Геометрия
Практикум
Математика
Лекции
Графика
Сопромат
Алгебра
Физика

Контрольная

Задачи
Типовой
На главную
Черчение
Механика
Курсовая
Электротехника

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

Пример 4. Кислород массой г изобарно расширяется под давлением Па от начальной температуры С, поглощая в процессе расширения теплоту кДж. Определить: 1) работу расширения газа; 2) конечный объем газа.

Решение. 1. Работа, совершаемая газом при постоянном давлении, выражается формулой

 . (1)

Из уравнения Менделеева-Клапейрона, записанного для начального и конечного состояний газа (,), выразим неизвестные начальный V1 и конечный V2 объемы:

 ; (2)

 . (3)

Подставив (2) и (3) в (1), получим:

 , (4)

где М – молярная масса кислорода; R – молярная газовая постоянная; Т1 и Т2 – начальная и конечная температуры газа.

Из формулы для теплоты при изобарном процессе

,

где ср – удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, выразим неизвестную разность температур:

 . (5)

Известно, что

 , (6)

где i – число степеней свободы молекулы газа. Подставив (6) в (5), а результат затем в (4), получим:

 . (7)

По формуле (7) вычислим А:

2. Для определения конечного объема V2 воспользуемся формулой (1), преобразовав которую получим:

  (8)

Неизвестную величину V1 можем определить из уравнения Менделеева-Клапейрона для начального состояния газа.

Подставив в (8) правую часть уравнения (2), получим:

Вычислим искомый конечный объем:

Пример 5. Определить: 1) среднюю длину свободного пробега l и 2) среднюю частоту столкновений z молекул воздуха при температуре t=0 0C и давлении 1,01 Па. Принять эффективный диаметр молекулы воздуха равным см.

Решение. 1. Средняя длина свободного пробега молекулы выражается формулой:

 , (1)

где n – концентрация молекул (отношение числа молекул к объему газа, в котором они заключены). Для определения неизвестной концентрации молекул воспользуемся основным уравнением молекулярно-кинетической теории:

 , (2)

здесь р – давление газа, wпост – средняя энергия поступательного движения молекулы газа, равная

 , (3)

где k – постоянная Больцмана, Т – термодинамическая температура газа.

Подставив (3) в (2), выразим из полученной формулы концентрацию молекул:

 , (4)

Подставив (4) в (1), получим

.

Вычислим искомую длину свободного пробега молекул:

2. Средняя частота столкновений молекул газа связана с длиной свободного пробега соотношением:

  , (5)

где  – средняя арифметическая скорость молекул. Ее можно определить по формуле:

 , (6)

где R – молярная газовая постоянная; М – молярная масса воздуха.

Подставив (6) в (5), после преобразования получим

 . (7)

Вычислим искомую частоту столкновений:

.

Пример 6. Определить среднюю квадратичную скорость молекул идеального газа при давлении Па, если плотность газа кг/м3.

Решение. Средняя квадратичная скорость молекул идеального газа выражается формулой:

 , (1)

где R – молярная газовая постоянная; Т – термодинамическая температура газа; М – молярная масса.

Для определения неизвестных величин Т и М воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона:

,

откуда

  . (2)

Подставив из (2) в (1), получим:

 . (3)

Вычислим искомую скорость молекул:

= 389 м/с.

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

Ядерные реакторы

Сети