ЧАСТЬ II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "ЧАСТЬ II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА"

Транскрипт

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

2 ЧАСТЬ II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 5.МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ 5.. Характерные масштабы величин в МКТ. Газокинетические параметры. 5.. Основное уравнение МКТ. Барометрическая формула. Внутренняя энергия идеального газа. Примеры решения задач Домашнее задание. Молекулярно-кинетическая теория Домашнее задание. Барометрическая формула 6.ОСНОВЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ 6..Уравнения состояния идеального газа 6..Основные понятия термодинамики Примеры решения задач Домашнее задание. Уравнение состояния идеального газа Домашнее задание. Изохорический процесс Домашнее задание. Изобарический процесс Домашнее задание. Изотермический процесс Домашнее задание. Адиабатический процесс 7.КРУГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ (ЦИКЛЫ). КПД ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ 7.. Цикл тепловой машины. Работа цикла. КПД тепловой машины 7.. Цикл Карно Примеры решения задач Домашнее задание Круговые процессы (циклы). КПД тепловой машины. Цикл Карно.

3 5.МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ 5.. Характерные масштабы величин в МКТ. Газокинетические параметры. 5...Масса и размер молекул Массы атомов и молекул неорганических веществ составляют величины порядка 0 6 кг. Размер d атомов и неорганических молекул составляет величину порядка 0 0 м ( Å). Органические молекулы могут состоять из сотен атомов и имеют значительно большие по сравнению с неорганическими молекулами размеры и массу. 5...Количество вещества Макроскопическая система должна содержать число частиц, сравнимое с числом Авогадро, чтобы ее можно было рассматривать в рамках статистической физики. Числом Авогадро называется число атомов, содержащихся в граммах углерода, N A 6,0 0. (5.) Отношение числа молекул N в макрообъекте к числу Авогадро N А называют количеством вещества: N N. (5.) A В качестве единицы количества вещества используется моль, т.е. количество вещества, которое содержит столько же частиц (атомов, молекул), сколько атомов содержится в граммах углерода. Поэтому размерность числа Авогадро моль. Масса одного моля вещества называется молярной массой. Молярная масса связана с массой одной (N = ) молекулы m 0 соотношением m0 N А (5.) и измеряется в кг/моль. Если m масса всего вещества, то количество вещества в молях равно m. (5.4) Объем одного моля газа ( ) при нормальных условиях составляет,4 0 м. Поэтому число молей газа, содержащихся в объеме, можно записать и так:. Давление Р 0 =,0 0 5 Па; температура Т 0 = 7 К.

4 5...Расстояние между молекулами в газах, жидкостях и твердых телах Это расстояние можно оценить, зная плотность вещества и молярную массу. Концентрация n число частиц в единице объема, связана с плотностью, молярной массой и числом Авогадро соотношением где плотность вещества, n N А, (5.5) m. Величина, обратная концентрации, / n 0, есть объем, приходящийся на одну частицу, а расстояние между частицами a 0, таким образом, расстояние между частицами a. (5.6) N А 5..4.Газокинетические параметры Средняя длина свободного пробега среднее расстояние, пробегаемое молекулой газа между двумя последовательными столкновениями, определяется формулой. (5.7) n В этой формуле величина d площадь эффективного поперечного сечения соударения молекул. Принято считать, что рассматриваемая молекула столкнется только с теми молекулами, центры которых лежат в цилиндре, площадь основания которого имеет радиус d, равный удвоенному радиусу молекулы (рис. 5.). d 4 d D d Рис. 5.. К определению понятия эффективного поперечного сечения молекулы При нормальных условиях (см. пример 5.4) ~ м, т.е. длина свободного пробега значительно больше расстояния между молекулами.

5 Среднее время свободного пробега время между двумя последовательными столкновениями зависит от средней скорости v молекул и :. (5.8) v Среднее число столкновений одной молекулы в единицу времени z /. (5.9) Основное уравнение МКТ. Барометрическая формула. Внутренняя энергия идеального газа. 5...Основное уравнение МКТ: Р n кин nkt.(5.0) Среднее значение кинетической энергии одной молекулы равно кин v m 0 kt, (5.) поскольку средняя квадратичная скорость молекулы равна v ср.кв kt RT v m (5.) Барометрическая формула Атмосферное давление на высоте h обусловлено весом вышележащих слоев газа. Если температура воздуха Т и ускорение свободного падения g не меняются с высотой, то давление воздуха Р на высоте h, отсчитанной от некоторого уровня, принятого за начальный, связано с давлением Р 0 на этом начальном уровне экспоненциальной зависимостью: gh P P0 exp. (5.) RT Формула (.) носит название барометрической формулы. Она справедлива на высотах до км для изотермической атмосферы.

6 Из этой формулы следует, что давление убывает с высотой тем быстрее, чем тяжелее газ (чем больше его молярная масса ) и чем ниже температура Т. На рис. 5.9 изображены две кривые, описываемые уравнением вида (5.5), которые можно трактовать либо как соответствующие разным (при одинаковой температуре Т), либо как отвечающие разным Т (при одинаковой молярной массе ). 6 P P 0 T T > T 0 h Рис... Давление газа на различных высотах над Землей 5...Число степеней свободы молекулы Формула (.) определяет только энергию поступательного движения молекулы. Такой средней кинетической энергией обладают молекулы одноатомного газа. Числом степеней свободы молекулы называется количество независимых координат, с помощью которых может быть однозначно задано положение молекулы в пространстве. Для одноатомной молекулы число степеней свободы i =, это поступательные степени свободы i пост, так как молекула рассматривается как материальная точка. В этом случае достаточно задать, например, три координаты точки относительно некоторой системы координат. Поступательными степенями свободы в пространстве обладают любые молекулы. Если молекула многоатомная, но атомы в молекуле не могут смещаться друг относительно друга (молекулы с жесткой связью), то необходимо задать дополнительно еще две или три координаты, чтобы определить ориентацию молекулы в пространстве (например, задать углы, которые образует молекула с осями координат),

7 эти степени свободы называются вращательными i вращ. Для двухатомной молекулы i вращ =, для многоатомной нелинейной молекулы i вращ = Внутренняя энергия идеального газа Внутренняя энергия идеального газа равна суммарной кинетической энергии движения молекул: U N. (5.4) кин Внутренняя энергия одного моля U мол идеального газа ( = ) равна Uмол ktn A iпост iвращ i RT iпост iвращ RT. (5.5) Внутренняя энергия произвольного количества газа массы m определится по формуле i m U ktn RT i пост i вращ. (5.6) Из (5.6) следует, что внутренняя энергия идеального газа является функцией только температуры газа. Таким образом, U функция состояния газа, зависящая только от параметров газа в данном состоянии и независящая от способа, каким газ был приведен в это состояние. Примеры решения задач Пример 5.. Найдите число атомов N и их концентрацию n в медной монете массой m = 5 г. Оцените размер d атома меди. Плотность меди = 8600 кг/м. Решение Число атомов меди N найдем по формуле m N N A, () где молярная масса меди, которую определим по таблице Менделеева (~ относительная атомная масса). Концентрацию n найдем по формуле (5.5). Поскольку в твердых телах атомы плотно примыкают друг к другу, размер атома d примерно равен расстоянию между атомами, следовательно d. () n Проверим размерность величины d: N m кг моль N A кг моль

8 N A кг моль м моль n м d м n = м Представим размерность исходных данных задачи в системе СИ и проведем расчет: т = 5 г = 5 0 кг, = 8600 кг/м, = 64 0 кг/моль. 50 6,0 0 N 4, ,0 0 n 8,0 м 640 d 8,0 0 0,5 0 м 8 8. ; ; 8 Пример 5.. Найдите молярную массу газовой смеси, состоящей из одной части (по массе) водорода и восьми частей кислорода. Решение Обозначим массы водорода и кислорода m и m, молярные массы соответственно и. Молярная масса смеси равна m m где количество смеси (в молях). Количество смеси равно m m, (), () тогда с учетом () для молярной массы получим выражение m m m m. () Учтем, что по условию m = 8m, тогда окончательно с учетом () получим следующее выражение для : 9 8 Проверим размерность молярной массы μ: 9 кг кг моль кг моль. = кг/моль. Представим размерность молярных масс в системе СИ и проведем расчет. 0 кг/моль, 0 кг/моль.

9 кг/моль Пример 5.. Найдите для кислорода при температуре Т = 00 К среднюю квадратичную скорость молекул. Решение Средняя квадратичная скорость может быть найдена по формуле Проведем расчет. v ср.кв kt RT v m 0 8,00 vср.кв 48 м/с. 0 Пример 5.4. При нормальных условиях (давление Р = 0, кпа температура Т = 00 К) найдите концентрацию n молекул воздуха, плотность воздуха, среднее расстояние l между молекулами и среднюю длину свободного пробега молекул. Молярная масса воздуха 9 0 кг/моль, средний диаметр молекул d 0, нм. Решение Концентрацию молекул найдем из основного уравнения МКТ (.0). Тогда P n. () kt Плотность воздуха получим, умножив концентрацию на массу одной молекулы, которую можно найти, зная молярную массу воздуха: n. () N A Среднее расстояние между молекулами равно. () n Средняя длина свободного пробега равна d n Проверим размерность искомых величин. n P Па К Н =м kt Дж К м Н м N A кг моль мольм. (4), кг м n,

10 м =м, n м = м. d n м Представим размерность исходных данных задачи в системе СИ и проведем расчет 5 0 при Р,0 0 Па, Т 7 К, d 0 м : 5,0 0 n,7 0 м, ,70, кг/м, 60 9,0 м, 5, ,40 м ,7 0, 0 Пример 5.5. Для газовой смеси, состоящей из кислорода массой m = г и гелия массой m = 8 г при температуре t = 7 С, найдите внутреннюю энергию U. Решение Кислород двухатомный газ, при температуре t = 7 С колебательные степени свободы не возбуждаются, поэтому число степеней свободы для кислорода i = 5. Гелий одноатомный газ, число степеней свободы i =. Полная внутренняя энергия всего количества смеси равна: m U RT 5 m. () Проверим размерность внутренней энергии: U m m Дж К кг моль RT 5 Дж. моль К кг Представим размерность данных задачи в системе СИ и проведем расчет: m = г = 0 кг, m = 8 г = 8 0 кг, Т = 7 С + 7 = 00 К, 8, U Дж 7,67 кдж Пример 5.6. Барометр в кабине летящего самолета все время показывает одинаковое давление Р = 79 кпа, благодаря чему летчик считает высоту h полета неизменной. Однако температура воздуха за бортом самолета изменилась с t = 5 С до t = С. Какую ошибку h в определении высоты допустил летчик? Давление Р 0 у поверхности Земли считайте нормальным. Решение Для решения задачи воспользуемся барометрической формулой (.).

11 Барометр может показывать неизменное давление Р при различных температурах t и t за бортом только в том случае, если самолет находится не на высоте h (которую летчик считает неизменной), а на некоторой другой высоте h. Запишем барометрическую формулу для этих двух случаев: gh gh P P0 exp ; P P0 exp, RT RT где Т и Т значения температуры по шкале Кельвина. Найдем отношение Р0 Р и обе части полученных равенств прологарифмируем: Р gh Р gh Р RT Р RT 0 0 ln ; ln. () () Из полученных соотношений () выразим высоты h и h и найдем их разность: R P0 h h h ln T T. g P Подставим в выражение () значения физических величин и получим h = 8,5м. Знак «минус» означает, что h h и, следовательно, самолет снизился на 8,5 м по сравнению с предполагаемой высотой. () Домашнее задание Молекулярно-кинетическая теория 5.. В сосуде вместимостью л находятся 0, моля кислорода. Определите плотность газа. 5.. В сосуде вместимостью 5 л находится кислород, концентрация молекул которого равна 9,4 0 м. Определите массу газа. 5.. В колбе вместимостью 00 см содержится некоторый газ при температуре 00 К. На сколько понизится давление газа в колбе, если вследствие утечки из колбы выйдет 0 0 молекул? Определите число молей азота массой 0, кг Определите вместимость сосуда, в котором находится газ, если концентрация 6 молекул равна,6 0 м, а общее их число равно, Определите давление идеального газа при температуре К. Примите концентрацию молекул равной 9 0 см.

12 Решить любые две задачи Выбрать правильный ответ 5., кг/м кг/м, г/м, кг/см, г/см 5. 0,5 0 - кг 0,5 0 - г 0,5 0 - мг 0,5 кг 0,5 0 - кг Па 44 Па 4,40 МПа 440 мпа 4,40 Па ,4 моль 7,4 кмоль 7,4 ммоль 74 ммоль 0,07,4 кмоль 5. 5, м., м., м., м., м Па 440 Па 44 мпа 44 кпа 44 МПа Барометрическая формула Пылинки, взвешенные в воздухе, имеют массу m 0 г. Во сколько раз уменьшится их концентрация n при увеличении высоты на воздуха T = 00 К. h =0 м? Температура 5.8. На сколько уменьшится атмосферное давление Р = 00 кпа при подъеме наблюдателя над поверхностью Земли на высоту h = 00 м? Считайте, что температура Т воздуха равна 90 К и не изменяется с высотой На какой высоте h над поверхностью Земли атмосферное давление вдвое меньше, чем на ее поверхности? Считайте, что температура Т воздуха равна 90 К и не изменяется с высотой 5.0. Барометр в кабине летящего вертолета показывает давление Р = 90 кпа. На какой высоте h летит вертолет, если на взлетной площадке барометр показывал давление P 0 = 00 кпа? Считать, что температура Т воздуха равна 90 К и не изменяется с высотой. Решить любые две задачи Выбрать правильный ответ 5.7 В, раз Не изменится В 0 0 раз В,9 0 9 раз В, раз Па 70 Па 70 Па 70 Па 70 Па м 5870 м 5870 м 5870 м 5870 м м 89 м 89 м 89 м 89 м

13 6.ОСНОВЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ 6..Уравнения состояния идеального газа В состоянии термодинамического равновесия все параметры макроскопической системы остаются неизменными сколь угодно долго при неизменных внешних условиях. Эксперимент показывает, что для данной массы любых газов, находящихся при одинаковых внешних условиях в состоянии равновесия, выполняется соотношение P P... const kt, (6.) N N где P,, N давление, объем и число молекул первого и второго газа соответственно, а k постоянная Больцмана, k,80 Дж/К. Полученное уравнение Клапейрона (6.) является справедливым, если давление газа не превышает нескольких атмосфер. За абсолютный нуль температуры принимается температура, при которой объем газа приближается к нулю при постоянном давлении газа. m Поскольку число частиц газа N N А, то уравнение (6.) принимает вид m P RT, (6.) где R универсальная газовая постоянная, R kn А 8, Дж моль К. Уравнение (6.4) носит название уравнения состояния идеального газа или уравнения Клапейрона Менделеева. Строго говоря, уравнение (6.) было записано Д.И. Менделеевым как обобщение уравнения Клапейрона (6.) и закона Авогадро, гласящего, что при нормальных условиях объем одного моля любого газа равен,4 л, P0 т. е. const 8, Дж /(К моль) T. 0 Законы и уравнения термодинамики идеального газа установлены в результате обобщения очень большого количества экспериментальных данных. Это такие законы и уравнения, как закон Бойля Мариотта: P const, (6.) если количество вещества и температура Т постоянны (изотермический процесс); закон Гей Люссака: const, T (6.4) если количество вещества и давление Р постоянны (изобарический процесс); закон Шарля:

14 P const, (6.5) T если количество вещества и объем постоянны (изохорический процесс). На рис представлены графики изотермических, изобарических и изохорических процессов соответственно. 4

15 5 P T T T 0 Рис. 6.. Изотермы идеального газа P P P 0 T T Рис. 6.. Изобары идеального газа T

16 6 P P P 0 T T T Рис. 6.. Изохоры идеального газа 6..Основные понятия термодинамики 6... Внутренняя энергия Внутренняя энергия как функция состояния однозначно определяется состоянием системы: каждому состоянию системы присуще только одно значение энергии. Изменение энергии при переходе системы из одного состояния в другое описывается соотношением U U U. (6.6) Внутренняя энергия U внутренний параметр термодинамической системы. Она может изменяться только при взаимодействии системы с внешними телами. 6...Работа идеального газа Работа силы давления F при бесконечно малом перемещении поршня Δl есть A F. Поскольку сила определяется как F = PS, где Р давление газа, S площадь поршня, то A PS. Так как произведение Sdl есть изменение объема d, то элементарная работа равна A P, (6.7) Полная работа графически может быть представлена площадью, ограниченной графиком процесса, отрезком на оси абсцисс и ординатами, соответствующими объемам и (заштрихованная площадь на рис. 6.4)

17 7 Рис Работа идеального газа в произвольном процессе Изобарический процесс (P = const) m A P RT Изохорический процесс Изотермический процесс 6... Теплота (6.8). (6.9) const : А = 0, так как 0. (6.0) A m RTln T const :. (6.) Количество энергии, переданное системой (системе) в процессе теплообмена, называют количеством теплоты, или теплотой Q. Теплота Q считается положительной, если она передается от внешних тел к системе, и отрицательной, если она передается от системы внешним телам Первое начало термодинамики Основу термодинамики составляют ее первые два начала. Первое начало устанавливает количественные соотношения, имеющие место при превращениях энергии из одних видов в другие. Второе начало определяет условия, при которых возможны эти превращения, т. е. определяет возможные направления протекания процессов. Первое начало термодинамики (закон сохранения энергии): количество тепла, сообщенное системе, идет на приращение внутренней энергии системы и на совершение работы над внешними телами: Q U A, (6.)

18 8 С точки зрения термодинамики существуют два принципиально различных взаимодействия системы с внешними телами и, следовательно, два способа изменения состояния. Первый способ совершение системой работы. Второй способ изменения состояния системы осуществление теплообмена между системой и внешними телами Теплоемкость идеального газа Теплоемкостью тела (системы) называют количество тепла, которое необходимо сообщить этому телу, чтобы увеличить его температуру на один кельвин: Размерность теплоемкости [C] = Дж К. Q C. (6.) dt Теплоемкость, отнесенная к единице массы вещества, называется удельной теплоемкостью (С уд ): C уд Q. (6.4) mdt Размерность удельной теплоемкости [С уд Дж ] =. К кг Теплоемкость, отнесенная к одному молю вещества, называется молярной теплоемкостью (C мол ): мол Q С. (6.5) dt Размерность молярной теплоемкости [C мол Дж ] =. К моль Между молярной и удельной теплоемкостями существует очевидное соотношение где молярная масса вещества. C мол = С уд, (6.6) Адиабатический процесс Адиабатический процесс осуществляется без теплообмена с внешней средой. Это значит, что система должна быть теплоизолирована, помещена в адиабатическую оболочку (оболочку абсолютно нетеплопроводную). Математически условие адиабатического процесса записывается в виде Q = 0. Первое начало термодинамики для адиабатического процесса принимает следующий вид:

19 9 U A. Это означает, что если система (газ) адиабатически сжимается (работа отрицательная), то внутренняя энергия системы увеличивается, повышается температура. Практически адиабатический процесс осуществляется при достаточно быстром сжатии или расширении, столь быстром, что за время протекания процесса изменением энергии в результате теплообмена можно пренебречь и считать, что Q = 0. Однако время протекания такого процесса почти всегда больше времени релаксации, поскольку в газе давление 6 достигает равновесного значения за время порядка 0 с; условие равновесности процесса практически всегда хорошо выполняется. Уравнение адиабатического процесса уравнения Пуассона: P, P (6.7) Работа идеального газа в политропических процессах Изобарический процесс (Р = сonst): (6.8) A Рd A Pd P d P. Изохорический процесс ( const) : А = 0, так как 0. (6.9) Изотермический процесс ( T const) : d m RT d m d m ln. (6.0) A P RT RT Адиабатический процесс i m m мол A RT C T T Первое начало термодинамики для изопроцессов Для изохорического процесса = const d = 0 δa = 0 δq = du = ν C мол dt, Q = ν C мол ΔT. (6.) Для изобарического процесса P = const δq = du+ δa = ν C мол dt + νrdt = νc мол dt, P Q = ν C мол ΔT. (6.) P

20 0 Для изотермического процесса T = const dt = 0 du = 0 δq = δa, Q = A = RT. (6.) ln Для адиабатического процесса δq = 0 δa = du, Примеры решения задач A U C T. (6.4) Пример 6.. Вычислите удельные теплоемкости неона и водорода при постоянных уд уд объеме ( С ) и давлении ( С Решение P ), принимая эти газы за идеальные. Удельные теплоемкости идеальных газов выражаются формулами (6.5), (6.7), (6.8). Для неона (одноатомный газ) i, 0 0 кг/моль. Подставив в указанные формулы значения i, и R, произведем вычисления: уд уд С = 64 Дж/(кг К); С =,04 кдж/(кг К). P Для водорода (двухатомный газ) i 5, 0 кг/моль. Расчеты по тем же формулам дают следующие значения удельных теплоемкостей водорода: уд С = 0,4 кдж/ кг К ; уд P С = 4,6 кдж/ кг К. Пример 6.. Определите количество теплоты, поглощаемой водородом массой т = 0, кг при нагревании его от температуры t = 0 C до температуры t = 00 С при постоянном давлении. Найдите также изменение внутренней энергии газа и совершаемую им работу. Решение Количество теплоты Q, поглощаемое газом при изобарическом нагревании, определяется по формуле уд, () P Q mс T где m масса нагреваемого газа; уд С удельная теплоемкость газа при постоянном давлении; P T изменение температуры газа.

21 Количество теплоты можно определить так: i R Q m T. () Произведем вычисления по формуле (6.74) и найдем Q = 9 кдж. Изменение внутренней энергии равно i m U RT. После подстановки в формулу (.6) численных значений величин и вычислений получим U = 08 кдж. Работу расширения газа определим по формуле, выражающей первое начало термодинамики: () A Q U. (4) Подставив в (.7) численные значения Q и U, найдем А = 8 кдж. Пример 6..Кислород занимает объем = м и находится под давлением P = 00 кпа. Газ нагрели сначала при постоянном давлении до объема = м, а затем при постоянном объеме до давления P = 500 кпа. Постройте график процесса и найдите: ) изменение U внутренней энергии газа; ) совершенную газом работу А; ) количество теплоты Q, переданное газу. Решение Построим график процесса (рис. 6.5). На графике точками,, обозначены состояния газа, характеризуемые параметрами P,, T, P,, T, P,, T.

22 P P P 0 Рис Изменение внутренней энергии газа при переходе его из состояния в состояние выражается формулой где мол то мол U = C ΔT, () C молярная теплоемкость газа при постоянном объеме; m масса газа; ΔT разность температур, соответствующих конечному и начальному состояниям, т. е. T T T. Так как C мол i R мол i m U C T RT T, (). () Температуры T и T выразим из уравнения Менделеева Клапейрона: T P P ; T. mr mr (4) С учетом (4) выражение () принимает вид i U P P. Подставим в (5) значения величин, учитывая, что для кислорода как двухатомного газа i = 5, и, произведя вычисления, получим U =,5 МДж. (5)

23 . Полная работа, совершаемая газом, равна А = A A, где A работа на участке - ; A работа на участке -. На участке - давление постоянно (P = const). Работа в этом случае выражается формулой A P P. На участке - объем газа не изменяется и, следовательно, работа газа на этом участке равна нулю ( A = 0). Таким образом, A = A P. (6) Подставив в формулу (6.8) числовые значения физических величин и произведя вычисления, получим А = 0,4 МДж.. Согласно первому началу термодинамики) количество теплоты Q, переданное газу, будет равно Домашнее задание Q = A U =,65 МДж. Уравнение состояния идеального газа 6.. В баллоне содержится газ при температуре 7 К. До какой температуры нужно нагреть газ, чтобы его давление увеличилось в два раза? 6.. В баллоне вместимостью 5 л находится водород при температуре 90 К. После того как часть водорода израсходована, давление в баллоне понизилось на 0,4 МПа. Определите массу израсходованного водорода. 6.. При нагревании идеального газа на К при постоянном давлении объем его увеличился на /50 первоначального объема. Найдите начальную температуру газа Какой объем занимает кмоль идеального газа при давлении МПа и температуре 400 К? Решить любую задачу Выбрать правильный ответ С 47, С 470 С 47 К 470 кк 6. 0,008 кг 0,08 кг 8 г 0,008 кг 80 г К 500 С 50 С 500 К,50 кк 6. 4, м,00 м, см м, м 6.5. Вычислите удельную теплоемкость C гелия.

24 6.6. Вычислите удельную теплоемкость C углекислого газа Вычислите удельную теплоемкость C Р водорода Вычислите удельную теплоемкость C P гелия Дж/(кг К) Дж/(кг К) 6.7, Дж/(кг К) 6.8 5,9 0 Дж/(кг К) Решить любую задачу Выбрать правильный ответ,,0 0, Дж/(кг К) МДж/(кг К) кдж/(кг К) ГДж/(кг К) 56,7 5,67 кдж/(кг К) 0,567 0,00567 Дж/(кг К) МДж/(кг К) ГДж/(кг К),45 0,45 0, кдж/(кг К) МДж/(кг К) ГДж/(кг К) мдж/(кг К) 5,9 5,9 0 5,9 ГДж/(кг К) 5,9 0 5 МДж/(кг К) кдж/(кг К) мдж/(кг К) Изохорический процесс Изопроцессы 6.9. Азот массой 5 кг нагрет изохорически на 50 К. Найдите совершенную газом работу Водород занимает объем 0 м при давлении 00 кпа. Газ нагрели при постоянном объеме до давления 00 кпа. Найдите количество тепла, сообщенное газу. Решить любую задачу Выбрать правильный ответ , Дж 5,56 0 кдж 5,56 МДж 0,556 ГДж Дж МДж кдж 0,5 ГДж Изобарический процесс 6.. Азот нагревался при постоянном давлении, причем ему было сообщено количество теплоты кдж. Найдите совершенную газом работу. 6.. Кислород при постоянном давлении 80 кпа нагревается, при этом его объем увеличивается от м до м. Определите количество тепла, сообщенное газу.

25 Решить любую задачу Выбрать правильный ответ 6.,5 0 4 Дж 6 0 Дж 6 0 кдж,5 МДж 0,05 ГДж 6.. 4, Дж, Дж 5, Дж 4,00 МДж 5,60 кдж 5 Изотермический процесс 6.. Какое количество теплоты выделится, если азот массой г, взятый при температуре 80 К под давлением 0, МПа, изотермически сжать до давления МПа? 6.4. Азот массой 00 г расширяется изотермически при температуре 80 К, причем объем газа удваивается. Найдите изменение внутренней энергии. Решить любую задачу Выбрать правильный ответ 6. 9 Дж,9 кдж 0,09 МДж 9, Дж ,6 0 4 Дж,6 0 6 мдж,6 0 кдж,6 ГДж Адиабатический процесс 65. Определите работу адиабатического расширения водорода массой 4 г, если температура газа понизилась на 0 К При адиабатическом расширении кислорода с начальной температурой 0 К внутренняя энергия уменьшилась на 8,4 кдж, а его объем увеличился на в 0 раз. Определите массу кислорода. Решить любую задачу Выбрать правильный ответ Дж 40 Дж 4,6 кдж 0,046 МДж 46 кдж 6.6 6,7 0 - кг 6,7 г 67 мг 6,7 0 - кг 6,7 0 - кг 7.КРУГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ (ЦИКЛЫ). КПД ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ 7.. Цикл тепловой машины. Работа цикла. КПД тепловой машины Особое место в термодинамике занимают круговые процессы (циклы), так как на их основе работают все тепловые машины.

26 Рассмотрим идеальный тепловой двигатель. Он состоит из трех основных частей (рис. 7.): рабочего тела (в идеальном тепловом двигателе это идеальный газ); нагревателя (тела, температура Т Н которого больше, чем температура рабочего тела); холодильника (тела, температура Т Х которого меньше, чем температура рабочего тела). 6 Рис. 7.. Идеальный тепловой двигатель Круговым процессом (циклом) называют такой процесс, в результате которого термодинамическая система возвращается в исходное состояние. На диаграммах состояния равновесные круговые процессы изображаются в виде замкнутых кривых. Рассмотрим произвольный (равновесный) круговой процесс, совершаемый идеальным газом (рис. 7.). Этот процесс можно разбить на два этапа: расширение (кривая а) и сжатие (кривая b). Рис. 7.. Произвольный круговой процесс Нагреватель сообщает газу в результате теплообмена некоторое количество теплоты, и газ нагревается до температуры Т н. При этом газ расширяется и совершает положительную работу А а, равную площади под кривой а (рис. 7.). Чтобы вернуть поршень в первоначальное состояние, приведем рабочее тело в тепловой контакт с телом, температура которого Т н меньше температуры газа

27 (например, просто с окружающей средой) и сожмем газ, газ при этом совершает отрицательную работу А b. Следовательно, за цикл газ совершает положительную работу, равную площади, ограниченной кривой аb (рис. 7.). Такой цикл называется циклом тепловой машины (теплового двигателя). 7 Рис. 7.. Работа газа в круговом процессе При этом нагреватель отдал рабочему телу количество теплоты Q Н ; холодильник получил количество теплоты Q Х ; двигатель совершил полезную работу. Термический коэффициент полезного действия теплового двигателя A Q Q полезн H X. (7.) QH QH Если бы можно было осуществить круговой процесс без контакта с окружающей средой, т.е. без контакта с телом, температура которого меньше температуры нагревателя, QX 0, то коэффициент полезного действия такой тепловой машины был бы равен единице. 7.. Цикл Карно В тепловом двигателе работу совершает газ в процессе расширения. Но этот процесс не может быть бесконечным. После расширения газ необходимо сжать, т.е. вернуть газ в исходное состояние. Следовательно, газ должен совершать круговой процесс. Рассмотрим цикл Карно с идеальным газом в качестве рабочего вещества. ) Для того чтобы газ в течение цикла совершил полезную работу необходимо, чтобы работа в процессе расширения была больше, чем в процессе сжатия. А это возможно лишь в том случае, когда во всех промежуточных точках давление (а следовательно, и температура) при сжатии меньше, чем при расширении.

28 ) Если рабочее тело идеальный газ, то процесс передачи тепла выгоднее провести при Т = const (изотермическое расширение). При этом U = 0 и Q Н = А. Кроме того, изотермический процесс единственный обратимый процесс. 8 QН 4 QХ 4 Т Н Т Т Х Н Т Т Х Т Н Х Нагреватель Холодильник Рис Работа теплового двигателя по циклу Карно ) Затем идеальный газ расширится адиабатически и при этом совершит дополнительную работу. При этом его температура уменьшится (так как сжимать газ необходимо при более низкой температуре). Затем газ возвратится в первоначальное состояние рис. 7.4: Изобразим на диаграмме P- цикл Карно (рис. 7.5). Он состоит из двух изотерм (- и -4) и двух адиабат (- и 4-), которые образуют криволинейный четырехугольник. P Q H, T H 4 Q, T X X Рис График цикла Карно

29 Термический коэффициент полезного действия идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно: 9 A Q Q T T Q Q T н х н х, (7.) н н н где Q н количество теплоты, полученной рабочим телом от нагревателя; Q х количество теплоты, переданное окружающей среде (холодильнику); T н температура нагревателя; T х температура холодильника. Первое начало термодинамики не запрещает строить такой тепловой двигатель вечный двигатель второго рода. Но многочисленные эксперименты показывают, что такой двигатель невозможен. И об этом говорит второе начало термодинамики. Второе начало термодинамики запрещает существование вечного двигателя второго рода, т.е. такого периодически действующего двигателя, который получал бы тепло от одного источника и превращал это тепло полностью в работу. Примеры решения задач Пример 7.. Идеальный двухатомный газ, содержащий количество вещества ν = l моль, находится под давлением P = 50 кпа и занимает объем = 0 л. Сначала газ изохорически нагревают до температуры Т = 400 К. Далее, изотермически расширяя, доводят его до первоначального давления. После этого путем изобарического сжатия возвращают газ в начальное состояние. Определите термический КПД (η) цикла. Решение Для наглядности построим сначала график цикла, который состоит из изохоры, изотермы и изобары. В координатах (Р, ) этот цикл имеет вид, представленный на рис..

30 0 Рис. Характерные точки цикла обозначим цифрами,,. Термический КПД любого цикла определяется уравнением Q Q A A A Q Q Q Q н х н н. () Заметим, что разность количества теплоты (Q н Q х ) равна работе А, совершаемой газом за цикл. Эта работа на графике в координатах (Р, ) (см. рис. ) соответствует площади цикла. Работа газа Работа над газом m A A A RT С учетом изобарического процесса : 0 ln. A P. поэтому T T T T,, T A P P. T ()

31 Рабочее вещество (газ) получает количество теплоты Q н на двух участках: Q на участке (изохорический процесс) и Q на участке (изотермический процесс). Таким образом, Q н Q Q. () Количество теплоты, полученное газом при изохорическом процессе, равно i m Q U U U R T T. (4) Температуру Т начального состояния газа найдем, воспользовавшись уравнением Клапейрона Менделеева: (5) T P / R. Подставив числовые значения и произведя вычисления, получим T 8, = 00 К. Количество теплоты, полученное газом при изотермическом процессе, равно m Q A RT ln RT ln /, (6) где объем, занимаемый газом при температуре Т и давлении Р (точка на графике). Термический КПД A Q T RT ln P A T Q i R T T RT ln /. (7) В полученном выражении (7) заменим отношение объемов ( / ), согласно закону Гей-Люссака, отношением температур ( / = T /T ): T T RTln P T T. T i R T T RT ln T (8)

32 Подставив в формулу (8) числовые значения ν, i, T, T, R и произведя вычисления, найдем , 400ln , ,58, , 400ln 00 Пример 7..Кислород занимает объем = м и находится под давлением P = 00 кпа. Газ нагрели сначала при постоянном давлении до объема = м, а затем при постоянном объеме до давления P = 500 кпа. Постройте график процесса и найдите: ) изменение U внутренней энергии газа; ) совершенную газом работу А; ) количество теплоты Q, переданное газу. Решение Построим график процесса (рис. ). На графике точками,, обозначены состояния газа, характеризуемые параметрами P,, T, P,, T, P,, T. P P P 0 Рис.. Изменение внутренней энергии газа при переходе его из состояния в состояние выражается формулой

33 где мол то мол U = C ΔT, () C молярная теплоемкость газа при постоянном объеме; m масса газа; ΔT разность температур, соответствующих конечному и начальному состояниям, т. е. T T T. Так как C мол i R мол i m U C T RT T, (). () Температуры T и T выразим из уравнения Менделеева Клапейрона: T P P ; T. mr mr (4) С учетом (4) выражение () принимает вид i U P P. Подставим в (5) значения величин, учитывая, что для кислорода как двухатомного газа i = 5, и, произведя вычисления, получим U =,5 МДж.. Полная работа, совершаемая газом, равна А = A A, где A работа на участке - ; A работа на участке -. На участке - давление постоянно (P = const). Работа в этом случае выражается формулой A P P. На участке - объем газа не изменяется и, следовательно, работа газа на этом участке равна нулю ( A = 0). Таким образом, (5) A = A P. (6) Подставив в формулу (6) числовые значения физических величин и произведя вычисления, получим А = 0,4 МДж.. Согласно первому началу термодинамики) количество теплоты Q, переданное газу, будет равно Q = A U =,65 МДж. Пример 7..Идеальный двухатомный газ, содержащий количество вещества = l моль, находится под давлением Р = 50 кпа и занимает объем 0 л. Сначала газ

34 изохорически нагревают до температуры Т = 400 К. Далее, изотермически расширяя, доводят его до первоначального давления. После этого путем изобарического сжатия возвращают газ в начальное состояние. Определите термический КПД ( ) цикла. Решение Для наглядности построим сначала график цикла, который состоит из изохоры, изотермы и изобары. В координатах (Р, ) этот цикл имеет вид, представленный на рис.. Характерные точки цикла обозначим цифрами,,. Термический КПД любого цикла определяется уравнением Q A A H Q A Х, () Q H Q H Q Q где Q Н количество теплоты, полученное газом за цикл от нагревателя; Q Х количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику. 4 P P Т T P 0 Рис. Заметим, что разность количеств теплоты (Q Н Q Х ) равна работе А, совершаемой газом за цикл. Эта работа на графике в координатах (Р, ) (рис. ) соответствует площади цикла.

35 Работа газа A A A 0 m RT ln. Работа над газом A P. С учетом изобраического процесса -: T T, () T T T поэтому A P P. T Рабочее вещество (газ) получает количество теплоты Q Н на двух участках: участке - (изохорический процесс) и Таким образом, Q Q Н Q Q. () 5 Q на на участке - (изотермический процесс). Количество теплоты, полученное газом при изохорическом процессе, равно Q U U i m U R T T. (4) Температуру T начального состояния газа найдем, воспользовавшись уравнением Клапейрона Менделеева: T P / R. (5) Подставив числовые значения и произведя вычисления, получим T 8, = 00 K. Количество теплоты, полученное газом при изотермическом процессе, равно m Q A RT ln RT ln /, где объем, занимаемый газом при температуре Т и давлении Р (точка на графике). T RT ln P A A T. (7) Q i Q RT T RT ln / В полученном выражении заменим отношение объемов /, согласно закону Гей-Люссака, отношением температур / T / T : (6)

36 6 T T RT n P T T. i T R T T RT ln T Подставив в (.) числовые значения ν, i, T, T, R и произведя вычисления, найдем , 400ln ,04.,5 8, , 400ln 00 Пример 7.4. Нагреватель тепловой машины, работающей по обратимому циклу Карно, имеет температуру t н = 00 С. Определите температуру Т х холодильника, если при получении от нагревателя количества теплоты Q н = l Дж машина совершает работу А = 0,4 Дж. Потерями на трение и теплоотдачу следует пренебречь. Решение Температуру холодильника найдем, используя выражение для термического КПД машины, работающей по циклу Карно, откуда (8) () T T. х н Термический КПД тепловой машины выражает отношение количества теплоты, которое превращено в механическую работу А, к количеству теплоты Q Н, которое получено рабочим телом тепловой машины из внешней среды (от нагревателя), т.е. После подстановки получим A Q. н (). () T T A Q х н н Подставляя численные значения и учитывая, что Т н = 47 К, после вычисления получаем Т х = 84 К. Домашнее задание

37 Круговые процессы (циклы). КПД тепловой машины Цикл Карно 7.. Идеальный газ, совершающий цикл Карно,получив от нагревателя количество теплоты 4, кдж, совершил работу 590 Дж. Найдите термический КПД этого цикла. Во сколько раз температура нагревателя больше температуры холодильника? 7.. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя в три раза больше температуры холодильника. Нагреватель передал газу количество теплоты 4 кдж. Какую работу совершил газ? 7.. Идеальный газ совершает цикл Карно. Работа изотермического расширения газа равна 5 Дж. Определите работу изотермического сжатия, если термический КПД цикла равен 0, Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя равна 470 К, температура холодильника равна 80 К. При изотермическом расширении газ совершает работу 00 Дж. Определите термический КПД цикла, а также количество теплоты, которое газ отдает холодильнику при изотермическом сжатии. Решить любые две задачи Выбрать правильный ответ 7.,6,6 Не изменится, 0,6 7.,8 0 4 Дж,8 0 5 Дж 0 4 Дж,8 0 кдж,8 МДж 7. 4 Дж 0,4 Дж 4 кдж 0,04 МДж 40 Дж ,6 Дж 60 Дж 0,596 кдж 0,00596 МДж 0,596 Дж 7


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 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

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

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 155 (New) ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА ПО МЕТОДУ КЛЕМАНА-ДЕЗОРМА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 155 (New) ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА ПО МЕТОДУ КЛЕМАНА-ДЕЗОРМА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 55 (New) ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ГАЗА ПО МЕТОДУ КЛЕМАНА-ДЕЗОРМА C C P Цель работы Целью работы является изучение изохорического и адиабатического процессов идеального газа

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

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

11.4 Число степеней свободы

11.4 Число степеней свободы Положение твердого тела определяется заданием 3-х координат его центра масс и любой, проходящей через него, плоскости. Ориентация такой плоскости задается вектором нормали, который имеет три проекции.

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

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

«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

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

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

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

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. Кафедра общей физики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. Кафедра общей физики МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра общей физики Кафедра общей физики Дисциплина: физика для студентов направлений 650900, 65400, 6500,

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ФИЗИКА: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ МОДУЛЬ 2

ФИЗИКА: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ МОДУЛЬ 2 ФИЗИКА: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ МОДУЛЬ Рабочая тетрадь для студентов, обучающихся по дистанционной технологии Екатеринбург 006 УДК 7:5 Составители ФА Сидоренко, ЗА Истомина,

Подробнее

Основы термодинамики и молекулярной физики

Основы термодинамики и молекулярной физики Основы термодинамики и молекулярной физики Термодинамический цикл. Цикл Карно. 3 Второй закон термодинамики. 4 Неравенство Клаузиуса. 5 Энтропия системы. Тепловая машина Циклически действующее устройство,

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

8. Тесты для самостоятельного решения (часть 1 заданий ЕГЭ)

8. Тесты для самостоятельного решения (часть 1 заданий ЕГЭ) 8. Тесты для самостоятельного решения (часть 1 заданий ЕГЭ) А8.1. Какой параметр x идеального газа можно определить по формуле x p ( E) =, где: p давление газа, E средняя кинетическая энергия поступательного

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

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

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

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

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

1. ТЕРМОДИНАМИКА (ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ)

1. ТЕРМОДИНАМИКА (ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ) ТЕПЛОФИЗИКА План лекции: 1. Термодинамика (основные положения и определения) 2. Внутренние параметры состояния (давление, температура, плотность). Уравнение состояния идеального газа 4. Понятие о термодинамическом

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

Лекция Внутренняя энергия идеального газа и количество теплоты

Лекция Внутренняя энергия идеального газа и количество теплоты Лекция Внутренняя энергия идеального газа и количество теплоты Внутренняя энергия U является одной из функций состояния термодинамической системы, рассматриваемых в термодинамике. С точки зрения кинетической

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

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

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

При температуре 250 K и давлении плотность газа равна Какова молярная масса этого газа? Ответ приведите в кг/моль с точностью до десятитысячных.

При температуре 250 K и давлении плотность газа равна Какова молярная масса этого газа? Ответ приведите в кг/моль с точностью до десятитысячных. Термодинамика и молекулярная физика 1. При температуре 250 K и давлении плотность газа равна Какова молярная масса этого газа? Ответ приведите в кг/моль с точностью до десятитысячных. 2. Воздух охлаждали

Подробнее

Студент: группа: Допуск Выполнение Защита C C. Q dt

Студент: группа: Допуск Выполнение Защита C C. Q dt профессор Сабылинский АВ Лабораторная работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ И ОБЪЁМЕ МЕТОДОМ КЛЕМАНА-ДЕЗОРМА Студент: группа: Допуск Выполнение Защита Цель работы:

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

РАБОТА, ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И ТЕПЛОТА. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

РАБОТА, ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И ТЕПЛОТА. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ Лекция 6 РАБОТА, ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И ТЕПЛОТА. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ Термины и понятия Гантельная модель Двухатомный Закон о распределении энергии Изопроцессы Одноатомный Перегородка Поршень Подвижный

Подробнее

Лекция 10. Основы термодинамики. [1] гл. 9, План лекции

Лекция 10. Основы термодинамики. [1] гл. 9, План лекции 63 Лекция Основы термодинамики [] гл 9 5-54 План лекции Основные понятия термодинамики Число степеней свободы молекулы Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы 3 Внутренняя энергия

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

ЗАДАЧИ К ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ 5

ЗАДАЧИ К ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ 5 ЗАДАЧИ К ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ 5 1. Воздушный пузырек на дне озера глубиной 16 м имеет объем 1,1 см 3 Температура на дне равна 5 С, а на поверхности 16 С. Определите объем пузырька в тот момент,

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 4. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная. Основные газовые законы.

ЛЕКЦИЯ 4. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная. Основные газовые законы. ЛЕКЦИЯ 4 Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная. Основные газовые законы. Уравнения, полученные на основе МКТ, позволяют найти соотношения, которые связывают между собой

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

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНЫХ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЁМЕ И ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНЫХ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЁМЕ И ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный

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

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

РАБОТА 2 ИЗУЧЕНИЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СЖАТИЯ И РАСШИРЕНИЯ ВОЗДУХА

РАБОТА 2 ИЗУЧЕНИЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СЖАТИЯ И РАСШИРЕНИЯ ВОЗДУХА РАБОТА 2 ИЗУЧЕНИЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СЖАТИЯ И РАСШИРЕНИЯ ВОЗДУХА Цель работы: проверить выполнение закона Бойля-Мариотта при изотермических процессах. Введение Термодинамика имеет дело с термодинамической

Подробнее

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА МЕТОДОМ КЛЕМАНА И ДЕЗОРМА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА МЕТОДОМ КЛЕМАНА И ДЕЗОРМА МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА МЕТОДОМ КЛЕМАНА И ДЕЗОРМА Методические

Подробнее

Дистанционная подготовка Abitu.ru ФИЗИКА. Статья 9. Модель идеального газа.

Дистанционная подготовка Abitu.ru ФИЗИКА. Статья 9. Модель идеального газа. Дистанционная подготовка bituru ФИЗИКА Статья 9 Модель идеального газа Теоретический материал В этой статье мы рассмотрим элементы молекулярно-кинетической теории (далее МКТ) Напомним основные формулы,

Подробнее

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ И ОБЪЁМЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЁМКОСТЕЙ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ И ОБЪЁМЕ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М В Ломоносова Физический факультет кафедра общей физики и физики конденсированного состояния Методическая разработка по общему физическому практикуму Лаб работа

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

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

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

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

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 Ю.И. Тюрин 005 г. ПЕРВОЕ

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

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

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА. Кафедра физики. Любутина Л.Г.

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА. Кафедра физики. Любутина Л.Г. РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА Кафедра физики Любутина Л.Г. 83к «ЦИКЛ КАРНО» (КОМПЬЮТЕРНЫЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКЕ) Лабораторная работа 83к ЦИКЛ

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

Основы молекулярно-кинетической теории

Основы молекулярно-кинетической теории Основы молекулярно-кинетической теории Молекулярная физика это раздел физики, изучающий строение и свойства вещества в различных агрегатных состояниях, исходя из молекулярно-кинетических представлений.

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 Термодинамика Внутренняя энергия Поскольку молекулы движутся, любое

Подробнее

Лекция 11. Кинетическая теория идеальных газов. Давление и температура. Опытные законы идеального газа.

Лекция 11. Кинетическая теория идеальных газов. Давление и температура. Опытные законы идеального газа. Лекция 11 Кинетическая теория идеальных газов. Давление и температура. Опытные законы идеального газа. Молекулярно - кинетическая теория раздел физики, изучающий свойства вещества на основе представлений

Подробнее

Дидактическое пособие по теме «Основные положения МКТ» учени 10 класса

Дидактическое пособие по теме «Основные положения МКТ» учени 10 класса Задачи «Основные положения МКТ» Дидактическое пособие по теме «Основные положения МКТ» учени класса Тема І. Основные положения МКТ вещества и их опытное обоснование. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ

Подробнее

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а 22-С ОПРЕДЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВЕЩЕСТВА И МАССЫ ВОЗДУХА В СОСУДЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 1.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а 22-С ОПРЕДЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВЕЩЕСТВА И МАССЫ ВОЗДУХА В СОСУДЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 1. Л а б о р а т о р н а я р а б о т а 22-С ОПРЕДЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВЕЩЕСТВА И МАССЫ ВОЗДУХА В СОСУДЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 1. ВВЕДЕНИЕ к.ф.-м.н. доц. Ю.А. Портнов; к.т.н. доц. С.Д. Леготин 1.1. Количество

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

r = 2,26 МДж/кг, плотность воды ρ в =10 3 кг/м 3, температура кипения воды t к = 100 С. Теплоемкостью кастрюли пренебречь.

r = 2,26 МДж/кг, плотность воды ρ в =10 3 кг/м 3, температура кипения воды t к = 100 С. Теплоемкостью кастрюли пренебречь. 2.1. В калориметре находился лед при температуре t 1 = -5 С. Какой была масса m 1 льда, если после добавления в калориметр т 2 = 4 кг воды, имеющей температуру t 2 = 20 С, и установления теплового равновесия

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