Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий



Скачать 208.29 Kb.
страница2/3
Дата19.05.2013
Размер208.29 Kb.
ТипУчебно-методический комплекс
1   2   3

Идеальные газы. Уравнение состояния. Изопроцессы. Основные уравнения кинетической теории газов. Энергия молекул и теплоемкости.



  1. В сосуде вместимостью V=20л находится газ количеством вещества V=1,5кмоль. Определить концентрацию молекул газа.

  2. Сколько молекул газа содержится в баллоне вместимостью V=30л при температуре Т=300К и давлении р=5 МПа?

  3. 10 г кислорода находятся под давлением р=0,303 МПа при температуре t=10 С. После нагревания при постоянном давлении кислород занял объем V=10 л. Найти начальный объем и конечную температуру газа.

  4. Определить плотность смеси, состоящей из 4 г водорода и 32г кислорода, при температуре t=7 C и давлении р=93 кПа.

  5. В колбе объемом V=100 см находится газ при температуре Т=300К. Насколько понизится давление газа в колбе, если вследствие утечки из колбы выйдет N=10 молекул.

  6. Давление газа равно р= 1 мПа, концентрация молекул n=10 см . Определить температуру Т газа, среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул.

  7. Определить среднее значение полной кинетической энергии одной молекулы гелия, кислорода, водяного пара при температуре Т=400К.

  8. Вычислить удельные теплоемкости и гелия, водорода, углекислого газа.

  9. Определить удельные теплоемкости и смеси газов, содержащих кислород массой 10г и азот массой 20г?

  10. Сколько молекул воздуха находится в 1 см сосуда при t=10 С, если воздух откачан до давления р=1,33 мкПа?


Элементы статистической физики. Длина свободного пробега. Число столкновений.
57. При каком давлении р средняя длина свободного пробега молекул азота равна 1 м, если температура Т газа равна 300 К?

58. Определить плотность разреженного водорода, если средняя длина свободного пробега молекул равна 1 см.

59. Найти среднюю продолжительность <> свободного пробега молекул кислорода при температуре Т=250 К и давлении р=100 Па.


60. При какой температуре Т средняя квадратичная скорость атомов гелия станет равной второй космической скорости = 11,2 км/с?

61. Во сколько раз средняя квадратичная скорость < > молекул кислорода больше средней квадратичной скорости пылинки массой m=10г, находящейся среди молекул кислорода?

62. Определить среднюю арифметическую скорость молекул газа, если их средняя квадратичная скорость < >=1 км/с.

63. Найти среднее число столкновений, испытываемых в течение t=1 с молекулой кислорода при нормальных условиях.
Работа. Первое начало термодинамики. Циклы.
65. Какая работа А совершается при изотермическом расширении водорода массой m=5 г, взятого при температуре Т=290 К, если объем газа увеличивается в три раза?

66. Определить работу А адиабатного расширения водорода массой m=4 г, если температура газа понизилась на Т = 10 К.

67. Баллон вместимостью V=20 л содержит водород при температуре Т=300 К под давлением р = 0,4 МПа. Каковы будут температура и давление . Если газу сообщить количество теплоты Q= 6 кДж?

68. Кислород при неизменном давлении р = 80кПа нагревается. Его объем увеличивается от =1 м до = 3 м. Определить: 1) изменение U внутренней энергии кислорода; 2) работу А, совершенную им при расширении; 3) количество теплоты Q , сообщенное газу.

69. При изотермическом расширении водорода массой m=1 г, имевшего температуру Т= 280 К, объем газа увеличился в три раза. Определить работу А расширения газа и полученное газом количество теплоты Q.

70. Углекислы газ СО массой m=400 г был нагрет на Т = 50 К при постоянном давлении. Определить изменение U внутренней энергии газа, количество теплоты Q , полученное газом, и совершенную им работу А.

71. Кислород массой m=800 г, охлажденный от =100 С до температуры = 20 С, сохранил неизменный объем V. Определить: 1) количество теплоты Q , полученное газом; 2) изменение U внутренней энергии; 3) совершенную газом работу А.

72. Азот массой m = 200 г расширяется изотермически при температуре Т= 280 К, причем объем газа увеличивается в два раза. Найти: 1) изменение U внутренней энергии газа; 2) совершенную при расширении газа работу А; 3) количество теплоты Q , полученное газом.

73. Какое количество теплоты Q выделится, если азот массой m=1 г, взятый при температуре Т= 280 К под давлением = 0,1 МПа, изотермически сжать до давления = 1 МПа?

74. При адиабатном расширении кислорода с начальной температурой = 320 К внутренняя энергия уменьшилась на U= 8,4 кДж, а его объем увеличился в n=10 раз. Определить массу m кислорода.

75. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура охладителя равна 290 К. Во сколько раз увеличится КПД цикла, если температура нагревателя повысится от = 400 К до =600 К?

76. Идеальный газ, совершающий цикл Карно, получив от нагревателя количество теплоты Q= 4,2 кДж, совершил работу А=590 Дж. Найти термический КПД этого цикла. Во сколько раз температура нагревателя больше температуры охладителя?

77. Совершая замкнутый процесс, газ получил от нагревателя количество теплоты Q= 4 кДж. Определить работу А газа при протекании цикла, если его термический КПД =0,1.
Энтропия
78. Найти изменение S энтропии при изобарном расширении азота массой m=4 г от объема V=5 л до объема V=9 л.

79. Лед массой m=2 кг при температуре t=0C был превращен в воду той же температуры с помощью пара, имеющего температуру t=100C. Определить массу m израсходованного пара. Каково изменение S энтропии системы лед-пар?

80. Кислород массой m=2 кг увеличил свой объем в n=5 раз один раз изотермически, другой - адиабатно. Найти изменения энтропии в каждом из указанных процессов.

81. Водород массой m=100 г был изобарно нагрет так, что объем его увеличился в n=3 раза, затем водород был изохорно охлажден так, что его давление уменьшилось в n=3 раза. Найти изменение S энтропии в ходе указанных процессов.
Реальные газы. Жидкости.
82. В сосуде вместимостью V=0,3 л находится углекислый газ, содержащей количество вещества =1 моль при температуре Т=300 К. Определить давление р газа: 1)по уравнению Менделеева – Клапейрона; 2) по уравнению Ван-дер-Ваальса.

83. Давление р кислорода равно 7 МПа, его плотность =100 кг/м. Найти температуру Т кислорода.

84. Трубка имеет диаметр d=0,2 см. На нижнем конце трубки повисла капля воды, имеющая в момент отрыва вид шарика. Найти диаметр d этой капли.

85. Какую работу А нужно совершить, чтобы, выдувая мыльный пузырь, увеличить его диаметр от d=1 см до d=11 см? Считать процесс изотермическим.

86.Капиллярная трубка диаметром d=0,5 мм наполнена водой. На нижнем конце трубки вода повисла в виде капли. Эту каплю можно принять за часть сферы радиуса r=3 мм. Найти высоту h столбика воды в трубке.

87. На сколько давление р воздуха внутри мыльного пузыря больше атмосферного давления р, если диаметр пузыря d=5 мм?
Примеры решений.


  1. Колесо вращается по закону . Найти в конце первой секунды вращения угловую скорость колеса, а также линейную скорость и полное ускорение точек, лежащих на ооде колеса. Радиус колеса 2 см.

Решение. Согласно определению, угловая скорость

(1)

Линейная скорость



По определению, угловое ускорение , или с учетом (1)

.

Полное линейное ускорение

, где

.

Тогда




  1. Брусок массой 2 кг скользит по горизонтальной поверхности под действием груза массой 0,5 кг, прикрепленного к концу нерастяжимой нити, перекинутой через неподвижный блок. Коэффициент трения бруска о поверхность 0,1. Найти ускорение движения тела и силу натяжения нити. Массами блока и нити, а также трением в блоке пренебречь.

Решение. Рассмотрим движение каждого тела отдельно. На брусок действуют:

mg- сила тяжести, N- сила нормальной реакции плоскости, Т- сила натяжения нити, F- сила трения. Запишем для бруска второй закон Ньютона:

mg+N+ Т+ F= ma.

Спроецировав полученное уравнение на выбранные направления осей Х и Y , получим

Т-F= ma, (1)

mg-N=0. (2)

Так как из уравнения (2) следует, что N=mg, то F= N= mg. Тогда [см (1)]

Т- mg = ma. (3)

На груз действуют:

mg- сила тяжести, Т- сила натяжения нити. Запишем для груза второй закон Ньютона:

mg+ Т=ma (4).

Спроецировав уравнение (4) на ось Y, получим

mg- Т=ma. (5)

Складывая уравнения (3) и (5) и учитывая, что Т= Т=Т, а a= a=а, получаем mg-Т+Т- mg=( m+ m) а, откуда

.

Силу натяжения нити находим из уравнения (5):

Т=mg- ma= m(g-a);

T=0,5(9,8-1,2)H 4,3H


  1. Снаряд массой 100 кг, летящий горизонтально вдоль железнодорожного пути со скоростью 500 м/с, попадает в вагон с песком массой 10 т и застревает в нем. Найти скорость вагона, если он двигался со скоростью 36 км/ч навстречу снаряду.
1   2   3

Похожие:

Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий iconУчебно-методический комплекс по физике часть 1, версия 00 Механика. Молекулярная физика и термодинамика

Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I механика. Молекулярная физика и термодинамика Москва 2007г
Предмет классической механики. Границы ее применимости. Механическое движение. Принцип относительности движения. Феноменологический...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий iconПрограмма для поступающих в магистратуру по специальности
Все вопросы программы сосредоточены по разделам: механика, молекулярная физика, термодинамика и статистическая физика, электричество...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий iconМолекулярная физика и термодинамика методические указания к выполнению рассчетно-графического задания по физике №2 Иваново 2008
Молекулярная физика и термодинамика. Предназначены для обеспечения самостоятельной работы студентов
Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Физика Конденсированного Состояния Для специальности 010701 Физика
Требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (Специальность 010701 – физика) к обязательному...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий iconРабочая программа учебной дисциплины «Физика конденсированного состояния, термодинамика, статистическая физика, физическая кинетика»
Программа предназначена для подготовки специалистов по всем физическим специальностям. Курс «Термодинамика и статистическая физика»...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий iconУчебно-методический комплекс по дисциплине информатика (название дисциплины в соответствии с учебным планом) Для специальности 010701 «Физика», направления 050400 «Физика»
Требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (Специальность 010701 – физика) к обязательному...
Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть III оптика. Атомная и ядерная физика Москва 2007г
Интерференция плоских и сферических волн. Видность интерференционной картины. Закон сохранения энергии в явлениях интерференции....
Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть II электричество и магнетизм Вопросы для внутрисеместрового контроля на лекциях
Лекция Предмет классической электродинамики. Электрическое поле. Напряженность электрического поля
Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Часть I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика Задачи для практических занятий iconМолекулярная физика и термодинамика
Кого материала по разделам программы, основная и дополнительная литература, сведения из теории, примеры решения задач, задачи для...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org