Задачи по разделу «Тепловые процессы»

1. Найдите давление водорода в сосуде объемом 21 л, где находится 4 г водорода при температуре 30 ⁰С.

2. Определите число молекул, содержащихся в единице массы углекислого газа; найдите массу одной молекулы и для нормальных условий число молекул в 1 см³ газа, если плотность данного газа при нормальных условиях .

3. Определите массу кислорода, занимающего 200 м³при температуре 320 К и давлении Па. Найдите плотность кислорода при этих условиях.

4. Сколько степеней свободы имеет молекула, обладающая средней кинетической энергией теплового движения ^-21 Дж при температуре 6 ⁰С?

5. Чему равна полная средняя кинетическая энергия молекул и средняя кинетическая энергия поступательного движения при температуре 10^{3 0}С для одноатомных, двухатомных и многоатомных газов?

6. Найдите среднюю квадратичную скорость молекул газа, имеющего плотность 1, 9 кг/м³ при давлении 150 кПа.

7. Газ нагревается в открытом сосуде при нормальном атмосферном давлении от 30 ⁰С до 330 ⁰С. Насколько при этом изменится число молекул в единице объема?

8. Определите, каким числом степеней свободы обладают молекулы газа, если его удельная теплоемкость при постоянном давлении 980 Дж/кг , а молярная масса 35 кг/кмоль.

9. Определите молярную массу некоторого газа, если разность между удельными теплоемкостями при постоянном давлении и постоянном объеме равна 260 Дж/кг .

10. При нагревании газа на 24 ⁰С при постоянном давлении необходимо затратить 500 Дж тепла, а при охлаждении того же количества газа на 80 ⁰С при постоянном объеме выделяется 1000 Дж. Определите отношение теплоемкостей .

11. При температуре 17 ⁰С 5, 6 г окиси углерода (СО) находится под давлением 10⁵Н/м². После нагревания при постоянном давлении газ занял объем 5 дм³. Определите количество теплоты, полученной газом.

12. Закрытый баллон объемом 0, 9 м³ заполнен азотом под давлением 10⁶Н/м² при температуре 20 ⁰С. Газу сообщили 10³ кДж тепла. Определите температуру и давление газа в конце процесса.

13. В цилиндре диаметром d=45 см содержится V=0, 1 м³ двухатомного газа. Насколько следует увеличить нагрузку поршня при подводе 80 Дж тепла, чтобы поршень не пришел в движение?

14. При изобарическом расширении некоторой массы многоатомного газа, находящегося под давлением 10⁵Н/м², его внутренняя энергия изменилась на 5 кДж. Найдите увеличение объема газа.

15. Вес автомашины Р=35 кН, общее сопротивление движению составляет 0, 050 этой силы, КПД двигателя , удельная теплота сгорания бензина q= 10⁷ Дж/кг, плотность бензина . На сколько километров пути хватит данной автомашине 40 л бензина, (движение считать равномерным)?

16. Какое количество теплоты за сутки теряется через стены и окна в комнате с печным отоплением, если для поддержания в ней постоянной температуры воздуха потребовалось сжечь 11 кг угля? КПД печи равен 35%; удельная теплота сгорания угля q= 10⁷ Дж/кг.

17. Двигатель автомобиля потребляет 0, 3 кг бензина на 1 кВт энергии. Определите КПД двигателя.

18. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура нагревателя в 3 раза выше абсолютной температуры холодильника. Какую долю тепла, получаемого за один цикл от нагревателя, газ отдает холодильнику?

19. Газ, совершающий идеальный цикл Карно, три четверти тепла, которое он получил от нагревателя, отдает холодильнику. Температура холодильника 0 ⁰С. Определите температуру нагревателя

20. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, имеет температуру нагревателя 230 ⁰С, температуру холодильника 130 ⁰С. Во сколько раз нужно увеличить температуру нагревателя, чтобы КПД машины увеличился в 3 раза?

Электромагнитные явления

По закону Кулона сила взаимодействия между двумя точечными зарядами описывается выражением ,

где и – величины зарядов; = – электрическая постоянная; – расстояние между зарядами; – диэлектрическая проницаемость среды.

Напряженность электрического поля , где – сила, действующая на заряд . Напряженность поля нескольких зарядов равна векторной сумме напряженностей отдельных зарядов: .

Напряженность поля точечного заряда (равномерно заряженного шара или сферы) на расстоянии от точечного заряда (центра шара или сферы) определяется как

где – величина точечного заряда.

Работа, совершаемая при перемещении заряда в однородном электрическом поле , где – величина перемещения; – угол между направления векторов напряженности электрического поля и перемещении. Потенциал в какой-либо точке электрического поля , где – потенциальная энергия заряда , помещенного в данную точку.

Работа, совершаемая при перемещении заряда из точки поля с потенциалом в точку с потенциалом , .

Потенциал поля точечного заряда .

Напряженность электрического поля и потенциал связаны соотношением

В случае однородного поля – поля плоского конденсатора , где ( ) – разность потенциалов между пластинами конденсатора; – расстояние между ними.

Потенциал уединенного проводника и его заряд связаны соотношением , где – емкость проводника.

Емкость плоского конденсатора , где – площадь каждой пластины конденсатора.

Емкость уединенного шара .

Емкость системы конденсаторов:

– при параллельном соединений

– при последовательном соединений

Энергия заряженного проводника .

Объемная плотность энергии электрического поля: .

Сила тока численно равна количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени: , если , то .

Плотность электрического поля , где – площадь поперечного сечения проводника.

Закон Ома для участка цепи , где – разность потенциалов на концах участка и , где – удельное сопротивление, и – длина и площадь поперечного сечения проводника.

Работа электрического тока цепи .

Для замкнутой цепи закон Ома имеет вид , где – ЭДС источника тока; – внешнее сопротивление; – внутренне сопротивление источники тока. Полная мощность, выделенная в цепи, .

Первый закон Кирхгофа – алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю, .

Второй закон Кирхгофа – в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма падений потенциала на отдельных участках цепи равна алгебраической сумме ЭДС источников, включенных в данном контуре, .

В соответствии с законом Био–Савара–Лапласа элемент контура , по которому течет ток , создает в некоторой точке пространства магнитное поле напряженностью , где – расстояние от элемента до точки , – угол между радиус-вектором и элементом .

Напряженность магнитного поля в центре кругового тока , где – радиус кругового контура с током.

Напряженность магнитного поля бесконечно длинного проводника с током на расстояний определяется формулой .

Напряженность магнитного поля внутри бесконечно длинного соленоида и тороида , где – число витков на единицу длины.

Магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля соотношением , где Гн/м – магнитная постоянная; – магнитная проницаемость среды.

Объемная плотность энергии магнитного поля .

Поток магнитной индукции сквозь контур , где – площадь контура; – угол между нормалью к плоскости контура и направлением магнитного поля.

На элемент проводника с током, находящимся в магнитном поле, действует сила Ампера:

где – угол между направлениями тока и магнитного поля.

Сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся со скоростью в магнитном поле, определяется формулой Лоренца

где – заряд частицы и – угол между направлениями скорости частицы и магнитного поля.

ЭДС электромагнитной индукции в соответствии с законом Фарадея: .

Изменение потока магнитной индукции достигается, например, при изменении силы тока в самом контуре (явление самоиндукций).

При этом ЭДС самоиндукции , где – индуктивность контура.

Индуктивность соленоида , где – длина соленоида; – площадь его поперечного сечения; – число витков на единицу длины.

Энергия магнитного поля контура с током .

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 Следующая ⇒