- •Тема 1. Кинематика поступательного и вращательного движений. Законы динамики Ньютона.
- •Тема 2. Работа. Законы сохранения импульса и энергии.
- •Тема 3. Динамика вращательного движения абсолютно твердого тела. Момент инерции.
- •Тема 4. Молекулярная физика. Основное уравнение молеку-лярно-кинетической теории.
- •Тема 5. Расчеты работы и теплоты в изопроцессах. I начало термодинамики. Адиабатический процесс. Цикл Карно.
- •Тема 6. Электростатика.
- •Тема 7. Электрический ток. Законы постоянного электрического тока.
- •Тема 8. Электромагнетизм.
- •Тема 9. Обзорное занятие.
Тема 4. Молекулярная физика. Основное уравнение молеку-лярно-кинетической теории.
Задача №41. Молекула кислорода летит со скоростью 450 м/с . Найти импульс и кинетическую энергию молекулы.
Задача № 42. Газ находится в баллоне объемом 10 м при давлении 720 мм ртутного столба и температуре 17° С .
12
Найти:
а) число молей газа,
б) общее число молекул;
в) число молекул в единице объема.
Задача № 43. Плотность некоторого газа при 10° С и давлении 2-10 Па рав-
на 0.34 кг/м-3 . Какой это газ?
Задача № 44. В сосуде находится 10 молей кислорода и 10 г азота. Тем-
пература смеси 100° С , давление в сосуде 10 мм ртутного столба.
Найти:
а) объем сосуда;
б) парциальное давление кислорода и азота;
в) число молекул в 1 см этого сосуда.
Задача № 45.
1 кг трехатомного газа находится под давлением 80 КПа и
i. имеет плотность 4 кг/м .
Найти:
а) суммарную кинетическую энергию поступательного движе ния молекул;
б) суммарную кинетическую энергию вращательного движения молекул;
в) полную кинетическую энергию молекул.
Задача №46. I
Используя предыдущие условия задачи № 45, вычислить сред- I I
нюю арифметическую, среднюю квадратичную и среднюю вероят- I
ную скорости молекул газа. I
Задача №47. I
10—3 I
Давление газа 1 МПа , концентрация его молекул 10 см I
Определить: I
а) температуру газа; I
б) среднюю кинетическую энергию поступательного движения I молекул газа. I
Для самостоятельного решения. I
Задача №48. I
В сосуде объемом 2.24 л при нормальных условиях находится I
кислород. ||
Определить: I
а) количество вещества; I
б) массу; I
в) концентрацию молекул в сосуде. I
Задача №49. 1
В баллоне объемом 10 л находится гелий под давлением I
1 МПа при температуре 300°К . После того, как из баллона был из- I
расходован гелий массой 10 г, температура в баллоне понизилась I
до 290°К. I
Определить давление гелия, оставшегося в баллоне. I
13
14
Задача № 50. Газ при температуре 309° К и давлении 0.7 МПа имеет плот-
ность 12 кг/м^ .
Определить молярную массу газа.
Задача №51. В 1 кг сухого воздуха содержится 232 г кислорода и 768 г азота.
Определить относительную молярную массу воздуха.
Задача № 52. При какой температуре средняя квадратичная скорость атомов гелия станет равной второй космической скорости 11.2 км / с ?
Задача № 53. При какой температуре молекулы кислорода имеют такую же среднюю квадратичную скорость, как молекулы водорода при температуре 100° К?
Тема 5. Расчеты работы и теплоты в изопроцессах. I начало термодинамики. Адиабатический процесс. Цикл Карно.
Задача № 54.
Кислород массой 2 кг занимает объем 1 mj и находится под давлением 0.2 МПа. Газ сначала нагрет при постоянном давлении
•i
до объема 3 м , а затем при постоянном объеме до давления 0.5 МПа.
15
Построить график процесса P(V). Вычислить:
а) работу, совершенную газом на каждом участке;
б) общую работу.
Задача № 55. Сколько тепла надо сообщить 1 кмолю кислорода, чтобы он совершил работу в 1000 Дж :
а) при изотермическом процессе;
б) при изобарическом процессе. Процессы изобразить графически.
Задача № 56. Во сколько раз увеличится объем 1 молю водорода при изотермическом расширении при 17° С если при этом затрачена теплота 4 кДж . Изобразить график процесса.
Задача № 57. Газ, занимающий объем 5 л и находящийся под давлением
2 -105 Па при 17° С был нагрет и расширился изобарически. Работа расширения газа равна 400 Дж . На сколько нагрели газ?
Задача № 58. В баллоне при температуре 145° К и давлении 2 МПа находится
кислород.
Определить температуру и давление кислорода после того, как из баллона будет очень быстро выпущена половина газа.
Задача № 59.
16
Водород массой 40 г имевший температуру 300° К адиабатически расширился, увеличив объем в 3 раза. Затем, при изотермическом сжатии объем газа уменьшился в 2 раза.
Определить:
а) конечную температуру газа;
б) полную работу. Изобразить процессы графически.
Задача № 60. Вычислить удельные и молярные теплоемкости гелия и азота.
Задача № 61.
Газ, совершающий цикл Карно, получил от нагревателя 4.38 кДж тепла и совершил работу 2.4 кДж .
Определить температуру нагревателя, если температура холодильника 273° К . Изобразить график цикла Карно.
Задача № 62.
Газ, совершающий цикл Карно, получил от нагревателя 84 кДж теплоты. Температура нагревателя в 3 раза выше температуры холодильника.
Определить:
а) кпд цикла Карно;
б) теплоту, отданную холодильнику;
в) работу за цикл.
Для самостоятельного решения.
Задача № 63. Гелий массой 1 г был нагрет на 100° К при постоянном давле-
17
НИИ.
Определить:
а) количество теплоты, переданной газу;
б) работу расширения;
в) приращение внутренней энергии. Изобразить процесс графически.
Задача № 64. Азот массой 200 г расширился изотермически при температуре
280° К , причем объем увеличился вдвое. Найти:
а) изменение внутренней энергии азота;
б) работу газа;
в) количество тепла, полученного газом. Изобразить процесс графически.
Задача № 65. При адиабатическом сжатии кислорода массой 1 кг совершена
работа 100 кДж . Температура кислорода до сжатия 300° К ,
Определить температуру в конце сжатия. Изобразить процесс графически.
Задача № 66. При адиабатическом сжатии кислорода массой 20 г его внутренняя энергия увеличилась на 8 кДж, а температура повысилась
до 900°К. Найти:
а) начальную температуру;
б) конечное давление, если начальное давление 200 кПа . Изо-
18
бразить процесс графически.
Задача № 67. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура холодильника 290°К, а температура нагревателя повышается от 400°К до
600° К.
Во сколько раз увеличится к.п.д. цикла Карно?
Задача № 68. Идеальный газ, совершающий цикл Карно, получив от нагревателя 4.2 кДж теплоты, совершил работу 590 Дж . Найти:
а) к.п.д. цикла;
б) отношение температуры нагревателя к температуре холо дильника.