ФИЗИКА: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ МОДУЛЬ 2

Save this PDF as:

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "ФИЗИКА: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ МОДУЛЬ 2"

Транскрипт

1 ФИЗИКА: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ МОДУЛЬ Рабочая тетрадь для студентов, обучающихся по дистанционной технологии Екатеринбург 006

2 УДК 7:5 Составители ФА Сидоренко, ЗА Истомина, ТИ Папушина Научный редактор проф, д-р физ-мат наук АА Повзнер ФИЗИКА: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИ- КИ: Рабочая тетрадь / ФА Сидоренко, ЗА Истомина, ТИ Папушина Екатеринбург: ООО «Изд-во УМЦ УПИ», 006 с Данная рабочая тетрадь по разделам «Молекулярная физика», «Термодинамика», «Явления переноса» предназначена для оказания помощи студентам, обучающимся по дистанционной технологии в изучении курса «Общая физика»; составлена в соответствии с рабочей программой курса «Общая физика» и образовательными стандартами Изучение материала конспекта лекций следует вести параллельно с решением задач из рабочей тетради Библиогр: назв Подготовлено кафедрой физики ГОУ ВПО УГТУ-УПИ ООО "Издательство УМЦ-УПИ", 006

3 ОГЛАВЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ 4 МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ (МКТ) 4 Основные понятия, обозначения, формулы 4 Алгоритм решения задач 6 Примеры решения задач 6 4 Задачи для самостоятельного решения 0 ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА Основные понятия, обозначения, формулы Алгоритм решения задач Примеры решения задач 4 Задачи для самостоятельного решения 6 ТЕРМОДИНАМИКА 8 Основные понятия, обозначения, формулы 8 Алгоритм решения задач 0 Примеры решения задач 0 4 Задачи для самостоятельного решения 0 4 КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

4 Физические основы молекулярной физики и термодинамики Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) Основные понятия, обозначения, формулы Модели и абстракции: идеальный газ, равновесное состояние и равновесные процессы в идеальном газе (изотермический, изохорический, изобарический и адиабатический) Основное уравнение МКТ р= n< ε>, p= m n 4 0 < υ кв >, p= nk, где p давление газа; n число молекул в единице объема; <ε> - средняя энергия теплового движения молекулы газа; m 0 масса молекулы; Т абсолютная температура; k постоянная Больцмана (k =,8 0 - Дж/К) k= где N A число Авогадро (N A = 6,0 0 моль ); R универсальная газовая постоянная (R = 8, Дж/(моль К)) Среднеквадратическая скорость газовых молекул где М масса одного моля газа Масса одной молекулы Плотность газа R N k R < υ кв >= =, m M 0 A m = Уравнение Клапейрона Менделеева (уравнение состояния разреженного газа) ρ pv = νr =, M 0 N A m = n V = m M m 0 R, где ν - число молей газа, m масса газа, V объем газа

5 Закон Бойля Мариотта (изотермический процесс, Т = const) p V = p V Закон Гей Люссака (изобарический процесс, p = const) V V = Закон Шарля (изохорический процесс, V = const) p p = Закон Дальтона для давления смеси газов p = p + p + + p N, где p, p,, p N парциальные давления газов, находящихся в смеси (парциальное давление давление газа в отдельности, если бы он при данной температуре один заполнял весь объем) Внутренняя энергия идеального газа i U = ν R, где i число степеней свободы молекул Молярная теплоемкость газа при постоянном объеме i С V = R Молярная теплоемкость газа при постоянном давлении i+ С P = CV + R= R Связь между молярной С и удельной c уд теплоемкостями С = M c уд Число молекул dn, относительные скорости которых лежат в интервале от U до U + du, позволяет найти закон распределения молекул по скоростям (закон Максвелла) 4 dn = Ne π U где U = υ / υ в - относительная скорость, υ - данная скорость и υ в = k m0 = R M - наиболее вероятная скорость газовых молекул; du малый, по сравнению со скоростью U, интервал относительных скоростей U du Среднеарифметическая скорость газовых молекул 5

6 Барометрическая формула 8k 8R < υ>= = πm πm p= p 0 e 0 m0g h k = p 0 e Mg h R где р давление газа на высоте h; р 0 давление газа на высоте h=0; g ускорение свободного падения Зависимость концентрации молекул газа от высоты n= n 0 e m0g h k = n 0 e Mg h R где n концентрация молекул на высоте h; n 0 концентрация молекул на высоте h = 0,, Алгоритм решения задач Выделить объект идеальный газ с определенным числом степеней свободы i и массой моля М В зависимости от химической формулы молекулы газа, используя таблицу Менделеева, определить численные значения i и М Найти недостающие термодинамические параметры, используя уравнение Клапейрона Менделеева 4 При наличии изопроцесса написать соответствующее ему уравнение 5 Для нахождения таких величин, как плотность газа ρ, среднеквадратическая скорость молекул <υ кв >, наиболее вероятная скорость молекул υ в, среднеарифметическая скорость молекул <υ>, использовать соответствующие формулы 6 При решении задач на закон распределения молекул по скоростям использовать упрощенную формулу 6 Выразить значения всех физических величин в единицах системы СИ 7 Подставить числовые значения в конечные формулы и произвести расчет Пример Примеры решения задач 0 г кислорода находятся под давлением,0 0 5 Па при температуре 0 С После расширения, вследствие нагревания при постоянном давлении, кислород занял объем 0 л 6

7 Найти: ) объем газа V до расширения, ) температуру газа Т после расширения, ) плотность газа до расширения ρ Дано: m = 0г = 0 кг; p =,0 0 5 Па; Т = 8 К; V = 0 м ; М О = 0 кг/моль ) V =? ) =? ) ρ =? Анализ Объект идеальный газ (кислород) с числом степеней свободы i =5, молярная масса М = 0 кг/моль В газе происходит равновесный изобарический процесс Начальное состояние с параметрами Р,V,Т ; конечное состояние с параметрами p, V, Т ; p = p Решение ) Из уравнения Клапейрона Менделеева выражаем объем газа V в состоянии: m p V = R ; V = M m µ R p ) Для нахождения температуры Т используем закон Гей Люссака: V V = V = V pv M = mr ; ; ) Для нахождения плотности газа ρ используем формулу плотности и уравнение Клапейрона Менделеева: m pm pm ρ = =, ρ = V R R 4) Расчет искомых физических величин 0 8, 8 V = =, 4 0 м ; = = 55K; 0 8, ρ = 8, 8 кг = 4, м Ответы: V =,4 0 м, Т = 55 К, ρ = 4, кг/м 7

8 Пример В сосуде объемом V = л находится m = 0 г углекислого газа под давлением р = Па Найти: ) среднеквадратическую скорость молекул газа <υ кв >, ) число молекул N, находящихся в сосуде, ) плотность газа ρ Анализ Объект идеальный газ (углекислый газ, СО ) с числом степеней свободы i=6, молярная масса М = 44 0 кг/моль Решение ) Для нахождения среднеквадратической скорости используем ее формулу и уравнение Клапейрона Менделеева < υ < υ кв кв >= >= R M pv m m pv = R; = M pvm mr < υ кв >= RpVM ; MmR ) Для нахождения числа молекул газа количество молей умножаем на число Авогадро m m N = νn A = N A; N = N A M M ) Плотность газа находим по формуле m ρ= V 4) Расчет искомых физических величин: < υ кв >= 0 N = ρ= , 0 0 = 5, 0 кг м = = 7, 0 м ; с Ответы: <υ кв > = м/с, N =,7 0, ρ = 5,0 кг/м ; Пример В сосуде находится идеальный газ, количество вещества ν которого равно моля Определить число N молекул, относительные скорости U которых меньше 0,00 наиболее вероятной скорости V в 8

9 Анализ Объект - идеальный газ, находящийся в равновесном состоянии Решение ) Для нахождения числа молекул используем формулу распределения молекул по относительным скоростям U dn 4 = Ne π U U du ) По условию задачи максимальная относительная скорость молекул U max =0,00, то есть V max /V в =0,00 Для таких малых значений U формулу распределения молекул по относительным скоростям можно упростить При U<< U e -U Пренебрегая значением U по сравнению с единицей, получаем U e В результате чего функция распределения принимает вид: 4 dn = NU du π ) Находим число молекул N, интегрируя это выражение по U в пределах от 0 до U max, U max 4N 4N U max N = U du = π π 4) Число молекул N находим по формуле N = ν N A 5) Получаем окончательную формулу для 6) Рассчитываем N 4ν N A U max N = π 0 4 6,0 0 N =,4 Ответ: N = 9, молекул 0 9 = 9, молекул 9

10 Пример 4 На какой высоте давление воздуха составляет 75% от давления на уровне моря? Температуру считать постоянной и равной 0 С Анализ Объект идеальный газ (воздух) с молярной массой М = 9 0 кг/моль Атмосферу считаем изотермической, а ускорение свободного падения не зависящим от высоты Решение ) Используем барометрическую формулу для нахождения h p= p 0 e Mgh R ; p p 0 = e Mgh R ) Прологарифмируем полученное равенство Mgh p0 ln R p = ) Выразим h p0 R ln R ln p p p0 h= ; h= Mg Mg 4) Расчет искомой величины 8, 7 ln 0, 75 8, 7 0, 8 h= = =, 0 м 9 0 9, , 8 Ответ: h =, 0 м 4 Задачи для самостоятельного решения Задача г газа занимают объем V = 4 0 м при температуре t = 7 C После нагревания газа при постоянном давлении его плотность стала равна ρ = г/см До какой температуры нагрели газ? Ответ: до температуры 400 К Задача Найти среднеквадратическую скорость молекул газа, плотность которого при давлении р = 0 5 Па равна ρ = 8, 0 кг/м Чему равна молярная масса этого газа, если значение плотности дано для температуры t = 7 С? Ответы: <υ> = 900 м/с, М = 0,00 кг/моль 0

11 Задача Определить относительное число N/N молекул идеального газа, скорости которых заключены в пределах от нуля до 0,005 наиболее вероятной скорости V в Ответ: N/N = 9,4 0-8 Задача 4 Считая атмосферу изотермической, а ускорение свободного падения не зависящим от высоты, вычислим давление: а) на высоте 5 км, б) на высоте 0 км, в) в шахте на глубине км Расчет произвести для Т = 9 К Давление на уровне моря принять равным р 0 Ответы: а) р = 0,56 р 0, б) р = 0, р 0, в) р =,6 р 0 Явления переноса Основные понятия, обозначения, формулы Модели и абстракции: идеальный газ, неравновесные состояния, в которых происходит пространственный перенос энергии в виде теплоты Q, массы m и импульса Р Средняя длина свободного пробега молекулы рассчитывается по формуле < λ>=, πσ n где σ эффективный диаметр молекулы, n концентрация молекул Перенос массы газа происходит в процессе диффузии Закон Фика для диффузии m= D dρ dx S t, где D коэффициент диффузии, dρ/dx проекция на ось x градиента плотности газа, S площадь площадки, расположенной перпендикулярно к оси x, t время диффузии Перенос импульса молекул происходит в процессе внутреннего трения Закон Ньютона для внутреннего трения P= η dυ dx S t, где η коэффициент внутреннего трения, dυ/dx проекция на ось x градиента скорости направленного движения молекул Перенос энергии молекул происходит в процессе теплопроводности Закон Фурье для теплопроводности

12 Q= χ d dx S t, где χ коэффициент теплопроводности, dт/dx проекция на ось x градиента температуры Коэффициенты в явлениях переноса рассчитываются по формулам: D= < λ>< υ> ; η= < λ>< υ> ρ; χ = < λ>< υ> ρ c Vуд Алгоритм решения задач В зависимости от конкретных условий задачи выписать формулы, соответствующие данному явлению переноса Среднеарифметическую скорость газовых молекул рассчитать по формуле < υ>= 8R πm Используя основное уравнение МКТ, найти концентрацию молекул газа n 4 Найти среднюю длину свободного пробега молекул газа < λ > 5 Выразить искомую величину или отношение величин 6 Подставить численные значения в единицах системы СИ и произвести расчет

13 Пример 5 Дано: p = 0 5 Па; Т = 7 К; σ = 0,4 0 9 м; k =,8 0 Дж/К Примеры решения задач Найти среднюю длину свободного пробега молекул углекислого газа при давлении p = 0 5 Па и температуре t = 0 С Эффективный диаметр молекулы σ = 0,4 нм < λ > =? Решение ) Длина свободного пробега молекул λ>= < πσ n Анализ Объект идеальный газ (углекислый газ СО ) с числом степеней свободы i =6 и М =44 0 кг/моль ) Выразим концентрацию молекул из основного уравнения МКТ p = nk n= p/(k) ) Подставим полученное выражение для n в формулу для < λ > < λ>= k πσ p 4) Расчет искомой физической величины 8, 0 7 < λ >= = 79 нм 0 5, 4 4, Ответ: < λ > = 79 нм Пример 6 Рассчитать среднюю длину свободного пробега молекул азота, коэффициент диффузии и вязкость при давлении p = 0 5 Па и температуре t = 7 С Эффективный диаметр молекул азота σ = 0,7 нм Анализ Объект идеальный газ (азот N ) с числом степеней свободы i = 5 и М = 8 0 кг/моль Состояние газа неравновесное Решение ) Длина свободного пробега молекулы < λ>= πσ n

14 ) Основное уравнение МКТ p = nk, n= p/(k) ) Расчетная формула для < λ > λ>= k < πσ 4) Коэффициент диффузии 5) p D= < λ>< υ> 8R < υ>= πm 6) Расчетная формула для D D 8R πm k = πσ 7) Коэффициент внутреннего трения (вязкость) η = < λ>< υ> ρ 8) ρ = n m 0 ; m 0 = M / N A 9) Расчетная формула для η < υ> nm / η= η= π πσ n/ MR πσ N 0 A ; ; p η= 0) Расчет искомых физических величин 8, 0 < λ>=, 4 4, ( 0, 7 ) D= η= 4, 8 8, 90 4, , ( 0, 7 ) , 0, 4 4, ( 0, 7 ) 8, R πm = 6, 5 0 6, M πσ 8 м; 0 5 =, 0 N A ; =, кг/(мс) Ответы: < λ > = 6,5 0 8 м, D =,0 0 5 м /с, η =, 0 5 кг/(м с) м/с ; 4

15 Пример 7 Как изменятся коэффициент диффузии D и вязкость η идеального газа, если его объем изотермически увеличить в a раз Анализ Объект идеальный газ В газе происходит равновесный изотермический процесс Начальное состояние, с параметрами p, V, Т ; конечное состояние, с параметрами p, V, Т ; Т = Т Решение ) Длина свободного пробега молекулы < λ >= ; < λ >= πσ n πσ n 8R 8R < υ >= < υ >= πm πm ) ;, так как Т = Т, то < υ > = < υ > ) Коэффициент диффузии D = < λ > < υ >, D = < λ > < υ >, D < λ > n = = D < λ > n 4) n = N/V, где N число молекул в данной массе газа n = N/V ; n = N/V ; D /D = n /n = V /V = a; D /D = a 6) ρ = n m 0 ; ρ = n m 0 η n n m0 η 7) = = ; = η n n m η 5) η = < λ >< υ > ρ, η = < λ >< υ >, ρ Ответы: D = a D, η = η 0 Пример 8 Теплопроводность гелия в 8,7 раза больше, чем у аргона (при нормальных условиях) Найти отношение эффективных диаметров атомов аргона и гелия Анализ Объект идеальный газ, находящийся при нормальных условиях (p = 0 5 Па, t = 0 C) Аргон с М = 40 0 кг/моль, гелий с М = 4 0 кг/моль 5

16 Решение ) Коэффициент теплопроводности χ= < λ>< υ> ρ C V ) ρ = n m 0 ; m 0 = M/N A ; c Vуд = C V /M = (i R)/( M) 8R, πm ) < υ >= < λ>= 8R nm ir χ = = πm πσ n M πσ n 8R πm m ir 0 0 4) χ 5) χ σ σ = M M σ σ 6) = χ χ M M 7) Расчет отношения эффективных диаметров σ 4 0 8, 7 = σ 40 0 Ответ: σ /σ =,66 = 66, πσ M Задача 5 4 Задачи для самостоятельного решения Найти эффективный диаметр молекулы азота, если при давлением p = 0 5 МПа и температуре Т = 7 К значение средней длины свободного пробега молекул равно <λ> = 95 нм Ответ: σ = 97 пм Задача 6 Как изменяется средняя длина свободного пробега молекул азота, находящегося при давлением p = 0 5 МПа и температуре Т = 90 К, если объем газа увеличится в раза при постоянном давлении Найти также изменение коэффициента диффузии и вязости Ответы: <λ >/<λ > = ; D /D = / ; η /η = / 6

17 Задача 7 В результате некоторого процесса вязкость идеального газа увеличилась в α =,0 раза, а коэффициент диффузии в β = 4,0 раза Как и во сколько раз изменилось давление газа? Ответы: Р /Р = α /β = Задача 8 Между двумя пластинами, расположенными на расстоянии мм друг от друга, находится воздух Между пластинами поддерживается разность температур Т = К Площадь каждой пластины S = 00 см Какое количество теплоты передается за счет теплопроводности от одной пластины к другой за 0 мин? Считать, что воздух находится при нормальных условиях Диаметр молекул воздуха принять равным 0, нм Ответы: Q = 78 Дж 7

18 Термодинамика Основные понятия, обозначения, формулы Модели и абстракции: рассматривается термодинамическая система (ТС) идеальный газ; равновесные процессы в ТС (изотермический, изохорический, изобарический, адиабатический); обратимые и необратимые процессы; замкнутые и незамкнутые ТС Основные формулы: Первое начало термодинамики в дифференциальной форме δq = du + δa, то же самое в интегральной форме Q = U +A, где δq и Q элементарное и конечное количество тепла, сообщенное ТС или отданное ею; du и U элементарное и конечное изменение внутренней энергии ТС; δа и А элементарная и полная работы, совершенные ТС Работа равновесного расширения газа при переходе из состояния в состояние Изменение внутренней энергии ТС δa= A = pdv U m i = R( ), M где i число степеней свободы молекулы газа I начало термодинамики для изопроцессов в газе Изотермический процесс: Т = const, U = 0, V dv V Q= A = pdv = νr = νr ln V V V где ν = m/m количество вещества Изохорический процесс: V = const, A = 0, где 8 V V i Q= U = ν R( ) = νcv( ), i C V = R - молярная теплоемкость идеального газа при постоянном объеме,

19 Изобарический процесс: p = const где i Q U + A= νr + p V = νc P i+ C P R ( ) =, = - молярная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении; p V = νr из уравнения Менделеева Клапейрона 4 Адиабатический процесс: Q = 0, i A= U = U U = νr( ) 5 Круговой процесс (цикл): U = U U = 0, Q 0 = А 0 Коэффициент полезного действия теплового двигателя (КПД) Qн Qх η=, Q где Q н и Q х количества теплоты, полученные от нагревателя и отданные холодильнику Максимальный КПД идеального двигателя η = н х max, н где Т н и Т х температуры нагревателя и холодильника δq Приведенная теплота Изменение энтропии при обратимом процессе в ТС S обр х δq Изменение энтропии при необратимом процессе в ТС = > δq S необр Изменение энтропии в изолированной системе (II начало термодинамики) S = 0, S > 0, S = const; S возрастает 9

20 Алгоритм решения задач Выделить объект термодинамическую систему (ТС) идеальный газ, молярная масса его М, число степеней свободы молекулы i Установить начальное состояние ТС с параметрами p,v, ; конечное состояние х с параметрами p х,v х, х ; количество промежуточных состояний y Назвать процессы, происходящие в ТС Установить, замкнута ли ТС, те Q = 0, или она обменивается с окружающими телами теплом Q или работой А (возможно, что и одновременно) Записать уравнение I начала динамики для каждого процесса 4 Изобразить для наглядности процессы в ТС в виде графиков в координатах P V 5 Написать уравнения газовых законов, связывающих между собой состояния и х через промежуточные состояния 6 Рассчитать искомые величины (работу А, приращение внутренней энергии U, участвующее в процессах тепло Q, и тд) (в общем виде) 7 Для кругового процесса написать формулу для расчета КПД 8 Найти изменение энтропии S для незамкнутой системы в соответствии с происходящим процессом Полное изменение энтропии в конце процессов в ТС равно S = N i= S i, где N количество происходящих в ТС процессов 9 Выразить значения всех величин в системе СИ, подставить числовые значения в конечные формулы, произвести расчеты и записать окончательный ответ Пример 9 Дано: V = 0л = 0 0 м ; Т = 80 К; Т = 00 К; p = 9,8 0 6 Па Q =? Примеры решения задач Баллон объемом V = 0л с кислородом под давлением p = 9,8 0 5 Па и температурой t = 7 С нагревают до t = 7 С Какое количество тепла Q поглощает газ? Решение ) I начало термодинамики Анализ Термодинамическая система идеальный газ О В молекуле атома, поэтому i =5 Молярная масса атома 6 0 кг/моль, М О = 0 кг/моль В ТС идет изохорический нагрев Начальное состояние с параметрами p, V, Т ; конечное состояние с параметрами p, V, Т При этом V = V = V 0

21 i i Q U = νr = V p =, где сделана замена из уравнения Менделеева Клапейрона V p = νr Формула после подстановки i i Q = V ) Уравнение изохорного процесса p / p = Т / Т ) Окончательная формула для Q i ( p p ) = V P( p p ) ( Т ) Q = pv Т 4) Вычисление искомой величины Q = (5/) 9, (00/80 ) =,5 0 4 Дж Ответ: Q =,5 0 4 Дж -й способ решения: ) Количество тепла, сообщенного ТС при постоянном объеме Q V = νc ( ) ) Из уравнения Менделеева Клапейрона находят ν m ν= = M p V R ) Окончательная формула имеет тот же вид i pv i Q = R = pv( Т Т ) R Пример 0 Кислород массой m = 8 г при температуре t = 7 С занимает объем V = 0,4 л Вычислить работу газа А в следующих процессах: а) газ адиабатически расширяется до объема V = 4,л, б) газ изотермически расширяется до объема V = 4,л, а затем изохорически охлаждается до той же температуры, которая получилась в конце адиабатического процесса

22 Дано: m = 8г = 8 0 кг; V = 0,4л = 0,4 0 м ; V = 4,л = 4, 0 м ; Т = 00 К Справочные данные: R = 8, Дж/(моль К) универсальная газовая постоянная М О = 0 кг/моль - молярная масса кислорода i =5 число степеней свободы γ = (i + )/i =,4 коэффициент Пуассона а) А =? б) А =? p p Графики процессов - адиабата - изотерма - изохора V V V Анализ Начальное состояние с параметрами p,v, Т Конечное состояние с параметрами p, V, Т Промежуточное состояние В обоих случаях газ совершает при расширении положительную работу Решение ) I начало термодинамики для адиабатического процесса A i = νr ( ) = νrт ( ) = U U / ) Уравнение Пуассона для адиабатического процесса в разных вариантах pv γ = const, V γ - = const, отсюда / = (V / V ) γ - ) Окончательная формула работы при адиабатическом расширении A i νrт γ [ -( V V ) ] = 4) Работа газа при изотермическом расширении V i dv V A = pdv = νr = νr ln V V V Сделана замена V V p = νr V - из уравнения Менделеева Клапейрона

23 5) При изохорическом процессе работа не совершается А = 0 6) А = А 7) Числовые значения А А = = 0 8, 00 8, 00 ln Ответы: А = 90 Дж, А = 45 Дж, 4 [ ( 0, 4 4, ) ] = 90 ( 0, 4 4, ) = 45 Дж Дж, Пример Два моля (ν =,0 моль) идеального двухатомного газа при температуре Т = 600К изотермически расширяется до объема V = γv Затем газ изобарически сжимается до начального объема Найти: а) температуру Т в конце изобарического сжатия, б) приращение U внутренней энергии, в) совершенную газом работу А, г) количество полученного тепла Q Графики процессов p p P - изотерма - изохора V V V Анализ Начальное состояние - параметры p, V, Т Промежуточное состояние - параметры p,v,т Конечное состояние - параметры p, V, Т При изотермическом расширении газ совершает положительную работу А > 0, тк V > V При изобарическом сжатии газ получает энергию в форме механической работы, а отдает в форме тепла Поэтому работа газа отрицательна А < 0, тк V < V Полная работа, совершенная газом при переходе -, равна алгебраической сумме работ А = А + А Решение ) Уравнения изотермического и изобарического процессов p V = p V V / V = p / p,

24 V / = V / = (V / V ) ) По условию =, V = V, V / V = γ, отсюда = / γ ) Приращение внутренней энергии i i U = U U = νr( ) = νrт( /γ ) 4) Работа при изотермическом расширении A V V = pdv = νr ln = νr ln γ V V 5) Работа при изотермическом сжатии A V ( V V ) = νr( ) νr ( γ-) = p dv = p = V 6) Полная работа A A + A = νr ( ln γ+ ) = γ- 7) Количество полученного тепла [( i + ) ( γ ) ln ] Q + = U + A = νr γ 8) Числовые значения а) Т = 600/ = 00 К; б) U = (5/) 8, 600 (/ ) = -,0 кдж; в) A =,0 8, 600 (ln + / ) =,9 кдж; г) Q = 8, 600 [(5/) + ) (/ )] = - 0, кдж U < 0 внутренняя энергия газа уменьшается A > 0 газ отдал часть своей энергии в виде работы окружающим телам Q < 0 газ отдал окружающим телам часть тепла Ответы: Т = 00 К; U = -,0 кдж; A =,9 кдж; Q = -0, кдж Пример Идеальный газ совершает цикл Карно, термический КПД которого η = 0,4 Работа изотермического расширения А = 400 Дж Найти работу изотермического сжатия А 4 4

25 График цикла Карно p Q - и 4 изотермы и 4 адиабаты 4 V Анализ Цикл Карно круговой процесс в ТС, состоящий из изотерм и адиабат Газ получает тепло Q при изотермическом расширении и отдает тепло Q при изотермическом сжатии Таким образом, А > 0, А 4 < 0 Адиабатическое расширение и сжатие происходит без теплообмена с окружающей средой Решение ) КПД цикла η A Q Q 0 = = Q н Q ) Работа цикла А 0 = А + (- А 4 ) = А А 4 ) I начало для изотермических процессов Q =A, Q = A 4 4) После подстановки в формулу КПД η= А А А 4, А А4 = η А 5) Работа изотермического сжатия A 4 = (η - ) A Числовое значение А 4 = (0,4 ) 400 = - 40 Дж Работа при сжатии отрицательна Ответ: А 4 = - 40 Дж Q Пример Идеальный двухатомный газ в количестве ν =,0 моль занимает объем V = 5 л под давлением p =,0 МПа Газ сначала изохорно нагрели до Т = 500 К, потом изотермически расширили до начального давления Затем изобарным сжатием газ вернули в 5

26 первоначальное состояние Постройте график цикла и определите термический КПД цикла η p p p A - изохора - изотерма - изобара V V V Анализ Начальное состояние - параметры p, V, Т Промежуточные состояния - параметры p, V, Т и - параметры p, V, Т Конечное состояние Цикл совершается по часовой стрелке, поэтому работа цикла положительна А 0 > 0 На графике работа цикла А численно равна площади заштрихованной фигуры Газ получает тепло Q на участках - и -, а отдает тепло Q на участке - Решение ) КПД цикла Q Q η= Q ) Полученное газом тепло Q = Q + Q ) Отданное газом тепло Q = Q 4) Изохорный нагрев: V = const, A = 0 p V = ν R - уравнение Менделеева - Клапейрона 5) I начало для изохорного процесса Q = U i = νr i ( ) = νr 6) I начало для изотермического расширения Q = A = V = νr ln V 6 V = νr ln, V 7) Количество тепла при изобарном сжатии p V νr

27 i+ p V Q νc P = Rν ( ) = νr Q = i p V Q = νr + νr νr 8) ln Rν PV 9) Числовые значения Q = 5 0 8, Q = 8,, 9, 5 η= = 04,, 9 Ответ: η, % = 4% , 5 0 8, 8, , 500 ln =, 5 0 Дж; 4 =, 9 0 Дж; Пример 4 Водород массой m = 6 г изобарически расширяется от V до V = V Найти изменение энтропии S при расширении Решение ) Система незамкнута δq S = ) Начало термодинамики для изобарического процесса i δq= du + δa= νrd + pdv ) Изменение энтропии S = i+ νr d i+ = νr ln 7 i+ = νrd 4) Отношение / заменяем на V /V из уравнения изобарического процесса i+ V S = νr ln, ν= V 5) Числовое значение m M

28 S = 0 Ответ: S = 6 Дж/К 8, ln = 6 Дж/К Пример 5 Азот массой m = 8 г адиабатически расширили в n = раза, а затем изобарно сжали до первоначального объема Найти изменение энтропии S в ходе указанных процессов Решение ) Суммарное изменение энтропии S = S + S = S ) Изменение энтропии для адиабатического процесса S =0, т к δq = 0 ) Элементарное количество тепла при изобарическом сжатии δq = ν C P d 4) Изменение энтропии для него S d d = νс Р = νcp = νср ln 5) Заменим отношение Т /Т на V /V = V /V = /n, а также C P = (i + ) R/, ν = m / M S n 6) ln m i+ = R M 7) Числовое значение S = 8, ln = 0, Дж/К 8 0 Энтропия ТС уменьшилась, тк при изобарическом сжатии газ отдал тепло окружающим телам При этом состояние ТС становится менее вероятным, а степень беспорядка в ней уменьшается (согласно II началу) Ответ: S = - 0, Дж/К Пример 6 Найти изменение энтропии S при превращении льда массой m = 0 г, взятого при температуре t = 0 С, в пар при температуре t = 00 С Удельная теплоемкость воды c = 4, 0 Дж/(кг К), удельная теплота плавления льда λ =, 0 5 Дж/кг, удельная теплота парообразования воды r =, 0 5 Дж/кг Решение ) Общее изменение энтропии 8

29 S = S + S + S ) Изменение энтропии при плавлении льда Температура Т = const S δq Q λm = = δq= = ) Изменение энтропии при нагреве воды, полученной изо льда S δq d = = mc = mc ln 4) Изменение энтропии при превращении воды в пар Т = const S = δq = λ + δq= Q r m = r + 5) S m cln = 6) Числовое значение 5 5, 0 7, 0 S 0 = + 4, 0 ln + = Дж/К Ответ: S = Дж/К Пример 7 Горячая вода при температуре Т смешивается с таким же количеством холодной воды при температуре Т, после чего их температура становится одинаковой и равной Т см Показать, что после смешения энтропия системы возрастает, те S > 0 Решение ) Две части замкнутой ТС обмениваются между собой теплом δq = m c d ) Суммарное изменение энтропии S = S + S ) Температура смеси см = ( + )/ 4) Изменение энтропии при охлаждении горячей воды см δq d S = = mc mc = ln 9 см

30 5) Изменение энтропии при нагреве холодной воды см δq d S = = mc mc = ln см 6) Полное изменение энтропии ( + ) см см S = mc ln + ln = mc ln 4 7) S > 0, если ln ( + ) > 4 ( ) а это возможно, если выражение 8) Докажем неравенство ( + ) 4 ( + ) ( ) 4 > 0; -= 4 > 0 0, + > 4 Это всегда справедливо Значит, S > 0, те энтропия возрастает Значит, в замкнутой ТС идет необратимый процесс, Задача 9 4 Задачи для самостоятельного решения Один моль одноатомного идеального газа, находящегося при давлении p =,0 0 4 Па, адиабатически расширяется из состояния в состояние, совершая работу А = 0 кдж При этом средняя кинетическая энергия <w к > молекулы изменилась в n = раза Затем газ изотермически переходит в состояние, причем p = p Найти температуру Т и объем V конечного состояния Ответы: Т = 50 К, V = 0,66 м Задача 0 Ответ: А = -,5 кдж Азот массой m = 500 г под давлением p =,0 МПа при температуре t = 7 C изотермически расширился, в результате чего давление газа уменьшилось в n = раза Потом газ адиабатически сжали до начального давления, а затем изобарно сжали до начального объема Построить графики процессов и найти работу А, совершенную газом за цикл 0

31 Задача Один киломоль (ν =,0 0 моль) двухатомного газа совершает замкнутый цикл Найти: ) Тепло Q, полученное от нагревателя; p, МПа ) Тепло Q, отданное холодильнику;,6 ) Работу А цикла; 4) КПД η цикла Ответ: Q = 7,6 МДж, Q = 7, МДж, А = 0,4 МДж, η = 5,%, 4 V, м Задача Идеальный газ совершает цикл Карно Температура нагревателя Т = 500 К, холодильника Т = 00 К Работа изотермического расширения А = кдж Найти: ) КПД цикла; ) количество тепла Q, отданное газом холодильнику Ответы: η = 40%, Q =, кдж Задача Ответ: S =,9 Дж/К Задача 4 Ответ: S = 5,4 Дж/К Задача 5 Ответ: S =,5 Дж/К Задача Ответ: S = 5,9 Дж/К Азот массой m = 5 г изобарически расширился от объема V = л до объема V = 5 л Найти изменение энтропии S при этом процессе Найти изменение энтропии S при нагреве кислорода массой m = 8 г от объема V = 0 л при температуре t = 80 C к объему V = 0 л при температуре t = 00 C Идеальный газ в количестве ν = моль сначала изобарно нагрели так, что его объем увеличился в n = раза, а затем изохорно охладили, после чего его давление уменьшилось в n = раза Найти полное изменение S энтропии системы В одном сосуде объемом V =,6 л находится азот массой m = 4 г В другом сосуде объемом V =,4 л находится кислород массой m = 6 г Температуры газов одинаковы Сосуды соединили трубкой, газы смешались Найти изменение энтропии S в ходе процесса

32 4 Контрольные задания Молекулярная физика и термодинамика Вариант На рисунке изображены два процесса и для одного и того же количества идеального газа Проанализируйте, как изменяется объем этого газа при рассматриваемых процессах и укажите номер правильного соотношения P V < V V > V V = V V > V Давление воздуха внетри плотно закупоренной бутылки при температуре 7 С было 00 кпа При нагревании бутылки пробка вылетела До какой температуры нагрели бутылку, если известно, что пробка вылетела при давлении воздуха в бутылке 0 кпа? Перечислите номера утверждений, касающихся функции распределения Максвелла f(v), на которые Вы ответите «да» Функция распределения Максвелла зависит от температуры; Функция f(v)равна нулю при V = 0 и V = $ 4 8 Каждому значению функции f(v), кроме максимального, соответствуют два значения скорости молекул; Производная f(v)/ v при любых значениях скорости молекул не равна нулю 4 Один моль гелия и один моль азота, находящиеся в закрытом сосуде, нагрели от температуры Т до температуры Т Верно ли, что изменение энтропий этих газов не зависит от объема сосудов? изменение энтропий этих газов не зависит от скорости нагрева?

33 4 S N = S He? 8 S N > S He? 5 0 г кислорода находятся при давлении 00 кпа и температуре 0 С После нагревания при постоянном давлении газ занял объем 0 л Найти количество теплоты Q, полученное газом, приращение U внутренней энергии газа и работу А, совершенную газом при расширении Вариант Кислород и гелий находятся в сосуде и разделены перегородкой Температуры газов разные, а давления одинаковые Будут ли одновременно иметь место после удаления перегородки 4 8 внутреннее трение и теплопроводность? диффузия и внутреннее трение? теплопроводность и диффузия? перенос импульса направленного движения молекул и их кинетической энергии? В баллоне содержится газ при температуре 00 С До какой температуры нужно нагреть газ, чтобы его давление увеличилось в два раза? Перечислите номера правильных утверждений Как изменится функция распределения Максвелла f(v) при понижении температуры системы? Уменьшатся все характеристические скорости : наиболее вероятная, средняя арифметическая, средняя квадратическая 4 8 Уменьшится максимальное значение f(v) Увеличится максимальное значение f(v) Наиболее вероятная скорость не изменится

34 4 Идеальный газ совершает обратимые процессы Сравните: Т A B а) количества теплоты Q и Q, полученные газом; б) работы А и А, совершенные газом Укажите номера правильных ответов на оба вопроса S Q = Q, А > А, 6 Q = Q, А > А, 4 5 Q = Q, А < А, 7 Q = Q, А > А, Q = Q, А = А, 8 Q = Q, А > А, Q < Q, А > А, 9 Q = Q, А > А Q < Q, А < А, 5 Найти приращение энтропии S при переходе 8 г кислорода от объема 0 л при температуре 80 С к объему 40 л при температуре 00 С Вариант Зависит ли коэффициент диффузии идеального газа от 4 8 градиента концентраций компонентов смеси? плотности газа, при давлениях порядка атмосферного? температуры газа? Размеров молекул? Укажите номера вопросов, на которые Вы ответили «да, зависит» 4

35 При нагревании некоторой массы газа на Т = К при постоянном давлении объем этой массы газа увеличился на /50 часть первоначального объема Найти начальную температуру газа Перечислите номера правильных утверждений о наиболее вероятной скорости частиц системы, подчиняющейся распределению Максвелла Наиболее вероятная скорость зависит от температуры и молярной массы идеального газа; 4 8 Наиболее вероятную скорость молекул можно найти, приравняв нулю производную функции распределения Максвелла по скоростям f(v)/ v = 0; Чем больше молярная масса системы, тем меньше при данной температуре значение наиболее вероятной скорости; Наиболее вероятная скорость возрастает с увеличением температуры 4 Идеальный газ сначала расширялся адиабатически, затем был сжат изотермически, при этом работа расширения и сжатия газа одинакова по модулю На какие вопросы Вы ответите «да» Укажите их номера Верно ли, что конечный объем газа меньше начального? 4 8 Верно ли, что температура газа понизилась? Верно ли, что при изотермическом сжатии газ отдавал тепло окружающим телам? Верно ли, что количество тепла, отданное газом, и приращение его внутренней энергии одинаковы? 5 Найти приращение энтропии S при переходе 6 г водорода от объема 0 л под давлением 50 кпа к объему 60 л под давлением 00 кпа Вариант 4 4 Водород и гелий находятся в сосуде и разделены перегородкой Их температура и давление одинаковы Какие из указанных ниже физических характеристик системы будут выравниваться в каждой ее точке после удаления перегородки? Укажите их номера 5

36 4 8 Давление на стенки сосуда Парциальное давление газов Концентрация молекул водорода Скорость хаотического движения молекул водорода 4 Определить сколько молекул содержится в мм воды и какова масса молекул воды 4 Перечислите номера правильных утверждений о средней квадратичной скорости частиц системы, подчиняющей ся распределению Максвелла При одинаковой температуре средние квадратичные скорости молекул различных идеальных газов одинаковы Средняя квадратичная скорость молекул аза при любой температуре меньше наиболее вероятной скорости Чем больше масса молекул газа, тем меньше средняя квадратичная 4 скорость 8 При возрастании температуры системы в четыре раза средняя квадратичная скорость молекул увеличивается в два раза 44 Какой из графиков характеризует процесс равновесного изохорического нагревания идеального газа Укажите его номер 4 8 P V P P Т Т Т V 45 Водород массой 6,6 г расширяется изобарически от объема V до объема V = V Найти приращение энтропии S при этом расширен 6

37 Вариант 5 5 На рисунке представлены изобарические процессы для одной и той же массы идеального газа Укажите номер правильного соотношения между давлениями Р и Р Поясните свой ответ V Р Р = Р, Р Р < Р, 4 Р > Р, Т 5 Во сколько раз плотность воздуха, заполняющего помещение зимой (t = 7 C), больше его плотности летом (t = 7 C) Давление воздуха считать постоянным 5 Верно ли, что 4 8 функция распределения Максвелла f(v) зависит от массы молекул газа? функция распределения Максвелла f(v) зависит от температуры? f(v) является величиной размерной? f(v) носит экстремальный характер? Перечислите номера вопросов, на которые Вы ответили «да, верно» 54 Изотермическое расширение одного моля азота проведено до удвоения его объема Точно такой же процесс при той же температуре осуществлен для одного моля гелия Верно ли, что соотношение между S N и S He зависит от скорости процессов расширения? соотношение между S N и S He зависит от температуры? 7

38 4 S N > S He? 8 S N < S He? На какие вопросы Вы ответили «нет»? Укажите их номера 55 Количество ν = кмоль углекислого газа нагревается при постоянном давлении на 50 К Найти приращение внутренней энергии газа, работу расширеня газа и количество теплоты, сообщенное газу 8

39 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Трофимова ВИ Курс физики М: Высшая школа, с Савельев ИВ Курс общей физики Т М: Наука, с 9

40 ФИЗИКА: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ Рабочая тетрадь Составители: Сидоренко Феликс Аронович Истомина Зоя Анатольевна Папушина Татьяна Ивановна Редактор НП Кубыщенко Подписано в печать Формат 60х84 /6 Бумага типографская Офсетная печать Усл печ л,4 Уч-изд л,0 Тираж Заказ Цена «С» ООО «Издательство УМЦ УПИ» 6000, Екатеринбург, Мира, 7 40


Задания для самостоятельной работы студентов Модуль 3

Задания для самостоятельной работы студентов Модуль 3 Задания для самостоятельной работы студентов Модуль 3 Модуль 3... 3 Тема 1. Идеальный газ. Уравнение Менделеева-Клапейрона... 3 Тема 2. Уравнение МКТ для давления. Закон равнораспределения энергии молекул

Подробнее

ВАРИАНТ 1. а) найти работу газа и количество теплоты, сообщенной газу. б) решить задачу при условии, что газ расширялся изобарически.

ВАРИАНТ 1. а) найти работу газа и количество теплоты, сообщенной газу. б) решить задачу при условии, что газ расширялся изобарически. ВАРИАНТ 1 1. Два сосуда емкостью 0,2 и 0,1 л разделены подвижным поршнем, не проводящим тепло. Начальная температура газа в сосудах 300 К, давление 1,01 10 5 Па. Меньший сосуд охладили до 273 К, а больший

Подробнее

Федеральное агентство по образованию. ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет УПИ. Кафедра физики

Федеральное агентство по образованию. ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет УПИ. Кафедра физики Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет УПИ Кафедра физики ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ФИЗИКЕ ТЕМА: ТЕРМОДИНАМИКА ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА МЕТОДИЧЕСКИЕ

Подробнее

Физика газов. Термодинамика Краткие теоретические сведения

Физика газов. Термодинамика Краткие теоретические сведения А Р, Дж 00 0 0 03 04 05 06 07 08 09 Т, К 480 485 490 495 500 505 50 55 50 55 Т, К 60 65 70 75 80 85 90 95 300 305 5. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура нагревателя в n раз выше, чем температура

Подробнее

Вариант 1. Законы идеального газа Первое начало термодинамики Второе начало термодинамики Вариант 2. Законы идеального газа

Вариант 1. Законы идеального газа Первое начало термодинамики Второе начало термодинамики Вариант 2. Законы идеального газа Вариант 1. 1.1. Какую температуру имеют 2 г азота, занимающего объем 820 см 3 при давлении 2 атм? 1.2. В цилиндр длиной 1,6 м, заполненный воздухом при нормальном атмосферном давлении, начали медленно

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ.

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ. МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра физики МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА, ТЕРМОДИНАМИКА. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Подробнее

ЗАДАЧИ К ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ 7

ЗАДАЧИ К ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ 7 ЗАДАЧИ К ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ 7. Чему равна внутренняя энергия трехатомного газа, заключенного в сосуде объемом л под давлением атм.? Считать, что молекулы совершают все виды молекулярного

Подробнее

2.Молекулярная физика и термодинамика 7. Распределение Максвелла и Больцмана.

2.Молекулярная физика и термодинамика 7. Распределение Максвелла и Больцмана. Условие задачи Решение 2.Молекулярная физика и термодинамика 7. Распределение Максвелла и Больцмана. Формула Больцмана характеризует распределение частиц, находящихся в состоянии хаотического теплового

Подробнее

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра физики. ТЕРМОДИНАМИКА (Часть 1) ТЕРМОДИНАМИКА (Часть 1)

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра физики. ТЕРМОДИНАМИКА (Часть 1) ТЕРМОДИНАМИКА (Часть 1) ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра

Подробнее

Коллоквиум по физике: «Молекулярная физика и термодинамика»

Коллоквиум по физике: «Молекулярная физика и термодинамика» Вариант 1. 1. Можно ли использовать статистические методы при изучении поведения микроскопических тел? Почему? 2. Может ли единичная молекула находиться в состоянии термодинамического равновесия? 3. Если

Подробнее

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по молекулярной физике. Варианты

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по молекулярной физике. Варианты Номера задач КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по молекулярной физике Варианты 3 4 5 6 7 8 9 0 Таблица 8. 8. 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.0 8. 8. 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.0 8. 8. 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.30

Подробнее

2 ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ N A. υ = =. = =, 2.1 МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ. ЗАКОНЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ

2 ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ N A. υ = =. = =, 2.1 МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ. ЗАКОНЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ 9 ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ. ЗАКОНЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ Основные формулы Масса одной молекулы любого вещества (m 0 ), число молекул (N) в данной массе

Подробнее

IV. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 7. ЗАКОНЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ. Основные формулы. 1. Количество вещества

IV. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 7. ЗАКОНЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ. Основные формулы. 1. Количество вещества I. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 7. ЗАКОНЫ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ. Количество вещества m Основные формулы или где N число структурных элементов системы (молекул атомов

Подробнее

Варианты домашнего задания МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Варианты домашнего задания МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА Варианты домашнего задания МОЛЕКУЛЯРНЯ ФИЗИК Вариант 1. 1. В баллоне емкостью V = 20 л находится аргон под давлением р 1 = 800 кпа и при температуре T 1 = 325 К. Когда из баллона было взято некоторое количество

Подробнее

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Старикова А.Л.

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Старикова А.Л. Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Подробнее

6 Молекулярная физика и термодинамика. Основные формулы и определения

6 Молекулярная физика и термодинамика. Основные формулы и определения 6 Молекулярная физика и термодинамика Основные формулы и определения Скорость каждой молекулы идеального газа представляет собой случайную величину. Функция плотности распределения вероятности случайной

Подробнее

Вариант 1. Молекулярная физика и термодинамика

Вариант 1. Молекулярная физика и термодинамика Вариант 1 1. Внутри закрытого с обеих сторон цилиндра имеется подвижный поршень. С одной стороны поршня в цилиндре находится газ, массой М, с дугой стороны этот же газ, массой 2М. Температура в обеих частях

Подробнее

ЗАДАЧИ К ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ 6

ЗАДАЧИ К ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ 6 ЗАДАЧИ К ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ 6 1. Газ массой 10 г расширяется изотермически от объема V1 до объема 2 V1. Работа расширения газа 900 Дж. Определить наиболее вероятную скорость молекул газа.

Подробнее

Индивидуальное. задание N 7

Индивидуальное. задание N 7 Индивидуальное задание N 7 1.1. Два сосуда одинакового объема содержат кислород. В одном сосуде давление Р 1 =2 МПа и температура Т 1 =800 К, в другом Р 2 =2,5 МПа, Т 2 =200 К. Сосуды соединили трубкой

Подробнее

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 5. МКТ. II закон термодинамики

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 5. МКТ. II закон термодинамики ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 5 МКТ. II закон термодинамики Вариант 1 1. Плотность некоторого газа ρ = 3 10 3 кг/м 3. Найти давление Р газа, которое он оказывает на стенки сосуда, если средняя квадратичная скорость

Подробнее

ЧАСТЬ II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

ЧАСТЬ II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСИС» Рахштадт Ю.А. ФИЗИКА Учебное пособие для абитуриентов ЧАСТЬ II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Москва 05 год ЧАСТЬ II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ

Подробнее

Общие требования к выполнению домашнего задания по курсу физики

Общие требования к выполнению домашнего задания по курсу физики Общие требования к выполнению домашнего задания по курсу физики Домашние задания выполняются в тетради или на сброшюрованных листах формата А4. На обложке (или на титульном листе) поместите следующую таблицу:

Подробнее

Министерство образования Российской Федерации. Уральский государственный технический университет - УПИ

Министерство образования Российской Федерации. Уральский государственный технический университет - УПИ Министерство образования Российской Федерации Уральский государственный технический университет - УПИ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА СТАТИСТИКА МАКСВЕЛЛА-БОЛЬЦМАНА для студентов всех форм

Подробнее

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2 ВАРИАНТ 1

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2 ВАРИАНТ 1 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2 ВАРИАНТ 1 1. В закрытом сосуде объемом 20 л содержатся водород массой 6 г и гелий массой 12 г. Определить: 1) давление; 2) молярную массу газовой смеси в сосуде, если температура смеси

Подробнее

Занятие 8 Тема: Второе начало термодинамики. Цель: Циклические процессы с газом. Цикл Карно, его к.п.д. Энтропия. Краткая теория

Занятие 8 Тема: Второе начало термодинамики. Цель: Циклические процессы с газом. Цикл Карно, его к.п.д. Энтропия. Краткая теория Занятие 8 Тема: Второе начало термодинамики Цель: Циклические процессы с газом Цикл Карно, его кпд Энтропия Краткая теория Циклический процесс - процесс, при котором начальное и конечное состояния газа

Подробнее

Примеры решения задач.

Примеры решения задач. Примеры решения задач Пример 6 Один конец тонкого однородного стержня длиной жестко закреплен на поверхности однородного шара так, что центры масс стержня и шара, а также точка крепления находятся на одной

Подробнее

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Подробнее

Контрольная работа по дисциплине Машиноведение (Теплотехника)

Контрольная работа по дисциплине Машиноведение (Теплотехника) Контрольная работа по дисциплине Машиноведение (Теплотехника) Таблица выбора варианта Вариант контрольной работы выбирается на пересечении строки с первой буквой фамилии и столбца с последней цифрой номера

Подробнее

5. Молекулярная физика и термодинамика. Тепловые превращения.

5. Молекулярная физика и термодинамика. Тепловые превращения. 5. Молекулярная физика и термодинамика. Тепловые превращения. 005 1. Определить плотность газа массой 0 кг, заполняющего шар объёмом 10м 3. А) 00кг/м 3. В) 0,5 кг/м 3 С) кг/м 3 D) 10кг/м 3 E) 0кг/м 3.

Подробнее

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА. Лекция 12 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА. Лекция 12 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Лекция 12 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА Термины и понятия Абсолютная температура газа Вакуум Длина свободного пробега Законы идеального газа Идеальный газ Изобара Изобарический

Подробнее

1. Термический коэффициент полезного действия (КПД) цикла равен. η). (1)

1. Термический коэффициент полезного действия (КПД) цикла равен. η). (1) .9. Примеры применения второго начала термодинамики Пример. огда газ в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большим запасом внутренней энергии: в момент проскакивания электрической искры или

Подробнее

БЛОК 4 «МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ».

БЛОК 4 «МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ». БЛОК 4 «МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ». Основные положения МКТ (молекулярно-кинетической теории): Все тела состоят из молекул; Молекулы движутся (беспорядочно, хаотически броуновское движение); Молекулы

Подробнее

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ КРАТКАЯ ТЕОРИЯ Термодинамика это наука, изучающая условия превращения различных видов энергии в тепловую и обратно, а также количественные соотношения, наблюдаемые при этом

Подробнее

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра физики. ТЕРМОДИНАМИКА (Часть 2) ТЕРМОДИНАМИКА (Часть 2)

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра физики. ТЕРМОДИНАМИКА (Часть 2) ТЕРМОДИНАМИКА (Часть 2) ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра

Подробнее

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра физики МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра физики МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра

Подробнее

КР-2 / Вариант 1. КР-2 / Вариант 2. КР-2 / Вариант 3. КР-2 / Вариант 4. КР-2 / Вариант 5.

КР-2 / Вариант 1. КР-2 / Вариант 2. КР-2 / Вариант 3. КР-2 / Вариант 4. КР-2 / Вариант 5. КР-2 / Вариант 1. 1. В K-системе отсчета частица, движущаяся со скоростью 0,99 c, пролетела от места своего рождения до точки распада расстояние 2 км. Определить собственное время жизни этой частицы. 2.

Подробнее

Задачи для зачетной контрольной работы Молекулярная физика

Задачи для зачетной контрольной работы Молекулярная физика Задачи для зачетной контрольной работы Молекулярная физика 1. Идеальный газ находится в сосуде достаточно большого объема при температуре T и давлении P. Оценить относительную флуктуацию σ m числа молекул

Подробнее

Глава 6 Основы термодинамики 29

Глава 6 Основы термодинамики 29 Глава 6 Основы термодинамики 9 Число степеней свободы молекулы Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул Внутренняя энергия U это энергия хаотического движения микрочастиц системы

Подробнее

Основные законы и формулы физики Молекулярная физика Молекулярно-кинетическая теория ( / 12) m 0 C 0 C = m N M r =.

Основные законы и формулы физики Молекулярная физика Молекулярно-кинетическая теория ( / 12) m 0 C 0 C = m N M r =. Молекулярная физика Молекулярно-кинетическая теория Молекулярно-кинетическая теория объясняет строение и свойства тел движением и взаимодействием атомов молекул и ионов из которых состоят тела. В основании

Подробнее

Министерство образования Российской Федерации ГОУ СПбГПУ Кафедра экспериментальной физики ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАНИЙ ПО ТЕМЕ

Министерство образования Российской Федерации ГОУ СПбГПУ Кафедра экспериментальной физики ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАНИЙ ПО ТЕМЕ Министерство образования Российской Федерации ГОУ СПбГПУ Кафедра экспериментальной физики ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАНИЙ ПО ТЕМЕ ТЕРМОДИНАМИКА Первое начало термодинамики Энтропия Циклические

Подробнее

Занятие 8. Термодинамика

Занятие 8. Термодинамика Занятие 8. Термодинамика Вариант 4... Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при повышении его температуры?. Увеличивается. Уменьшается. Не изменяется 4. Это не связанные величины 4... Давление

Подробнее

n концентрация (число частиц в единице объема) [n] = м средняя кинетическая энергия движения молекул [ E

n концентрация (число частиц в единице объема) [n] = м средняя кинетическая энергия движения молекул [ E «МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ». Основные положения МКТ (молекулярно-кинетической теории): Все тела состоят из молекул; Молекулы движутся (беспорядочно, хаотически броуновское движение); Молекулы взаимодействуют

Подробнее

Методические указания к выполнению контрольного задания 2 для студентов заочного факультета инженерно технических специальностей

Методические указания к выполнению контрольного задания 2 для студентов заочного факультета инженерно технических специальностей Министерство образования и науки Российской Федерации Архангельский государственный технический университет МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА Методические указания к выполнению контрольного задания для

Подробнее

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ТЕРМОДИНАМИКА

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ТЕРМОДИНАМИКА СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ТЕРМОДИНАМИКА Распределение Максвелла Начала термодинамики Цикл Карно Распределение Максвелла В газе, находящемся в состоянии равновесия, устанавливается некоторое стационарное, не

Подробнее

ГЛОССАРИЙ К УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

ГЛОССАРИЙ К УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ 1 ГЛОССАРИЙ К УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ ФИЗИКА направления подготовки 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» Профиль 1 «Технология машиностроения» ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ,

Подробнее

Задачи для зачетной контрольной работы, 2008 год. Молекулярная физика

Задачи для зачетной контрольной работы, 2008 год. Молекулярная физика Задачи для зачетной контрольной работы, 2008 год. Молекулярная физика 1. Идеальный газ находится в сосуде достаточно большого объема при температуре T и давлении P. Оценить относительную флуктуацию σ m

Подробнее

Основы термодинамики и молекулярной физики

Основы термодинамики и молекулярной физики Основы термодинамики и молекулярной физики 1 Первое начало термодинамики. Теплоемкость как функция термодинамического процесса. 3Уравнение Майера. 4 Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона. 5 Обратимые

Подробнее

Учитель: Горшкова Л.А. МБОУ СОШ 44 г. Сургут

Учитель: Горшкова Л.А. МБОУ СОШ 44 г. Сургут Учитель: Горшкова Л.А. МБОУ СОШ 44 г. Сургут Цель: повторение основных понятий, законов и формул ТЕРМОДИНАМИКИ в соответствии с кодификатором ЕГЭ 1. Тепловое равновесие и температура. 2. Внутренняя энергия.

Подробнее

Вариант 1. Р 0 = = 0,1 МПа. Найти число циклов, которые делает машина за 1 с, если показатель адиабаты = 1,3. Ответ: 4 цикла.

Вариант 1. Р 0 = = 0,1 МПа. Найти число циклов, которые делает машина за 1 с, если показатель адиабаты = 1,3. Ответ: 4 цикла. Вариант 1. 2.1. Современные вакуумные насосы позволяют получать давления Р = 4 10 15 атм. Считая, что газом является азот (при комнатной температуре), найти число его молекул в 1 см 3. Ответ: 1 10 5 см

Подробнее

Розрахункова робота з курсу Фізика. (розділи Механіка та Молекулярна фізика ) Частина 2. Молекулярна фізика

Розрахункова робота з курсу Фізика. (розділи Механіка та Молекулярна фізика ) Частина 2. Молекулярна фізика Розрахункова робота з курсу Фізика (розділи Механіка та Молекулярна фізика ) Частина 2. Молекулярна фізика Варіант Номери задач 1 201 211 221 231 241 251 261 271 2 202 212 222 232 242 252 262 272 3 203

Подробнее

v - среднее значение квадрата скорости

v - среднее значение квадрата скорости Теоретическая справка к лекции 3 Основы молекулярно-кинетической теории (МКТ) Газы принимают форму сосуда и полностью заполняют объѐм, ограниченный непроницаемыми для газа стенками Стремясь расшириться,

Подробнее

Итоговый тест, Машиноведение (Теплотехника)

Итоговый тест, Машиноведение (Теплотехника) Итоговый тест, Машиноведение (Теплотехника) 1. Идеальный газ отдал количество теплоты 300 Дж и при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 100 Дж. Работа, совершенная газом, равна 1) 400 Дж 2) 200

Подробнее

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2. Таблица вариантов задач

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2. Таблица вариантов задач КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2 Таблица вариантов задач Вариант Номера задач 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 209 214 224 232 244 260 264 275 204 220 227 238 243 254 261 278 207 217 221 236 249 251 268 278 202 218 225 235 246

Подробнее

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 4. МКТ. I закон термодинамики

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 4. МКТ. I закон термодинамики ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 4 МКТ. I закон термодинамики Вариант 1 1. В сосуде объемом 10 л находится 4 г гелия при температуре 17 С. Найти давление гелия. 2. В баллоне емкостью 0,05 м 3 находятся 0,12 Кмоль

Подробнее

Нурушева Марина Борисовна старший преподаватель кафедры физики 023 НИЯУ МИФИ

Нурушева Марина Борисовна старший преподаватель кафедры физики 023 НИЯУ МИФИ Лекция 4 Основные понятия и принципы молекулярно-кинетической теории. Газовые законы. Термодинамика. Работа газа в циклическом процессе. Тепловые двигатели. Цикл Карно Нурушева Марина Борисовна старший

Подробнее

ИДЗ_2 (СТО и МФиТ) / Вариант 1.

ИДЗ_2 (СТО и МФиТ) / Вариант 1. ИДЗ_2 (СТО и МФиТ) / Вариант 1. 1. В K-системе отсчета частица, движущаяся со скоростью 0,99 c, пролетела от места своего рождения до точки распада расстояние 2 км. Определить собственное время жизни этой

Подробнее

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ Сегодня среда, 9 июля 04 г. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ Лекция 4 Содержание лекции: *Обратимые и необратимые процессы *Число степеней свободы молекулы *Закон Больцмана *Первое начало термодинамики

Подробнее

ФИЗИКА Часть II Раздел II МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА

ФИЗИКА Часть II Раздел II МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики ФИЗИКА Часть II Раздел II МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА Методические

Подробнее

true_answer=4 true_answer=4 true_answer=1 true_answer=3

true_answer=4 true_answer=4 true_answer=1 true_answer=3 Красным цветом на рисунке изображена F(v) - плотность вероятности распределения молекул идеального газа по скоростям при некоторой температуре. Выберите правильный вариант изменения функции F(v) при нагревании

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра физики МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ФИЗИКЕ для студентов специальностей

Подробнее

Число атомов в ν количестве молей равно N=N A ν, где N A = моль -1 число Авогадро. Тогда концентрация равна. 3 м. 18 м.

Число атомов в ν количестве молей равно N=N A ν, где N A = моль -1 число Авогадро. Тогда концентрация равна. 3 м. 18 м. 07 Определить количество вещества ν водорода, заполняющего сосуд объемом V=3 л, если концентрация молекул газа в сосуде n = 18 м -3 V = 3л n = 18 м -3 ν =? Число атомов в ν количестве молей равно N=N A

Подробнее

Основные положения термодинамики

Основные положения термодинамики Основные положения термодинамики (по учебнику А.В.Грачева и др. Физика: 10 класс) Термодинамической системой называют совокупность очень большого числа частиц (сравнимого с числом Авогадро N A 6 10 3 (моль)

Подробнее

Определение отношения теплоемкостей С Р /C V для воздуха методом адиабатного расширения

Определение отношения теплоемкостей С Р /C V для воздуха методом адиабатного расширения МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) Определение отношения

Подробнее

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Содержание Первый закон термодинамики Всероссийская олимпиада школьников по физике................... Московская физическая олимпиада...........................

Подробнее

Лекция 4. Кинетическая теория идеальных газов. Давление и температура. Опытные законы идеального газа. Основное уравнение молекулярнокинетической

Лекция 4. Кинетическая теория идеальных газов. Давление и температура. Опытные законы идеального газа. Основное уравнение молекулярнокинетической Лекция 4 Кинетическая теория идеальных газов. Давление и температура. Опытные законы идеального газа. Основное уравнение молекулярнокинетической теории газов. Адиабатический процесс. Термодинамика Термодинамика

Подробнее

Основные законы и формулы

Основные законы и формулы 2.3. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ Основные законы и формулы Термодинамика исследует тепловые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел. Физическая система в термодинамике (её обычно называют термодинамической) представляет

Подробнее

УТВЕРЖДАЮ Декан ЕНМФ Ю.И. Тюрин 2005 г.

УТВЕРЖДАЮ Декан ЕНМФ Ю.И. Тюрин 2005 г. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» УТВЕРЖДАЮ Декан ЕНМФ ЮИ Тюрин 005 г МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ

Подробнее

Дидактическое пособие по теме «Термодинамика» учени 10 класса

Дидактическое пособие по теме «Термодинамика» учени 10 класса Задачи «Термодинамика» 1 Дидактическое пособие по теме «Термодинамика» учени 10 класса Тема I. Теплота и работа. Внутренняя энергия. Первое начало термодинамики При p = const (изобарный процесс) A p V,

Подробнее

Второе начало термодинамики

Второе начало термодинамики Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет УПИ Второе начало термодинамики Вопросы для программированного контроля по физике Екатеринбург 2006 УДК 533

Подробнее

/6. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты

/6. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты Термодинамические процессы, вычисление работы, количества теплоты, КПД 1. На диаграмме представлены изменения давления и объема идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или

Подробнее

Федеральное Агентство по образованию. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) ВВЕДЕНИЕ

Федеральное Агентство по образованию. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) ВВЕДЕНИЕ Федеральное Агентство по образованию Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой физики ЕМОкс 005 года ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ

Подробнее

Лекция 10 Изопроцессы. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Работа и теплота в изопроцессах.

Лекция 10 Изопроцессы. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Работа и теплота в изопроцессах. Лекция 10 Изопроцессы. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Работа и теплота в изопроцессах. Нурушева Марина Борисовна старший преподаватель кафедры физики 03 НИЯУ МИФИ Уравнение Менделеева

Подробнее

ТЕМА.

ТЕМА. ТЕМА Лекция 8. Работа газа в циклическом процессе. Тепловые двигатели. Цикл Карно. Матрончик Алексей Юрьевич кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей физики НИЯУ МИФИ, эксперт ГИА-11 по

Подробнее

Дистанционная подготовка Abitu.ru ФИЗИКА. Статья 10. Основные процессы и законы в термодинамике.

Дистанционная подготовка Abitu.ru ФИЗИКА. Статья 10. Основные процессы и законы в термодинамике. Дистанционная подготовка Abturu ФИЗИКА Статья Основные процессы и законы в термодинамике Теоретический материал В этой статье мы рассмотрим незамкнутые процессы с газом Пусть с газом проводят некоторый

Подробнее

Лекция 6. Автор: Сергей Евгеньевич Муравьев кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической ядерной физики НИЯУ МИФИ

Лекция 6. Автор: Сергей Евгеньевич Муравьев кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической ядерной физики НИЯУ МИФИ Лекция 6. Автор: Сергей Евгеньевич Муравьев кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической ядерной физики НИЯУ МИФИ Газовые законы Графическое представление тепловых процессов Каждая

Подробнее

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 1 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Основные положения и определения Два подхода к изучению вещества Вещество состоит из огромного числа микрочастиц - атомов и молекул Такие системы называют макросистемами

Подробнее

Дистанционная подготовка Abitu.ru ФИЗИКА. Статья 11. Тепловые машины.

Дистанционная подготовка Abitu.ru ФИЗИКА. Статья 11. Тепловые машины. Дистанционная подготовка bituru ФИЗИКА Статья Тепловые машины Теоретический материал В этой статье мы рассмотрим замкнутые процессы с газом Любой замкнутый процесс называется циклическим процессом или

Подробнее

Лекция 8. Автор: Муравьев Сергей Евгеньевич кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической ядерной физики НИЯУ МИФИ

Лекция 8. Автор: Муравьев Сергей Евгеньевич кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической ядерной физики НИЯУ МИФИ Лекция 8. Автор: Муравьев Сергей Евгеньевич кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической ядерной физики НИЯУ МИФИ Домашнее задание График зависимости давления идеального газа от его

Подробнее

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА. Физика. Федеральное агентство по образованию. Ухтинский государственный технический университет

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА. Физика. Федеральное агентство по образованию. Ухтинский государственный технический университет Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ухтинский государственный технический университет Физика МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Подробнее

Лекция 4. Основные положения молекулярнокинетической. вещества. Термодинамические системы. Энтропия.

Лекция 4. Основные положения молекулярнокинетической. вещества. Термодинамические системы. Энтропия. Лекция 4 Основные положения молекулярнокинетической теории строения вещества. Термодинамические системы. Энтропия. Все вещества состоят из атомов и молекул. Атом наименьшая структурная единица химического

Подробнее

Молекулярно-кинетическая теория

Молекулярно-кинетическая теория Оглавление 2 Молекулярно-кинетическая теория 2 21 Строение вещества Уравнение состояния 2 211 Пример количество атомов 2 212 Пример химический состав 2 213 Пример воздух в комнате 3 214 Пример воздушный

Подробнее

теории. Молекулярно кинетическая теория объясняет строение и свойства тел движением и взаимодействием атомом, молекул и ионов, из которых состоят

теории. Молекулярно кинетическая теория объясняет строение и свойства тел движением и взаимодействием атомом, молекул и ионов, из которых состоят Сафронов В.П. 1 ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ - 1 - ЧАСТЬ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ Глава 8 ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ 8.1. Основные понятия и определения Опытное

Подробнее

Контрольная работа по физике Термодинамика 10 класс. 1 вариант

Контрольная работа по физике Термодинамика 10 класс. 1 вариант 1 вариант 1. Чему равна внутренняя энергия 5 моль одноатомного газа при температуре 27 С? 2. При адиабатном расширении газ совершил работу 2 МДж. Чему равно изменение внутренней энергии газа? «Увеличилась

Подробнее

Лабораторная работа. Определение отношения теплоемкостей газа

Лабораторная работа. Определение отношения теплоемкостей газа Лабораторная работа Определение отношения теплоемкостей газа Цель работы: Найти величину отношения C P /C V для воздуха. Оборудование: Закрытый стеклянный баллон с двумя трубками и краном; манометр; ручной

Подробнее

ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ

ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ Лекция 8. Внутренняя энергия газа. Первый закон термодинамики. Работа газа в циклическом процессе. Тепловые двигатели

Подробнее

Вариант 4 1. Газ получил количество теплоты 300 Дж. Его внутренняя энергия увеличилась на 200 Дж. Чему равна работа, совершенная газом?

Вариант 4 1. Газ получил количество теплоты 300 Дж. Его внутренняя энергия увеличилась на 200 Дж. Чему равна работа, совершенная газом? Вариант 1 1. Одноатомный идеальный газ получил от нагревателя 2 кдж тепловой энергии. Какую. Работу он при этом совершил? (Процесс изобарический). 2. Для нагревания 1 кг неизвестного газа на 1 K при постоянном

Подробнее

Физика МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Физика МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) Физика МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Подробнее

С1.2. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится

С1.2. В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится С1.1. На полу лифта стоит теплоизолированный сосуд, открытый сверху. В сосуде под тяжелым подвижным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Изначально поршень находится в равновесии. Лифт начинает

Подробнее

Тепловые машины. И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru

Тепловые машины. И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Тепловые машины Напомним, что КПД цикла есть отношение работы за цикл к количеству теплоты, полученной в цикле от нагревателя: η = A Q н. При этом работа A есть

Подробнее

Определение отношения C p /C методом Клемана-Дезорма

Определение отношения C p /C методом Клемана-Дезорма Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского Кафедра общей физики Лаборатория молекулярной физики Лабораторная работа 6 Определение отношения C p /C методом V Клемана-Дезорма

Подробнее

Вариант До какой температуры охладится воздух, находящийся при температуре 0 0 С, если он расширяется адиабатически от объѐма V 1 до объѐма V 2?

Вариант До какой температуры охладится воздух, находящийся при температуре 0 0 С, если он расширяется адиабатически от объѐма V 1 до объѐма V 2? Вариант 1 1. До какой температуры охладится воздух, находящийся при температуре 0 0 С, если он расширяется адиабатически от объѐма V 1 до объѐма V 2? 2. Азот массой m 28 г адиабатически расширили в n 2

Подробнее

ТЕПЛОЕМКОСТЬ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

ТЕПЛОЕМКОСТЬ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Лекция 7 ТЕПЛОЕМКОСТЬ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Термины и понятия Возбудить Вымерзать Вращательная степень свободы Вращательный квант Высокая температура Дискретный ряд значений Классическая теория теплоемкости

Подробнее

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА. Часть А

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА. Часть А МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Кириллов А.М., учитель гимназии 44 г. Сочи (http://kirillandrey72.narod.ru/) Данная подборка тестов сделана на основе учебного пособия «Веретельник В.И., Сивов Ю.А.,

Подробнее

Министерство образования Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТ ЕТ Ф 503 ФИЗИКА

Министерство образования Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТ ЕТ Ф 503 ФИЗИКА Министерство образования Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТ ЕТ 53 2632 Ф 503 ФИЗИКА Методические указания для студентов ИДО (контрольная работа 2) НОВОСИБИРСК 2004

Подробнее

Лабораторная работа 151. Определение показателя адиабаты воздуха и расчет изменения энтропии в процессе теплообмена

Лабораторная работа 151. Определение показателя адиабаты воздуха и расчет изменения энтропии в процессе теплообмена Лабораторная работа 151 Определение показателя адиабаты воздуха и расчет изменения энтропии в процессе теплообмена Приборы и принадлежности: стеклянный баллон с двухходовым краном, насос, манометр, барометр,

Подробнее

ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА 2: МОЛЕКУЛЯРНАЯ (СТАТИСТИЧЕСКАЯ) ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА 2: МОЛЕКУЛЯРНАЯ (СТАТИСТИЧЕСКАЯ) ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА : МОЛЕКУЛЯРНАЯ (СТАТИСТИЧЕСКАЯ) ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Задание 1 На (Р,V)-диаграмме изображены два циклических процесса. Отношение работ A1/А, совершенных в этих циклах, равно...

Подробнее

ТЕМА.

ТЕМА. ТЕМА Лекция 7 Основные понятия и принципы молекулярно-кинетической теории. Газовые законы. Матрончик Алексей Юрьевич кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей физики НИЯУ МИФИ, эксперт

Подробнее

MODULE: ФИЗИКА (ТЕРМОДИНАМИКА_МОДУЛЬ 2)

MODULE: ФИЗИКА (ТЕРМОДИНАМИКА_МОДУЛЬ 2) Education Quality Assurance Centre Институт Группа ФИО MODULE: ФИЗИКА (ТЕРМОДИНАМИКА_МОДУЛЬ 2) Ответ Вопрос Базовый билет Нас 1 2 Броуновское движение это движение 1) молекул жидкости 3) мельчайших частиц

Подробнее

Теория: Молекулярная физика. Термодинамика

Теория: Молекулярная физика. Термодинамика Физико-технический факультет Теория: Молекулярная физика. Термодинамика Шимко Елена Анатольевна к.п.н., доцент кафедры общей и экспериментальной физики АлтГУ, председатель краевой предметной комиссии по

Подробнее

Лекция 2. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Политропные процессы. Внутренняя энергия.

Лекция 2. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Политропные процессы. Внутренняя энергия. Лекция 2 Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Политропные процессы Внутренняя энергия. Как известно, в механике различают кинетическую энергию движения тела как целого, потенциальную энергию тел

Подробнее