Физика (стр. 28 )

6.4. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Эндрюса. Пары. Влажность.

 

Раздел 7. «Статистическая физика»

7.1.  Молекулярно-кинетическая теория. Основное уравнение МКТ. Связь энергии и температуры. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Явления переноса. Диффузия. Вязкость. Теплопроводность.

7.2.  Распределения Больцмана и Максвелла. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Распределение молекул по скоростям. Функция распределения. Распределение Максвелла. Наиболее вероятная скорость. Среднеарифметическая скорость.

7.3.  Квантовые и классические распределения. Постановка задачи в классической статистике. Микро- и макросостояния. Термодинамическая вероятность. Статистическое истолкование энтропии. Формула Больцмана. Распределение Больцмана. Квантовая статистика. Распределение Ферми – Дирака. Распределение Бозе – Эйнштейна.

 

Раздел 8. «Физика конденсированного состояния»

8.1.  Тепловые свойства твердых тел. Классическая теория теплоемкостей. Закон Дюлонга-Пти. Теория Эйнштейна. Теория Дебая. Формула Дебая.

8.2.  Электрические свойства твердых тел. Классическая теория электропроводности. Зонная теория. Проводники, диэлектрики и полупроводники с точки зрения зонной теории. Проводимость полупроводников. Р-n переход. Полупроводниковый диод. Понятие о нанотехнологиях.

 

2. Пример оформления контрольной работы

ВАРИАНТ 1

Задача № 1

В подвешенный на нити длиной  = 1,8 м деревянный шар массой m = 8 кг попадает горизонтально летящая пуля массой m1 = 4 г. С какой скоростью летела пуля, если нить с шаром и застрявшей в ней пулей отклонилась от вертикали на угол a = 3°? Размером шара пренебречь. Удар пули считать прямым центральным.

 

Дано:  = 1,8 м m2 = 8 кг m1 = 4 г = 0,004 кг a = 3° g = 9,8 м/с2	Решение:
u1 – ?

 

Запишем закон сохранения импульса для системы тел «Пуля и шар»:

,

где  – общая скорость шара и пули после неупругого удара.

В проекции на ось x имеем:

. (1)

Из уравнения (1) выразим u1:

. (2)

Запишем закон сохранения энергии для системы тел после неупругого соударения (полная механическая энергия остается величиной постоянной):

.

Из рисунка видно, что:

. (3)

Подставляя (3) в (2), получаем:

.

Проверка размерности:

 м/с.

Расчет:

 (м/с)

Ответ: u1 » 10,6 м/с.

 

Задача № 2

Смесь водорода и азота общей массой m = 290 г при температуре T = 600 К и давлении p = 2,46 МПа занимает объем  V = 30 л. Определить массу m1 водорода и массу m2 азота.

 

Дано: m = 290 г = 0,29 кг T = 600 К = 6×102 К p = 2,46 МПа = 2,46×106 Па V = 30 л = 3×10 – 2 м3 m1 = 2×10 – 3 кг/моль m2 = 28×10 – 3 кг/моль

m1 (H2) – ? m2 (N2) – ?

Решение:

Согласно Закону Дальтона, давление смеси газов равно сумме парциальных давлений компонентов:

p = p1 + p2. (1)

Для определения парциальных давлений запишем уравнение Менделеева – Клапейрона для каждого компонента:

, (2)

, (3)

где индексом «1» отмечены характеристики, относящиеся к водороду, а индексом «2» – к азоту. Выразим p1 и p2 из уравнений (2) и (3) и подставим в закон Дальтона (1):

; (4)

при этом m1 + m2 = m. (5)

Из (4) и (5) следует

. (6)

Из (6) получаем

. (7)

И далее находим массу азота:

m2 = m - m1.

Проверка размерности:

Расчет:

 

m2 = 29×10 – 2 - 1×10 – 2 = 0,28 (кг)

Ответ: m1 = 0,01 кг, m2 = 0,28 кг.

 

Задача № 3

Две a-частицы, находясь первоначально достаточно далеко друг от друга, движутся по одной прямой навстречу одна другой со скоростями u и 2 u соответственно. На какое наименьшее расстояние они могут сблизиться?

 

Дано: m1 = m2 = m = 6,8×10 – 27 кг q1 = q2 = q = 3,2×10 – 19 Кл u1 = u u2 = 2 u

rmin – ?

Решение:

Расстояние между частицами будет минимальным, когда их относительные скорости, т. е. скорости сближения, станут равны нулю. В этом случае они будут двигаться с одинаковыми скоростями.

По закону сохранения импульса

2×m u - m u = 2 m V,

 

V = u / 2.

По закону сохранения энергии полная механическая энергия частиц сохраняется:

,

где

, ;

,

Тогда получим

,

Отсюда

,

где e0 = 8,85 10 – 12 Ф/м – электрическая постоянная.

Проверка размерности:

Ответ: .

 

Задача № 4

Тонкий провод в виде кольца массой m = 5 г свободно подвешен на неупругой нити в однородном магнитном поле. По кольцу течет ток силой i = 6 А. Период Т малых крутильных колебаний относительно вертикальной оси равен 2,2 с. Найти индукцию  В магнитного поля.

Дано: m = 5 г = 5×10 – 3 кг i = 6 А B = const T = 2,2 с

B – ?

Решение:

На контур с током в магнитном поле  действует момент силы N = B × pm sin a, где pm = i × S – магнитный момент кольца; S – площадь кольца.