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

Пример 7. Определить, при каком градиенте плотности углекислого газа через каждый квадратный метр поверхности почвы продиффундирует в атмосферу в течение 1 ч масса газа мг, если коэффициент диффузии см2/с.

Решение. Масса газа, переносимая в результате диффузии, определяется законом Фика:

 , (1)

где D – коэффициент диффузии;  – градиент плотности, т.е. изменение плотности, приходящееся на 1 м толщины слоя почвы; S – площадь поверхности слоя; t – длительность диффузии.

Из (1) выразим искомый градиент плотности:

 . (2)

Вычислим градиент плотности:

кг/м4= –0,05кг/м4.

Отрицательное значение градиента плотности соответствует сущности процесса диффузии: зависимость плотности от расстояния в направлении движения диффундирующей массы выражается убывающей функцией, градиент которой - отрицательная величина.

Пример 8. Определить количество теплоты, теряемое через бетонные стены здания площадью м2 за время мин, если в помещении температура стены С, а снаружи С. Толщина стен  см.

Решение. Количество теплоты, передаваемое за счет теплопроводности стен, выражается законом Фурье:

 , (1)

где – теплопроводность материала стены;  – градиент температуры, т. е. изменение температуры, приходящееся на 1 м толщины стены; S – площадь поверхности стены; t – время передачи теплоты.

Подставим числовые значения величин в формулу (1) и вычислим:

Пример 9. Воздух, взятый при температуре С, был адиабатно сжат так, что его объем уменьшился в три раза. Определить температуру воздуха после сжатия.

Решение. Зависимость между температурой и объемом при адиабатном сжатии выражается уравнением Пуассона:

 , (1)

где ,  – соответственно термодинамическая температура и объем до сжатия воздуха; ,  – те же величины после сжатия воздуха;  – отношение теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости газа при постоянном объеме.

Из теории теплоемкостей газов известно, что

,

где i – число степеней свободы молекулы газа.

Так как воздух – газ двухатомный, то и, следовательно,

.

Из формулы (1) получим:

 . (2)

Подставим числовые значения К, ,  в (2):

.

Прологарифмируем обе части полученного равенства:

.

По значению lg Т2, пользуясь справочной таблицей, найдем

К, или

Пример 10. Нагреватель тепловой машины, работающей по циклу Карно, имеет температуру С. Определить температуру холодильника, если ¾ теплоты, полученной от нагревателя, газ отдает холодильнику.

Решение. Термический КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, выражается формулой

 , (1)

или, как и для любого цикла,

  , (2)

где и – соответственно термодинамические температуры нагревателя и холодильника; – теплота, полученная газом от нагревателя; – теплота, отданная газом холодильнику.

Приравняв правые части формулы (1) и (2), получим:

 . (3)

После преобразований уравнение (3) примет вид , откуда

 . (4)

Подставив числовые значения , в (4) и вычислим:

, или 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
Физика примеры решения задач Электромагнетизм Закон Ампера