Коллоквиум по физике: «Молекулярная физика и термодинамика»

Транскрипт

1 Вариант Можно ли использовать статистические методы при изучении поведения микроскопических тел? Почему? 2. Может ли единичная молекула находиться в состоянии термодинамического равновесия? 3. Если известна масса газа, какие термодинамические параметры однозначно определяют его состояние? 4. Что можно сказать о распределении молекул газа по скоростям, если он находится в состоянии термодинамического равновесия? 5. Как отличаются графики распределения Больцмана для кислорода на южном полюсе земли и ее экваторе? 6. В каком направлении происходит перенос массы при диффузии? 7. Как называется закон сохранения энергии, применительно к термодинамическим процессам? 8. Как называется процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой? 9. В каком направлении может изменяться энтропия для замкнутой системы? 10. Что происходит с энтропией при переходе системы из менее вероятного состояния в более вероятную? 11. Идеальный газ находится под поршнем объемом 10 дм 3 при давлении 10 5 Па. Каким будет давление газа после расширения до 50 дм 3 при постоянной температуре?

2 Вариант Можно ли использовать статистические методы при изучении поведения макроскопических тел? Почему? 2. Как меняется с течением времени состояние термодинамического равновесия? 3. Какие параметры входят в уравнение состояния произвольного газа и как они связаны? 4. Как меняется распределение Максвелла в быстро нагреваемом газе? 5. Пусть газ находится под действием внешнего потенциального поля. В области каких потенциальных энергий давление газа будет выше? 6. Что является причиной внутреннего трения? 7. Сформулируйте 1-е начало термодинамики. 8. Приведите пример адиабатического процесса. 9. В каком направлении может применяться энтропия для незамкнутой системы? 10. Сформулируйте следствия из 2-го начала термодинамики. 11. Идеальный газ массой 10 г занимает объем 50 см 3 при температуре 20 С. Чему будет равен объем этого газа при температуре 200 ºС, если давление не изменилось?

3 Вариант На чем основаны статистические методы, используемые в молекулярной физике? 2. Для какого газа считается, что собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда? 3. Как называется уравнение состояния идеального газа? 4. Какой закон описывается функцией распределения молекул по скоростям? 5. Что называется длиной свободного пробега? 6. Как и во сколько раз изменится динамическая вязкость, если плотность газа возрастет в 2 раза? 7. В каких единицах измеряется внутренняя энергия? 8. За счет чего выполняется работа при адиабатическом процессе? 9. Сформулируйте неравенство Клаузиуса. 10. Почему невозможна тепловая смерть вселенной? 11. Давление идеального газа массой 100 г при температуре 20 ºС составляет 1000 Па. Чему будет равно давление этого газа при температуре 200 ºС, если его объем не изменился?

4 Вариант Чем определяются свойства макроскопической системы? 2. Для какого газа считается, что между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия? 3. В каких единицах измеряется молярная масса? 4. Расставьте в порядке убывания величины: среднеквадратичную наиболее вероятную и среднюю скорость молекул газа, находящегося в состоянии равновесия. 5. Если концентрация молекул газа увеличилась в 2 раза, то во сколько раз изменяется длина свободного пробега? 6. Что такое внутренняя энергия системы? 7. Что такое равновесный процесс? 8. Напишите уравнение Пуассона. 9. Зависит ли изменение энтропии идеального газа от вида процесса перехода из одного состояния в другое? 10. Чему равна энтропия при 0 Кельвина? 11. Давление смеси азота и кислорода составляет 10 кпа. Парциальное давление азота равно 8 кпа. Чему равно парциальное давление кислорода?

5 Вариант Можем ли мы, рассматривая единичную молекулу, определить ее температуру? 2. Для какого газа считается, что столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие? 3. В каких единицах измеряется количество вещества? 4. Чему равна площадь, ограниченная кривой распределения Максвелла и осью абсцисс? 5. Если концентрация молекул газа увеличилась в 2 раза, то во сколько раз и как изменяется среднее число столкновения молекул? 6. Какие типы энергий не входят в понятие внутренней? 7. Какой из известных Вам реальных термодинамических процессов является равновесным? 8. Как изменится температура газа при его адиабатическом сжатии? 9. Чему равна энтропия системы тел? 10. Чему равна теплоемкость при 0 Кельвина? 11. Идеальный газ имеет давление 10 5 Па при температуре 20 ºС. Чему равна концентрация его молекул?

6 Вариант Какой раздел физики рассматривает процессы перехода между термодинамическими состояниями? 2. Сформулируйте закон Бойля-Мариотта. 3. В каких единицах измеряется концентрация молекул? 4. С какой вероятностью молекула газа, имеющая некоторую скорость в диапазоне от нуля до, окажется выше кривой распределения Максвелла? 5. Давление газа уменьшилось в 2 раза, во сколько раз и как изменится длина свободного пробега? 6. Что является однозначной функцией термодинамической системы, не зависящей от путей ее перехода из одного состояния в другое? 7. Как вычислить работу газа против внешних сил при его нагреве? 8. Какие процессы называются политропными? 9. В каком направлении может изменяться энтропия незамкнутой системы 10. Что такое вечный двигатель 2-го рода? 11. Азот имеет температуру 500 ºС. Чему равна среднеквадратичная скорость поступательного движения его молекул?

7 Вариант В чем отличие термодинамического подхода от статистического? 2. Сформулируйте закон Гей-Люссака. 3. Если давление идеального газа увеличилось в 2 раза, насколько изменится его плотность? 4. Что такое наиболее вероятная скорость молекулы? 5. Обратимы ли, с точки зрения термодинамики, процессы теплопроводности и диффузии? 6. Дайте определение понятию «число степеней свободы». 7. Что такое удельная теплоемкость? 8. Показатель политропы n>1. Нагревается или охлаждается идеальный газ при сжатии? 9. Дайте определение термодинамической вероятности состояния системы. 10. Сформулируйте теорему Карно. 11. Смесь азота, кислорода и водорода имеет температуру 300 ºС. Чему равна средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул смеси.

8 Вариант Как соотносятся молекулярно-кинетическая теория и термодинамика? 2. Как меняется давление идеального газа при изобарном процессе? 3. Что такое число Лошмидта? 4. Как изменяется кривая распределения Максвелла при повышении температуры? 5. Какой процесс описывает закон Фурье? 6. Каково максимальное число степеней свободы для молекул идеального газа? 7. Что такое молярная теплоемкость? 8. Что такое приведенное количество теплоты? 9. Может ли термодинамическая вероятность быть больше 1? 10. Из каких изопроцессов состоит цикл Карно? 11. Наиболее вероятная скорость молекул азота равна 100 м/с. Чему равна температура газа?

9 Вариант Приведите пример физической величины, характеризующей состояние термодинамического равновесия макроскопической системы? 2. Как меняется объем идеального газа при изохорном процессе? 3. Какая скорость характеризует всю совокупность молекул газа? 4. Чему равна средняя скорость поступательного движения молекул газа? 5. В каком направлении переносится энергия при теплопроводности? 6. Сформулируйте закон Больцмана. 7. Во сколько раз больше теплоемкость при постоянном объеме азота по сравнению с аргоном, если их считать идеальными газами? 8. Какой процесс называется обратимым? 9. Сформулируйте связь энтропии системы и термодинамической вероятности (формула). 10. В чем заключается принцип действия тепловых насосов? 11. Средняя скорость молекул водорода равна 1000 км/час. Чему равна температура газа?

10 Вариант Какие температурные шкалы Вы знаете? 2. Сформулируйте закон Авогадро. 3. Как найти среднеквадратичную скорость молекул газа, если известны их температура и молекулярная масса? 4. Какие факторы определяют уменьшение давления газа с высотой в атмосфере земли? 5. После закачки газа в баллон под давлением его плотность увеличилась в 3 раза. Как и на сколько изменится его теплопроводность? 6. Чему равна средняя энергия молекулы кислорода, если считать его идеальным газом? 7. Во сколько раз больше теплоемкость при постоянном давлении азота по сравнению с аргоном, если их считать идеальными газами? 8. Чему равно количество теплоты, сообщаемое телом в обратимом круговом процессе? 9. Дайте статистическое толкование энтропии. 10. Какие силы учитывают при рассмотрении реальных газов? 11. Средняя длина свободного пробега молекул гелия (диаметр молекулы составляет 10-9 м) равна 1 мкм. Чему равна концентрация молекул газа?

11 Вариант Если на уличном градуснике 30º, чему равна термодинамическая температура? 2. Если 10 молей водорода и 10 молей азота находятся при одинаковых температуре и давлении, какой из газов занимает больший объем? 3. Какой термодинамический параметр нужно знать, чтобы вычислить среднюю кинетическую энергию поступательного движения идеального газа? 4. Как влияет тяготение земли на распределения молекул в ее атмосфере? 5. Что является необходимым условием возникновения диффузии? 6. Чему равна средняя энергия молекулы озона, если считать его идеальным газом? 7. В результате какого процесса газ при нагреве не совершает работу над внешними телами? 8. Чему равно изменение энтропии обратимого процесса? 9. В каком термодинамическом состоянии энтропия максимальна? 10. Отличие реальных газов от идеальных. 11. В сосуде объемом 10 л находится озон. Через некоторое время все молекулы озона распались с образованием двухатомных молекул кислорода. Как и насколько изменится внутренняя энергия газа?

12 Вариант Как по Вашему, что такое реперные точки температурной шкалы? 2. В одном моле какого вещества содержится больше молекул железа или азота? 3. При каких условиях прекращается движение молекул газа? 4. Как называется формула, с помощью которой можно рассчитать высоту полета самолета, измерив давление за его бортом? 5. Какое явление описывает закон Фика? 6. Чему равна средняя энергия молекулы аргона, если считать его идеальным газом? 7. В чем состоит физический смысл молярной газовой постоянной? 8. Может ли быть равно нулю изменение энтропии при необратимом процессе? 9. Сформулируйте 2-е начало термодинамики. 10. Каков смысл поправок при выводе уравнений Ван-дер-Ваальса? 11. Как и насколько изменится теплоемкость смеси водорода и кислорода при постоянном объеме, если в результате ее нагрева все молекулы прореагируют с образованием водяного пара?

13 Вариант Как называется процесс, происходящий в термодинамической системе, связанный с изменением, например, температуры? 2. Изменится ли парциальное давление одного из газов смеси, если другие удалить из сосуда? 3. Мерой какой физической величины является термодинамическая температура? 4. Как отличаются графики распределения Больцмана для гелия и азота? 5. Почему сила запаха зависит от расстояния до его источника? 6. Чему равно число колебательных степеней свободы для молекул идеального газа? 7. В результате какого процесса газ совершает работу, а его внутренняя энергия не изменяется? 8. Возможен ли процесс, при котором теплота, взятая от нагревателя, полностью преобразуется в работу? 9. При каких процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия не убывает? 10. Какое уравнение лучше описывает поведение реальных газов: Ван-дер- Ваальса или Клапейрона-Менделеева? Почему? 11. Идеальный газ, расширяясь по изобарному процессу, увеличил свой первоначальный объем, равный 1 м 3, в 4 раза и совершил работу 30 кдж. Чему равно первоначальное давление газа?