2

Учреждение образования

«Брестский государственный университет имени А. С. Пушкина»

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ Физика

Термодинамика и

статистическая физика

Практикум

для студентов физических

специальностей университета

Брест 2007

УДК 536

ББК 22.31

Составитель

Кандидат физико-математических наук, доцент

В. С. Секержицкий

Рецензент

Доктор физико-математических наук, профессор

В. А. Плетюхов

Печатается по решению редакционно-издательского

совета БрГУ им. А. С. Пушкина

Секержицкий, В. С.

Теоретическая физика. Термодинамика и статистическая физика : практикум для студ. физич. специальностей ун-та / Сост. В. С. Секержицкий; Брест. гос. ун-т. – Брест : Изд-во БрГУ, 2007. – 23 с. – 100 экз.

Практикум отражает содержание практических занятий по разделу «Термодинамика и статистическая физика» курса теоретической физики.

Предназначен студентам физических специальностей университета.

УДК 536

ББК 22.31

© Издательство БрГУ

им. А.С. Пушкина, 2007

Занятие № 1 Тема: Основные понятия термодинамики

Вопросы

1. Понятия термодинамических системы, параметров, состояния и процесса. Понятия температуры, внутренней энергии, работы, теплоты, теплоемкости.

2. Термическое и калорическое уравнения состояния.

3. Основные термодинамические процессы.

4. Уравнения Клапейрона–Менделеева и Ван-дер-Ваальса.

Задачи

1.1 Доказать, что для простой системы имеет место тождество

1.2 Установить связь между термическими коэффициентами: объемного расширения , изотермического сжатия  и давления . Известно, что

, , .

1.3 Вычислить коэффициенты  и  для идеального газа и газа Ван-дер-Ваальса.

1.4 Определить в идеальном газе и газе Ван-дер-Ваальса изотермическую скорость звука .

1.5 Вычислить работу газа Ван-дер-Ваальса при изотермическом расширении.

1.6  киломолей идеального газа расширяются так, что квадрат объема пропорционален абсолютной температуре. Определить работу газа при повышении температуры от Т₁ до Т₂.

1.7 Газ в цилиндрическом сосуде разделен на две части легкоподвижным поршнем с массой m и площадью S. При горизонтальном положении цилиндра давление газа в сосуде по обе стороны поршня одинаково и равно Р. Определить давление Р₁ газа над поршнем, если ось цилиндра составляет угол  с вертикалью. Температуру считать постоянной.

1.8 Воздушный шар (баллон постоянного объема, наполненный гелием) поднимается до максимальной высоты h₁. Через отверстие в нижней части шар сообщается с атмосферой. Как изменится максимальная высота подъема, если гелий нагреть до температуры Т и поддерживать ее постоянной во время полета? Температуру атмосферы считать постоянной и равной Т₀, а давление – изменяющимся по закону Р = Р₀(1 – ah), где а – постоянная, h – высота подъема, Р₀ – давление у поверхности Земли.

1.9 Во сколько раз изменится давление в закрытом сосуде, содержащем кислород, в результате n-кратного изменения температуры (по шкале Кельвина), вызвавшего диссоциацию на атомы k-ой части молекул кислорода? Газ считать идеальным.

1.10 В калориметре при температуре t₀ находится вода с теплоемкостью С. В воду погружают металлический шарик с теплоемкостью С₁ при температуре t_ш. После установления теплового равновесия шарик вынимают, нагревают до прежней температуры t_ш и вновь опускают в воду. Найти температуру воды после n погружений шарика.