Основы физики
Определение импульса, полной и кинетической энергии электрона. Расчет плотности и молярной массы смеси. Уравнение состояния Менделеева-Клапейрона, описывающее поведение идеального газа. Коэффициент внутреннего трения воздуха (динамической вязкости).
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.07.2012 |
| Размер файла | 405,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задача № 1
Условие
Масса снаряда масса орудия при выстреле снаряд получает кинетическую энергию . Какую кинетическую энергию получает ствол орудия следствии отдачи?
Решение
Поскольку до выстрела система орудие - снаряд покоилась в системе отсчёта, связанной с Землёй, то после выстрела суммарный импульс этой системы равен нулю, следовательно, импульсы снаряда и орудия по абсолютной величине равны:
откуда скорость орудия сразу после выстрела равна:
По определению, кинетическая энергия снаряда определяется выражением:
тогда кинетическая энергия орудия равна:
Подставляя числовые параметры, получаем:
Ответ
Задача № 2
Условие
Найти импульс, полную и кинетическую энергию электрона, движущего со скоростью, равной .
Решение
Импульс релятивистского электрона определяется выражением:
где - масса покоя электрона.
Полная энергия электрона определяется выражением:
Поскольку энергия покоя электрона равна
то его кинетическая энергия определяется выражением:
Подставляя числовые параметры и учитывая величину скорости света получаем:
Ответ
Задача № 3
Условие
При температуре и давлении . Плотность смеси водорода и азота . Определить молярную массу смеси.
Решение
Используем уравнение состояния Менделеева-Клапейрона, описывающее поведение идеального газа:
где и - соответственно объем и масса смеси газов,
универсальная газовая постоянная.
Выражаем из уравнения Менделеева-Клапейрона молярную массу и, учитывая определение плотности вещества
получаем:
Подставляя числовые параметры, получаем:
Ответ
Задача № 4
Условие
Определить коэффициент внутреннего трения воздуха при температуре .
Решение
Поскольку температуры кипения основных компонентов воздуха - азота, кислорода и аргона - ниже заданной температуры (при атмосферном давлении), то при указанной температуре воздух все ещё будет оставаться газом, близким по составу к атмосферному.
Коэффициент внутреннего трения (или динамическая вязкость) газа определяется выражением:
импульс энергия трение вязкость
средняя скорость теплового движения молекул воздуха,
средняя длина свободного пробега, - площадь эффективного сечения молекул, - их концентарция.
Из уравнения состояния идеального газа в форме
получаем выражение для концентрации молекул
Из уравнения Менделеева-Клапейрона
следует выражение для плотности газа:
Средний диаметр молекул воздуха , поэтому площадь эффективного сечения молекул равна:
В результате выражение для коэффициента внутреннего трения приобретает вид:
Подставляя числовые параметры, величину среднего диаметра молекул воздуха , молярную массу воздуха , а также значения констант - универсальной газовой постоянной
и постоянной Больцмана
получаем:
Ответ
Задача № 5
Условие
При каком процессе выгоднее производить расширение воздуха: изобарическом или изотермическом, если объем увеличивается в раз. Начальная температура газа в обоих случаях одинакова.
Решение
Полная работа, совершаемая газом при изменении объёма от до , определяется выражением:
Следовательно, при изобарическом процессе, т.е. при работа, выполняемая газом равна:
откуда, учитывая уравнения состояния
получаем:
При изотермическом процессе, т.е. при , подставляя выражение для давления, полученное из уравнения состояния:
Следовательно, отношение величин работы в обоих процессах равно:
Подставляя числовые параметры, получаем:
следовательно, в изобарическом процессе газ совершает в 2,48 раз больше работы, чем в аналогичном (по изменению объёма) изотермическом.
Ответ
следовательно, в изобарическом процессе газ совершает в 2,48 раз больше работы, чем в аналогичном (по изменению объёма) изотермическом
Задача № 6
Условие
Найти изменение энтропии при нагревании воды от 0 до и последующем превращении ее в пар при той же температуре.
Решение
По определению приращение энтропии равно:
При нагревании воды до температуры превращения в пар на нагревание на расходуется количество теплоты , где
удельная теплоёмкость воды. Следовательно, изменение энтропии определяется выражением:
На превращение воды в пар потребуется количество теплоты, равное
Где
удельная теплота парообразования воды. Тогда изменение энтропии при образовании пара, учитывая постоянство температуры, равно:
откуда находим суммарное изменение энтропии воды во всём процессе:
Подставляя числовые параметры, получаем:
Ответ
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определения молекулярной физики и термодинамики. Понятие давления, основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Уравнение состояния идеального газа (Менделеева - Клапейрона).
презентация [972,4 K], добавлен 06.12.2013Основные понятия и определения молекулярной физики и термодинамики. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Состояние идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона).
презентация [1,1 M], добавлен 13.02.2016Определение и модель идеального газа. Микроскопические и макроскопические параметры газа и формулы для их расчета. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клайперона). Законы Бойля Мариотта, Гей-Люссака и Шарля для постоянных величин.
презентация [1008,0 K], добавлен 19.12.2013Уравнение Менделеева–Клапейрона - самое простое, надежное и известное уравнение состояния идеального газа. Межмолекулярное взаимодействие в реальных газах, приводящее к конденсации (образование жидкости). Среднее значение его потенциальной энергии.
презентация [1,2 M], добавлен 13.02.2016Взаимоотношение объема и давления, оценка влияния изменения объема на значение давления. Уравнение давления при постоянном значении массы газа. Соотношение массы и температуры по уравнению Менделеева-Клапейрона. Скорость при постоянной массе газа.
контрольная работа [544,5 K], добавлен 04.04.2014Определение удельной и молярной теплоемкости. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Расчет теплоемкости газа, сохраняющего неизменным объем. Метод наименьших квадратов. Отношение теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.
лабораторная работа [42,3 K], добавлен 21.11.2013Вывод первого начала термодинамики через энергию. Уравнение состояния идеального газа, уравнение Менделеева-Клапейрона. Определение термодинамического потенциала. Свободная энергия Гельмгольца. Термодинамика сплошных сред. Тепловые свойства среды.
практическая работа [248,7 K], добавлен 30.05.2013Описание реальных газов в модели идеального газа. Особенности расположения молекул в газах. Описание идеального газа уравнением Клапейрона-Менделеева. Анализ уравнения Ван-дер-Ваальса. Строение твердых тел. Фазовые превращения. Диаграмма состояния.
реферат [1,1 M], добавлен 21.03.2014Уравнение Менделеева-Клайперона, газовая постоянная. Отношение абсолютных давлений и температур. Нахождение количества теплоты произвольной массы газа в изобарном процессе. Состояние идеального газа. Работа в изотермическом и адиабатном процессах.
задача [333,3 K], добавлен 16.06.2012Определение объемного состава, удельной газовой постоянной, плотности, средней молярной массы и объема смеси. Условия воспламенения горючего материала в результате теплообмена излучением. Коэффициент теплообмена между продуктами горения и поверхностью.
контрольная работа [164,7 K], добавлен 04.03.2012
