539.19+536.7(76)
Д-58
Министерство топлива и энергетики Украины
СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В.В. Довгаленко, Ю.В. Бочанов
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
И ТЕРМОДИНАМИКА
методические рекомендации по выполнению ргр
Утверждено
ученым советом института
Севастополь
2011
539.19+536.7(76)
Д-58
УДК 539.19+536.7(76)
Довгаленко В.В., Бочанов Ю.В.
Д-58 Молекулярная физика и термодинамика: учеб.-метод. пособие. – Севастополь: СНУЯЭиП, 2011. – 44 с.: ил.
предназначено для студентов II курса за III семестр. Данное пособие включает в себя набор задач, которые достаточно полно отражают содержание третьего семестра курса «Физики» по теме: «Молекулярная физика и термодинамика». Эти задания предлагаются для самостоятельной проработки студентам второго курса очной формы обучения всех факультетов Севастопольского национального университета ядерной энергии и промышленности с последующей защитой у преподавателя. Пособие позволяет качественно подготовиться к экзамену по дисциплине «Физика».
Адресуется студентам II курса СНУЯЭиП.
Рецензенты: доцент, кандидат технических наук В.А. Коваль
кандидат технических наук, доцент И.В. Вах
кандидат технических наук И.И. Марончук
© Издание СНУЯЭиП, 2011
Предисловие
пособие предназначено для самостоятельной работы студентов очной формы обучения всех факультетов Севастопольского национального университета ядерной энергии и промышленности по дисциплине «Физика», раздел «Молекулярная физика и термодинамика» за третий семестр.
Расчетно-графическая работа содержит семь заданий по темам.
1. Уравнение состояния идеального газа.
2. Основное уравнение молекулярно - кинетической теории газов.
3. Распределение молекул по энергиям.
4. Явления переноса: диффузия, вязкость, теплопроводность.
5. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам.
6. Адиабатный процесс.
7. Второе начало термодинамики.
На основании исходных данных (таблица вариантов) студенты обязаны составить и записать условие задачи своего варианта (см. примеры). Задача решается в общем виде: «Дано», «СИ», «Решение». Решение заданий должны сопровождаться пояснениями. Расчеты, рисунки и графики необходимо выполнять аккуратно. В окончательную расчетную формулу необходимо подставить численные значения заданных величин. Вычисления рекомендуется проводить на компьютере в программе «MATLAB».
Постоянные величины, необходимые при решении задач приведены в справочных таблицах. Работа оформляется на листах бумаги формата А-4 или в тетради.
Выполненную работу студент защищает на собеседовании с преподавателем.
На каждую тему составлена типовая задача. Данные для 25 вариантов задач некоторых разделов приведены в таблицах, прочерк в таблице означает, что эта величина неизвестна; вопросительный знак – величину надо найти. На основании исходных данных своих вариантов студенты обязаны составить и записать конкретные задачи.
1. Уравнение состояния идеального газа Пример типовой задачи
Задача 1. Замкнутый процесс (цикл) изображен в координатах р, V. Изобразите этот процесс в координатах р, T и V, T.
Решение
1. На участке 1-2 газ изотермически расширяется, его объем увеличивается, температура постоянна, давление падает. рV = const при m = const и = const. В координатах р, Т изотерма представляет собой прямую, параллельную оси давлений, причем давление падает (точка 1 выше точки 2).
2. На участке 2-3 газ изохорически нагревается, его давление увеличивается. В координатах р,Т изохора представляет собой прямую, проходящую через 0 и точку 2.
3. Участок 3-1 – изобара, причем температура на этой прямой изменяется от Т3 до первоначальной Т1, следовательно, изобара должна проходить через первую точку параллельно оси температур. Так можно найти точку 3 в координатах р,Т .
В координатах V, T:
1. Участок 1-2 – изотерма, причем объем возрастает, значит точка 1 ниже точки 2 .
2. Участок 2-3 – изохорное нагревание – прямая параллельная оси температур.
3. Участок 3-1 – изобарное охлаждение, причем система возвращается к первому состоянию. Точку 3 находим как точку пересечения изохоры и изобары.
Задача 2. 10 г кислорода находятся под давлением 3 атм. При температуре 10 0С. После расширения, вследствие нагревания при постоянном давлении, газ занял объем 10 л. Найти: 1) объем газа до расширения; 2) температуру газа после расширения; 3) плотность газа до и после расширения.