Сборник задач по физике (стр. 19 )

2.37. Определить толщину слоя суглинистой почвы, если за время ч через площадь поверхности м2 проходит теплота кДж. Температура на поверхности почвы С, в нижнем слое почвы С.

2.38. Сколько теплоты пройдет через площадь поверхности

м2 песка за время ч, если температура на его поверхности С, а на глубине м – С?

2.39. Определить массу газа, продиффундировавшего за время ч через поверхность почвы площадью см2, если коэффициент диффузии см2/с. Плотность газа на глубине м равна г/см3, а у поверхности г/см3.

2.40. Определить коэффициент теплопроводности азота, находящегося в некотором объеме при температуре 280 К. Эффективный диаметр молекул азота принять равным 0,38 нм.

2.41. Кислород находится при  нормальных условиях. Определить коэффициент теплопроводности кислорода, если эффективный диаметр его молекул равен 0,36 нм.

2.42. Пространство между двумя параллельными пластинами площадью 150 см2 каждая, находящимися на расстоянии 5 мм друг от друга, заполнено кислородом. Одна пластина поддерживается при температуре 170С, другая – при температуре 270С. Определить количество теплоты, прошедшее за 5 мин посредством теплопроводности от одной пластины к другой. Кислород находится при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода считать равным 0,36 нм.

2.43. Определить коэффициент диффузии кислорода при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода принять равным 0,36 нм.

2.44. Определить массу азота, прошедшего вследствие диффузии через площадку 50 см2 за 20 с, если градиент плотности в направлении, перпендикулярном площадке, равен 1 кг/м4, температура азота 290 К, а средняя длина свободного пробега его молекул равна 1 мкм.

2.45. Определить, во сколько раз отличаются коэффициенты динамической вязкости углекислого газа и азота, если оба газа находятся при одинаковых темепературе и давлении. Эффективные диаметры молекул этих газов считать равными.

2.46. Азот находится под давлением 100 кПа при температуре 290 К. Определить коэффициенты диффузии и внутреннего трения. Эффективный диаметр молекул азота равен 0,38 нм.

2.47. Найти среднюю длину свободного пробега молекул гелия при давлении 101,3 кПа и температуре 273 К, если вязкость гелия 13 мкПа. с.

2.48. Найти теплопроводность водорода, вязкость которого 8,6 мкПа. с.

2.49. В сосуде объемом 2 л находится молекул двухатомного газа. Теплопроводность газа 14 мВт/(м. К). Найти коэффициент диффузии газа.

2.50. Найти добавочное давление р внутри мыльного пузыря диаметром см и определить работу А, которую нужно совершить, чтобы выдуть этот пузырь. Поверхностное натяжение мыльной воды мН/м.

2.51. Определить изменение свободной энергии поверхности мыльного пузыря при изобарическом увеличении его объема от см3 до см3. Поверхностное натяжение мыльной воды мН/м.

2.52. Из вертикальной трубки внутренним радиусом мм вытекают капли воды. Найти радиус капли в момент отрыва. Каплю считать сферической. Диаметр шейки капли в момент отрыва считать равным внутреннему диаметру трубки. Плотность г/см3, поверхностное натяжение Н/м.

2.53. На сколько нагреется капля ртути, полученная от слияния двух капель радиусом 1 мм каждая? Плотность ртути 13,6 г/см3, поверхностное натяжение 0,5 Н/м, удельная теплоемкость 138 .

2.54. Какую работу против сил поверхностного натяжения надо совершить, чтобы разбить сферическую каплю ртути радиусом 3 мм на две одинаковые капли? Поверхностное натяжение ртути принять равным 0,5 Н/м.

2.55. Какую работу против сил поверхностного натяжения надо совершить, чтобы увеличить вдвое объем мыльного пузыря радиусом 1 см? Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора принять равным 0,043 Н/м.

2.56. Давление воздуха внутри мыльного пузыря на Па больше атомсферного. Чему равен диаметр пузыря? Поверхностное натяжение мыльного раствора принять равным 0,043 Н/м.

2.57. В сосуд с ртутью опущен открытый капилляр, внутренний диаметр которого мм. Разность уровней ртути в сосуде и в капилляре мм. Чему равен радиус кривизны ртутного мениска в капилляре? Плотность ртути 13,6 г/см3, поверхностное натяжение 0,5 Н/м.

2.58. На какую высоту поднимется бензол в капилляре, внутренний диаметр которого равен мм? Смачивание считать полным. Плотность бензола и его поверхностное натяжение соответственно равны 0,88 г/см3 и 0,03 Н/м.

2.59. Какую силу надо приложить, чтобы оторвать друг от друга (без сдвига) две смоченные фотопластинки размером 9 х 12 см? Толщину водяной прослойки между пластинками считать равной 0,05 мм. Смачивание полное. Поверхностное натяжение воды принять равным 0,073 Н/м.

2.60. Между двумя вертикальными плоскопараллельными стеклянными пластинками, находящимися на расстоянии 0,25 мм друг от друга, налита жидкость. Найти плотность жидкости, если известно, что высота поднятия жидкости между пластинками равна 3,1 см. Поверхностное натяжение жидкости равно 0,03 Н/м. Смачивание полное.

3. Электричество

3.1 Электростатика

Основные законы и формулы

1. Сила взаимодействия между двумя точечными зарядами выражается законом Кулона:

,

где q1q2 – величина точечных зарядов, заряд измеряется в Кулонах (Кл); – расстояние между точечными зарядами; – электрическая постоянная; , – диэлектрическая проницаемость среды.

2. Закон сохранения электрического заряда для изолированной системы:

q1+q2+…..+qn=const.

3. Сила, действующая на заряд q со стороны электрического поля:

F=qE,

где Е – напряженность электрического поля.

4. Напряженность электрического поля:

,

где F – сила, действующая на пробный заряд , помещенный в данную точку электрического поля. Напряженность электрического поля  измеряется в ньютонах на кулон (Н/Кл), или в вольтах на метр (В/м).

5. Напряженность поля точечного заряда:

,

где – расстояние от точечного заряда q до точки, в которой определяется напряженность электрического поля.

6. Напряженность поля, создаваемая несколькими точечными зарядами, определяется принципом суперпозиций полей:

Е=Е1+Е2+Е3+…..Еn

7. Потенциал электрического поля:

,

где А – работа по перемещению пробного заряда q0 из данной точки поля в бесконечность, – измеряется в вольтах (В).

8. Потенциал поля точечного заряда:

,

где q – точечный заряд; r – расстояние от точечного заряда.

Потенциал поля, создаваемый несколькими точечными зарядами, определяется по формуле: