Контрольная работа по физике

Контрольная работа №2

31. Найти среднюю кинетическую энергию вращательного движения всех молекул, содержащихся в 0,20 г водорода при температуре 27°С.

32-Давление идеального газа 10 мПа, концентрация молекул 8 • 1010 см-3. Определить среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы и температуру газа.

33. Определить среднее значение полной кинетической энергии одной молекулы аргона и водяного пара при температуре 500 К.

34. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа равна 15 • 10-21 Дж. Концентрация молекул равна 9 • 10см-3 Определить давление газа

35. В баллоне емкостью 50 л находится сжатым водород при 27 °С. После того, как часть воздуха выпустили, давление понизилось на 1105Па. Определить массу выпущенного водорода. Процесс считать изотермическим.

36. В сосуде, имеющем форму шара, радиус которого 0,1 м, находится 56г. азота. До какой температуры можно нагреть сосуд, если его стенки выдерживают давление 5105 Па?

37. При температуре 300 К и давлении 1,2 • 105 Па плотность смеси водорода и азота 1 кг/м3. Определить молярную массу смеси.

38. В баллоне емкостью 0,8 м3 находится 2 кг водорода и 2,9 кг азота. Определить давление смеси, если температура окружающей среды 27С.

39. До какой температуры можно нагреть запаянный сосуд, содержащий 36 г воды, чтобы он не разорвался, если известно, что стенки сосуда выдерживают давление 5106 Па. Объем сосуда 0,5 л,

40. При температуре 27°С и давлении 106 Па плотность смеси кислорода и азота 15 г/дм3. Определить молярную массу смеси.

41. Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить аргону массой 400 г, чтобы нагреть его на 100 К: а) при постоянном объеме, б) при постоянном давлении.

42. Во сколько раз увеличится объем 2 молей кислорода при изотермическом расширении при температуре 300К, если при этом газу сообщили 4 кДж теплоты.

43. Какое количество теплоты нужно сообщить 2 молям воздуха, чтобы он совершил работу в 1000 Дж: а) при изотермическом процессе; б) при изобарическом процессе.

44. Найти работу и изменение внутренней энергии при адиабатном расширении 28 г азота, если его объем увеличился в два раза. Начальная температура азота 27°С.

45. Кислород, занимающий объем 10 л и находящийся под давлением 2105Па, адиабатно сжат до объема 2 л. Найти работу ' сжатия и изменение внутренней энергии кислорода.

46. Определить количество теплоты, сообщенное 88 г углекислого газа, если он был изобарически нагрет от 300 К до 350 К. Какую работу при этом может совершить газ и как изменится его внутренняя энергия?

47. При каком процессе выгоднее производить расширение воздуха: изобарическом или изотермическом, если объем увеличивается в пять раз. Начальная температура газа в обоих случаях одинаковая.

48. При каком процессе выгоднее производить нагревание 2 молей аргона на 100 К: а) изобарическом; б) изохарическом..

49. Азоту массой 20 г при изобарическом нагревании сообщили 3116 Дж теплоты. Как изменилась температура и внутренняя энергия газа?

50. При изотермическом расширении одного моля водорода была затрачена теплота 4 кДж, при этом объем водорода увеличился в пять раз. При какой температуре протекает процесс? Чему равно изменение внутренней энергии газа, какую работу совершает газ?

Модуль 2. Молекулярная физика и термодинамика

Изучая физические основы молекулярной физики и термодинамики, студенты должны уяснить, что существуют два качественно различных и взаимодополняющих метода исследования физических свойств макроскопических систем– статистический (молекулярно–кинетический) и термодинамический. Молекулярно– кинетический метод исследования лежит в основе молекулярной физики, термодинамический – в основе термодинамики. Молекулярно– кинетическая теория позволяет с единой точки зрения рассмотреть различные явления во всех состояниях вещества, вскрыть из физическую сущность и теоретическим путем вывести многочисленные закономерности, открытые экспериментально и имеющие большое практическое значение.

При изучении молекулярно–кинетической теории следует уяснить, что свойства огромной совокупности молекул отличны от свойств каждой отдельной молекулы и свойства макроскопической системы в конечном счете определяются свойствами частиц системы, особенностями их движения и средними значениями кинематических характеристик частиц, т.е их скоростей, энергий и т.д.

В отличие от молекулярно–кинетической теории, термодинамика не изучает конкретно молекулярные взаимодействия, происходящие с отдельными атомами или молекулами, а рассматривает взаимопревращение и связь различных видов энергии, теплоты и работы. Термодинамика базируется на опытных законах ( началах), которые позволяют описывать физические явления, связанные с превращением энергии макроскопическим путем.

При изучении основ термодинамик студент должен четко усвоить такие понятия, как термодинамическая система, термодинамические параметры ( параметры состояния), равновесное состояние, уравнение состояния, термодинамический процесс, внутренняя энергия ,энтропия и т.д.

Вопросы для самоподготовки

• Описание движения жидкости. Линии тока. Стационарное течение. Уравнение неразрывности. Идеальная жидкость. Уравнение Бернулли, Статистическое и динамическое давление.

• Вязкость (внутреннее трение). Закон внутреннего трения Ньютона. Динамическая и кинетическая вязкость. Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Число Рейнольда.

• Тепловое движение. Статистический и термодинамический методы. Макроскопические параметры. Равновесное и неравновесное состояние. Уравнение состояния идеального газа.

• Давление идеального газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Молекулярно-кинетический смысл температуры.

• Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Средняя кинетическая энергия молекулы. Внутренняя энергия идеального газа. •

• Скорости теплового движения молекул. Распределение Максвелла. Средняя арифметическая, средняя квадратичная и наиболее вероятная скорости.

• Концентрация молекул в потенциальном силовом поле. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

• Обратимые и необратимые процессы. Первое начало термодинамики. Работа газа при изменении его объёма. Количество теплоты. Теплоёмкость. Удельная и молярная теплоёмкости.

• Изопроцессы в идеальном газе. Работа газа в изопроцессах. Изохорная и изобарная теплоёмкости идеального газа. Уравнение Майера.

• Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона. Работа идеального газа в адиабатном процессе.

• Энтропия. Энтропия и термодинамическая вероятность состояния. Второе начало термодинамики. Третье начало термодинамики.

• Циклические процессы. Работа цикла. Коэффициент полезного действия. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия цикла Карно. Тепловые двигатели и холодильные машины.

• Диффузия. Взаимная диффузия и самодиффузия. Диффузионный поток. Закон Фика.

• Теплопроводность. Тепловой топок. Закон Фурье. Температуропроводность.

Студент должен самостоятельно изучить тему: «Термодинамические потенциалы и фазовые переходы».