Физика (стр. 31 )

При постоянном объеме имеем . Уравнение Клапейрона – Менделеева дает: и , откуда или . Следовательно, .

Пример 4. Теплосиловая установка работает по циклу Карно. Определить КПД установки, если температура нагрева°С, а температура холодильника 15°С.

Решение. КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, равен . Подставляя данные задачи, получаем: .

Задачи для самостоятельного решения

1. Какой объем занимает моль идеального газа при давлении в 3 атм и температуре 400 К?

2. В сосуде при температуре 20°С и давлении 0.2 МПа содержится смесь газов – кислорода массой 16 г и азота массой 21 г. Определить плотность смеси.

3. На какой высоте плотность воздуха в два раза меньше, чем его плотность на уровне моря? Считать, что температура воздуха везде одинакова и равна 273 К. [5600 м]

4. Азот массой 1 кг находится при температуре 280 К. Определить:
1) внутреннюю энергию молекул азота; 2) среднюю суммарную кинетическую энергию вращательного движения молекул азота. Газ считать идеальным.

5. В баллоне находится газ при температуре 15°С. Во сколько раз уменьшится давление газа, если 40% его выйдет из баллона, а температура при этом понизится на 8°С? [в 1.7 раза]

6. Открытую с обеих сторон узкую цилиндрическую трубку длиной 80 см до половины погружают в ртуть. Затем закрывают верхнее отверстие трубки и вынимают ее из ртути. При этом в трубке остается столбик ртути длиной 22 см. Чему равно атмосферное давление? [710 мм рт. ст.].

7. Под каким давлением находится углекислый газ в баллоне огнетушителя емкостью , если баллон до заполнения имел массу 4.2 кг, а после заполнения – 5.6 кг? Температура баллона 20°С. .

8. Каково давление одноатомного газа, занимающего объем , если его внутренняя энергия ?

9. Какова масса капли воды, вытекающей из пипетки, в момент отрыва, если диаметр отверстия пипетки равен 1.2 мм? Считать, что диаметр шейки капли равен диаметру отверстия пипетки.

10. В сосуде емкостью 4 л находится 1 г водорода. Какое число молекул содержится в ?

11. Определить молярную массу газа, свойства которого соответствует свойствам смеси 160 г кислорода и 120 г азота.

12. Плотность некоторого газа равна , средняя квадратичная скорость молекул этого газа равна 500 м/с. Найти давление, которое газ оказывает на стенки сосуда.

13. Какое число молекул двухатомного газа занимает объем при давлении 40 мм рт. ст. и при температуре 27°С? Какой энергией теплового движения обладают эти молекулы?

14. Баллон объемом 10 л с кислородом при давлении и температуре 7°С нагревается до 15.5°С. Какое количество теплоты при этом получено газом?

15. Определить продолжительность свободного пробега молекул кислорода при давлении 2 мм рт. ст. и температуре 27°С.

16. Определить, сколько молекул воды содержится в .

17. Найти среднюю кинетическую энергию вращательного движения одной молекулы кислорода при температуре 13°С, энергию вращательного движения молекул кислорода в 4 г.

18. В идеальной тепловой машине за счет каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается работа 300 Дж. Определить КПД машины и температуру нагревателя, если температура холодильника 280 К.

19. Нагреватель тепловой машины, работающей по циклу Карно, имеет температуру 200°С. Какова температура холодильника, если за счет каждой килокалории тепла, полученной от нагревателя, машина совершает работу 171 кГ·м? Потери на трение и теплоотдачу не учитывать. [284 К]

20. В сосуде емкостью 0.3 л находится один моль углекислого газа при температуре 300 К. Определить давление газа: 1) как идеального; 2) как реального.

4.3. Электричество и магнетизм

Основные формулы

– закон Кулона.

– напряженность электростатического поля.

– принцип суперпозиции полей.

– теорема Гаусса.

– напряженность поля бесконечной заряженной плоскости.

– напряженность поля бесконечного цилиндра.

– напряженность поля сферы.

– потенциальная энергия заряда в поле.

– емкость плоского конденсатора.

– результирующая емкость при параллельном соединении конденсаторов.

– результирующая емкость при последовательном соединении конденсаторов.

− сила постоянного тока.

– закон Ома для однородного участка цепи.

– закон Ома для неоднородного участка цепи.

– полная мощность, выделяемая в цепи.

– закон Био-Савара-Лапласа.

– магнитная индукция в центре кругового тока.

– магнитная индукция поля бесконечно длинного прямолинейного проводника.

– магнитная индукция внутри соленоида.

– связь индукции и напряженности магнитного поля.

– закон Ампера.

– сила Лоренца.

– ЭДС индукции.

– индуктивность соленоида.

Примеры решения задач