2015-05-20
983
ИДЗ №2
Индивидуальные задания из задачника
Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика.Сборник задач.Часть I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: Учебное пособие. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004.
Вариант № 1.
ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ
ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
1.1. В чем состоит статистический и термодинамический метод анализа вещества?
2.1. Современные вакуумные насосы позволяют получать давления Р = 4×10-15 атм. Считая, что газом является азот (при комнатной температуре), найти число его молекул в 1 см3.
Ответ: 1×105 см3.
3.1. В баллоне емкостью 0,05 м3 находятся 0,12 Кмоль газа при давлении 6×106 Па. Определить среднюю кинетическую энергию теплового движения молекулы газа.
Ответ: 0,62×10-20 Дж.
4.1. В сосуде объемом V = 30 л содержится идеальный газ при температуре 0 °С. После того как часть газа была выпущена наружу, давление в сосуде понизилось на D Р = 0,78 атм. Найти массу выпущенного газа. Температура остается неизменной, плотность газа равна r = 1,3 кг/м3.
|
|
|
Ответ: 30 г.
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА
1.1. При выводе выражения для функции распределения молекул по компоненте скорости vzf (vz) обычно используют поведение газа во внешнем гравитационном поле U (z). Поясните преимущество подобного рассмотрения.
2.1. Плотность некоторого газа r = 3×10-3 кг/м3. Найти давление Р газа, которое он оказывает на стенки сосуда, если средняя квадратичная скорость молекул газа равна 500 м/с.
Ответ: 250 Па.
3.1. При какой температуре газа, состоящего из смеси азота и кислорода, наиболее вероятные скорости молекул азота и кислорода будут отличаться друг от друга на D v = 30 м/с.
Ответ: 370 К.
4.1. Найти относительное число молекул, скорости которых отличаются не более чем на 1 % от значения наиболее вероятной скорости.
Ответ: 1,66 %.
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.1. При каких условиях газ можно считать разреженным?
2.1. Число молекул водорода в единице объема при некоторых условиях равно n = 1,8×1025 м-3, коэффициент диффузии при этих условиях D = 1,42×10-4 м2/с. Найти, чему равен для такого газа коэффициент вязкости h.
Ответ: h = 8,5 мкПа×с.
3.1. Пространство между двумя параллельными пластинами площадью 150 см2 каждая, находящимися на расстоянии 5 мм друг от друга, заполнено кислородом. Одна пластинка поддерживается при температуре 17 °С, другая – при температуре 27 °С. Определите коэффициент теплопроводности l, если количество теплоты, прошедшее за 5 мин посредством теплопроводности от одной пластины к другой, равно 76,4 Дж.
Ответ: l = 8,5×10-2 Вт/(м×К).
ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
|
|
|
1.1. Что называют термодинамической системой?
3.1. Два моля идеального одноатомного газа, находящегося при 0 °С, сначала изохорно перевели в состояние, когда давление стало вдвое больше первоначального. Затем газ изобарно перевели в состояние, при котором его объем стал вдвое больше первоначального. Найти изменение внутренней энергии газа.
Ответ: 20,4 кДж.
