МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ФИЗИКА Термодинамика Электромагнитная индукция Радиоактивность. Элементы физики ядра Молекулярная физика и термодинамика Постоянный ток

Физика задачи. Примеры контрольной по разделам Механика, Молекулярная физика, Электростатика, Оптика

Примеры решения задач

Пример 1. Определить плотность смеси газов из моль азота и моль кислорода, которая содержится в баллоне при температуре t=170С и давлении МПа.

Решение. Согласно определению плотности имеем

 , (1)

где m1 и m2 – массы азота и кислорода соответственно; V – объем баллона.

Выразим массу каждого газа через количество вещества и молярную массу:

 ,  (2)

Для определения объема газа в баллоне воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона для смеси газов:

,

где R – молярная газовая постоянная; Т – термодинамическая температура. Тогда

 . (3)

Подставив выражения (2) и (3) в (1), получим

 . (4)

Вычислим искомую плотность:

 кг/м3=31,8 кг/м3.

Пример 2. Определить: 1) число атомов, содержащихся в 1 кг гелия; 2) массу одного атома гелия.

Решение. 1. Число молекул в данной массе газа:

 , (1)

где m – масса газа; М – молярная масса;  – количество вещества, – постоянная Авогадро.

Поскольку молекулы гелия одноатомны, число атомов в данной массе газа равно числу молекул.

Запишем величины, входящие в формулу (1), в СИ: кг/моль, моль-1.

Найдем искомое число атомов:

.

2. Для определения массы  одного атома массу газа разделим на число атомов в нем:

 . (2)

Подставив числовые значения величин в (2), получим:

кгкг.

Пример 3. Считая водяной пар массой г при температуре С идеальным газом, определить: 1) внутреннюю энергию пара; 2) среднюю энергию вращательного движения одной молекулы этого пара.

Решение. 1. Внутренняя энергия идеального газа есть полная кинетическая энергия всех молекул газа; она выражается формулой:

 , (1)

где  – число степеней свободы молекулы газа; М – молярная масса; R – молярная газовая постоянная; Т – термодинамическая температура.

Вычислим искомую внутреннюю энергию:

2. Известно, что на каждую степень свободы молекулы газа приходится в среднем энергия

,

где k – постоянная Больцмана.

Вращательному движению каждой молекулы приписывается некоторое число степеней свободы iвр. Это относится ко всем молекулам, кроме одноатомных, для которых энергия вращательного движения равна нулю, как для материальных точек, размещенных на оси вращения.

Таким образом, энергия вращательного движения молекулы равна:

.

Выпишем числовые значения величин в единицах СИ: Дж/К; , так как вращательному движению трехатомной молекулы соответствуют три степени свободы.

Выполнив подстановку и вычисления, получим:

Внешний фотоэффект заключается в испускании электронов веществом под действием падающего на него света. Фотоэффект практически безинер-ционен. Экспериментально установлены следующие законы фотоэффекта: максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности
Физика примеры решения задач Электромагнетизм Закон Ампера