- •Контрольное тестирование по физике
- •Де n1. Механика.
- •1. Кинематика поступательного и вращательного движения
- •2. Динамика поступательного движения
- •3. Динамика вращательного движения
- •4. Работа. Энергия
- •5. Законы сохранения в механике
- •6. Элементы специальной теории относительности
- •Де n2. Молекулярная (статистическая) физика и термодинамика.
- •7. Средняя энергия молекул
- •8. Распределения Максвелла и Больцмана
- •9. Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
- •10. Второе начало термодинамики. Энтропия
- •Де n3. Электричество и магнетизм.
- •11. Электростатическое поле в вакууме
- •12. Законы постоянного тока
- •13. Магнитостатика
- •14. Электрические и магнитные свойства вещества
- •15. Явление электромагнитной индукции
- •16. Уравнения Максвелла
- •Де n4. Механические и электромагнитные колебания и волны.
- •17. Свободные и вынужденные колебания
- •18. Сложение гармонических колебаний
- •19. Волны. Уравнение волны
- •20. Энергия волны. Перенос энергии волной
- •Де n5. Волновая и квантовая оптика.
- •21. Интерференция и дифракция света
- •22. Поляризация и дисперсия света
- •23. Эффект Комптона. Световое давление
- •24. Тепловое излучение. Фотоэффект
- •Де n6. Квантовая физика и физика атома.
- •25. Дуализм свойств микрочастиц. Соотношение неопределенностей Гейзенберга
- •26. Спектр атома водорода. Правило отбора
- •27. Уравнение Шредингера (общие свойства)
- •28. Уравнение Шредингера (конкретные ситуации)
- •Де n7. Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц.
- •29. Фундаментальные взаимодействия
- •30. Ядро. Элементарные частицы
- •31. Ядерные реакции.
- •32.Законы сохранения в ядерных реакциях
Де n2. Молекулярная (статистическая) физика и термодинамика.
7. Средняя энергия молекул
Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре зависит от их конфигурации и структуры, что связано с возможностью различных видов движения атомов в молекуле и самой молекулы. При условии, что имеет место поступательное, вращательное движение молекулы как целого и колебательное движение атомов в молекуле, средняя кинетическая энергия молекулы кислорода () равна …
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение: Для статистической системы в состоянии термодинамического равновесия на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная , а на каждую колебательную степень – Средняя кинетическая энергия молекулы равна: . Здесь – сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы: , где – число степеней свободы поступательного движения, равное 3; – число степеней свободы вращательного движения, которое может быть равно 0, 2, 3; – число степеней свободы колебательного движения, минимальное количество которых равно 1. Для молекулярного кислорода (двухатомной молекулы) , и . Следовательно, . Тогда средняя энергия молекулы кислорода () равна: .
Если не учитывать колебательные движения в молекуле водорода при температуре 200 К, то кинетическая энергия в (Дж) всех молекул в 4 г водорода равна …
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение: Средняя кинетическая энергия одной молекулы равна: , где – постоянная Больцмана, – термодинамическая температура; – сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы . Молекула водорода имеет 3 поступательные и 2 вращательные степени свободы, следовательно, В 4 г водорода содержится молекул, где масса газа, молярная масса водорода, число Авогадро. Кинетическая энергия всех молекул будет равна:
Если не учитывать колебательные движения в молекуле углекислого газа, то средняя кинетическая энергия молекулы равна …
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение: Средняя кинетическая энергия молекулы равна: , где – постоянная Больцмана, – термодинамическая температура; – сумма числа поступательных, вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы: . Для молекулы углекислого газа число степеней свободы поступательного движения , вращательного – , колебательного – , поэтому Следовательно, средняя кинетическая энергия молекулы равна: .
1. Кинетическая энергия всех молекул в 2 г неона при температуре 300 К в равна …
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение: Средняя кинетическая энергия одной молекулы равна , где – постоянная Больцмана, – термодинамическая температура, – сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы . Молекула неона имеет 3 поступательные степени свободы, следовательно, . В 2 г неона содержится молекул, где масса газа, молярная масса неона, число Авогадро. Кинетическая энергия всех молекул будет равна: .
2. При комнатной температуре отношение молярных теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме равно для газа …
гелия |
|
водяного пара |
|
воздуха |
|
кислорода |
Решение: Из отношения найдем , . Только 3 поступательные степени свободы имеют одноатомные газы, следовательно, это газ гелий.
3. В соответствии с законом равномерного распределения энергии по степеням свободы средняя кинетическая энергия молекулы идеального газа при температуре T равна: . Здесь , где , и – число степеней свободы поступательного, вращательного и колебательного движений молекулы соответственно. Для гелия () число i равно …
3 |
|
5 |
|
7 |
|
6 |
Решение: Для статистической системы в состоянии термодинамического равновесия на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная , а на каждую колебательную степень – . Средняя кинетическая энергия молекулы равна: . Здесь – сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы: , где – число степеней свободы поступательного движения, равное 3; – число степеней свободы вращательного движения, которое может быть равно 0, 2, 3; – число степеней свободы колебательного движения, минимальное количество которых равно 1. Для гелия () (одноатомной молекулы) , и . Следовательно, .