T1=2.
Ответ: давление увеличится в 2 раза.
Почему так. В уравнении pV=νRT: если V и ν постоянны, то давление «повторяет» температуру.
2) Закон Бойля–Мариотта: изотерма
Условие. Газ сжали в 3 раза (объём уменьшили в 3 раза), температура постоянна. Как изменится давление?
Ключ. При постоянной температуре: pV=const.
Решение.
Если V2=V1/3, то p2=3p1.
Ответ: давление увеличится в 3 раза.
Почему так. Молекулы при той же скорости начинают чаще ударяться о стенки, потому что места меньше.
3) Комбинированная задача на уравнение состояния
Условие. В баллоне объёмом V=10 л находится ν=0,5 моль газа при T=300 К. Найдите давление.
Шаг 1. Переводим литры в м³:
10 л=0,010 м3
Шаг 2. Используем pV=νRT.
Сначала числитель: 0,5⋅8,31=4,155
4,155⋅300=1246,5
Теперь делим на 0,010:
Ответ:
Почему так. Это прямое применение уравнения состояния; главная ловушка — литры → м³.
4) Работа газа при изобарном процессе
Условие. Газ расширяется при постоянном давлении
Найдите работу газа.
Ключ. При постоянном давлении:
A=pΔV
Переводим объёмы:
ΔV=(7−2) л=5 л=0,005 м3
A=2⋅10^5⋅0,005=1000 Дж
Ответ: 1000 Дж.
Почему так. На pV-графике изобара — горизонтальная линия, работа = «площадь прямоугольника».
5) Первый закон термодинамики (самое частое)
Условие. Газ получил количество теплоты Q=600 Дж и совершил работу A=200 Дж. Как изменилась внутренняя энергия?
Ключ. Первый закон:
ΔU=Q−A (если работу совершает газ)
ΔU=600−200=400 Дж
Ответ: внутренняя энергия увеличилась на 400 Дж.
Почему так. Часть энергии ушла «наружу» в виде работы, остальное осталось внутри (в UUU).
6) Средняя кинетическая энергия и температура
Условие. Температура газа выросла с 300 К до 450 К. Как изменилась средняя кинетическая энергия молекул?
Ключ.
Ответ: увеличилась в 1,5 раза.
Почему так. Температура — это «показатель» средней энергии хаотического движения.
Мини-шпаргалка: что к чему
- pV=νRT — когда есть давление/объём/моли/температура
- Изотерма: pV=const
- Изохора: p/T=const
- Изобара: V/T=const, работа A=pΔV
- Первый закон: ΔU=Q−A
🎓 Репетиторство easyknow
Хочешь разобраться в теме быстро и без скучных объяснений?
Занимайся с преподавателем easyknow — индивидуально, просто и по твоему темпу.
Записаться на пробный урок
💬 Кураторство easyknow
Нужна поддержка в учебе, но не хочешь сразу на урок?
Подключи куратора easyknow — он поможет с задачами и объяснит непонятное прямо в мессенджере.
Получить помощь куратора
Хочешь разобраться в теме быстро и без скучных объяснений?
Занимайся с преподавателем easyknow — индивидуально, просто и по твоему темпу.
Записаться на пробный урок
💬 Кураторство easyknow
Нужна поддержка в учебе, но не хочешь сразу на урок?
Подключи куратора easyknow — он поможет с задачами и объяснит непонятное прямо в мессенджере.
Получить помощь куратора
