Физика примеры решения задач

Физика
  • Основные типы связей в твердых телах
  • Внутренняя структура твердых тел
  • Обратная решетка
  • Дифракция в кристаллах
  • Упругие свойства кристаллов
  • Динамика решетки
  • Тепловые свойства твердых тел
  • Электроны в металлах.
  • Зонная теория твердых тел
  • Дефекты кристаллической решетки
  • Раздел «Кинематика»
  • Раздел «Динамика»
  • Механические колебания и волны. Акустика
  • Уравнение движения материальной точки
  • Молекулярная физика и термодинамика.
  • Раздел. «Электростатика»
  • Раздел «Постоянный ток»
  • Раздел «Переменный ток»
  • Электрическое поле
  • Элементы атомной и ядерной физики
  • Взаимодействие света с веществом.
  • Основные физические константы в СИ
  • Молекулярная физика и термодинамика.

    Задача № 1

    Сколько атомов содержится в 1 кг гелия? Определить массу одного атома гелия.

    Дано:

    m =1 кг

    ------------------------------------

    Найти: m1 = ?

    Решение:

      Число молекул N в данной массе газа определяется выражением

      (1)

    где m – масса газа; m - молярная масса; n = m /m - количество вещества; NA – число Авогадро.

    Выразим числовые значения в СИ: m =1кг, m = 4×10-3 кг/моль,
    NA= 6,02´1023моль-1

    Подставим эти значения в формулу (1) и произведем вычисления. Так как молекула гелия одноатомная, то число атомов равно числу молекул

    Чтобы определить массу одного атома m1, достаточно массу газа разделить на число атомов, содержащихся в нем:

     (2)

    Подставим числовые данные и вычислим

     кг = 6,67×10-27кг.

    Задача № 2

    Определить внутреннюю энергию водяного пара массой
    m =180 г, принимая его за идеальный газ при температуре t = - 73°С, а также кинетическую энергию вращательного движения одной молекулы пара при той же температуре.

    Дано:

    m =180г = 0,18×10-3 кг

    t =-73°

    ------------------------------------

    Найти: W= ? Решение:

    Внутренняя энергия идеального газа есть полная кинетическая энергия всех молекул газа и выражается формулой

      (1)

    где i – число степеней свободы молекулы газа; m - молярная масса; R – универсальная (молярная) газовая постоянная; Т - абсолютная температура газа.

    Выразим числовые данные в единицах СИ: i = 6 (молекула водяного пара трехатомная), молярная масса водяного пара равна 8×10-3 кг/моль
    R = 8,31 Дж/(моль×К), термодинамическая температура Т = 200 К.

    Подставим числовые данные в формулу (1) и вычислим

    Дж = 4,99×104 Дж, U = 49,9 кДж.

     Известно, что на каждую степень свободы молекулы газа приходится одинаковая энергия, выражаемая формулой

      (2)

    где k – постоянная Больцмана; Т – абсолютная температура газа.

    Так как вращательному движению трехатомной молекулы соответствуют три степени свободы, то энергия вращательного движения молекулы водяного пара определяется выражением

      (3)

    Подставив в формулу (3) значение k = 1,38×10-23 Дж/К и Т=200К, получим w =3×1/2×1,38×10-23×200Дж=4,14×10-21Дж

    Задача №3

    Определить изменение внутренней энергии1 кг идеального газа, охлаждающегося при постоянном объеме, если его начальная температура равна 423 К, а давление в результате охлаждения уменьшилось от 8,08 Па до 2,02 Па, Сv =700 Дж/(кг.К)

    Дано:

    m=1 кг

    T=423 К

      p1=8,08 Па

     p2 =2,02Па

    сv =700 Дж/(кг .К)

    ---------------------------

    Найти: DU-? Решение.

    Количество тепла . Согласно 1 закону термодинамики . Так как при V = const работа не совершается А=0, то искомое изменение внутренней энергии DU=Q, то есть

    При изохорном процессе выполняется закон

      

    Следовательно,  DU = - 2,2 . 105 Дж.

    Физика - лекции, конспекты, примеры решения задач