Колебания Задачи контрольной работы Примеры решения задач. Молекулярная физика и термодинамика Электростатика и постоянный ток Волновая оптика Физика атома и основы физики ядра

Примеры решения задач контрольной по физике

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Основные физические величины и законы

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона)  ,

где  – давление газа ();  – объем занимаемый газом ();

  – количество молей газа;  – универсальная постоянная, ;

  – абсолютная температура газа, .

Для однородного газа

 ,

где  – масса газа (кг);  – масса моля (молярная масса)газа ().

Для смеси газов

  .

Парциальное давление  «i» компоненты смеси газов находят из

 .

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов

 ,

где   – концентрация молекул, ;   – общее число молекул газа;   – масса одной молекулы (кг);   – средний квадрат скоростей молекул ();  – объем, занимаемый газом ().

Средняя кинетическая энергия молекулы

 ,

где  – постоянная Больцмана, ;  – число Авогадро (число молекул в одном моле);   – число степеней свободы молекул. Одноатомный газ , двухатомные молекулы , многоатомные молекулы .

Средняя скорость молекул

  .

Средняя квадратичная скорость молекул

 .

Средняя длина свободного пробега молекул

 ,

где  – эффективный диаметр молекулы.

Внутренняя энергия идеального газа

 .

Работа, совершаемая газом при изменении объема от  до

 .

Работа газа в изопроцессах:

изохорный (), ;

изобарный (), ;

изотермический , .

Теплота, полученная (отданная) газом

  ,

где – удельная теплоемкость ().

Первое начало термодинамики

  ,

где  – изменение внутренней энергии.

Удельная теплоемкость газа при постоянном объеме

 .

Удельная теплоемкость газа при постоянном давлении

 .

Уравнение адиабатического () процесса – уравнение Пуассона

 ,

где  – показатель адиабаты.

Работа газа при адиабатическом процессе

 ;

 .

Коэффициент полезного действия тепловой машины

 ,

где  – количество теплоты, полученное системой за один цикл;  – количество теплоты, отданное системой за один цикл;  – работа, совершаемая за один цикл.

Коэффициент полезного действия цикла Карно (идеальной тепловой машины) ,

где  – температура нагревателя;  – температура охладителя.

Пример 1. Один баллон емкостью  содержит азот под давлением , другой баллон емкостью  содержит кислород под давлением . Оба баллона были соединены между собой и оба газа смешались, образовав однородную смесь (без изменения температуры). Найти парциальные давления  и  обоих газов в смеси и полное давление  смеси.

Пример 4. Кислород массой  занимает объем  и находится под давлением . При нагревании газ расширился при постоянном давлении до объема , а затем его давление возросло до  при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии  газа, совершенную им работу А и теплоту Q, переданную газу. Построить график процесса.

Примеры решения задач Задача 1 Смесь азота и гелия при температуре 27 0С находится под давлением р=1,3×102 Па. Масса азота составляет 70 % от общей массы смеси. Найти концентрацию молекул каждого из газов.

Задача 3 Рассчитать среднюю длину свободного пробега молекул азота, коэффициент диффузии и вязкость при давлении р=105 Па и температуре 17 0С. Как изменятся найденные величины в результате двукратного увеличения объема газа: 1) при постоянном давлении; 2) при постоянной температуре? Эффективный диаметр молекул азота d=3,7×10-8см.

Задача 6 Кислород массой M=2 кг занимает объем v1=1 м3 и находится под давлением p1=2атм= 2,02×105 Па. Газ был нагрет сначала при постоянном давлении до объема V2=3 м3, а затем при постоянном объеме до давления p2=5атм=5,05×105 Па. Найти изменение внутренней энергии газа DU, совершенную им работу А и теплоту, переданную газу. Построить график процесса.

Пример 1. Уравнение движения материальной точки вдоль оси x имеет вид x = A + Bt + Ct3, где В = 1 м/с, С = -0,5 м/с3. Найти скорость v и ускорение а в момент времени t = 2 с.

Объединенный газовый закон: произведение давления p на объем V, деленное на абсолютную температуру T, для данной массы газа есть величина постоянная const.

Коэффициент пропускания раствора . Чему равна его оптическая плотность D?

Решение

Оптическая плотность и коэффициент пропускания связаны соотношением

.

Примеры решения задач по физике