Молекулярная физика и термодинамика. Вопросы и задания для сам. работы. Степина, Бутко РУДН 201928022019 (1106029), страница 2
Текст из файла (страница 2)
9. Найти зависимость теплопроводности воздуха от температуры при изобарном, твотермическом и изохорном процессах. Изобра- зить эти зависимости на графиках. 10. Изобразите график зависимости коэффициента диффузии для кислорода от температуры,при изобарном процессе (тп = сопят). Вариант 2 1. Один моль кислорода находится в сосуде под поршнем.,:Длина свободного пробега молекул равна Лт. При неизменном давлении температура уменьшилась' в 2' раза, а длина свободного пробега стала равной Лз.
Считая эффективный диаметр молекул неизмен- нь/м, найти отношение Лз/Лт. 2. Найти среднее число столкновений, испытываемых в течение 1.сек молекулой воздуха при нормальных условиях... 3. Определить'теплопроводность хлора, если известно, что дина- мическая вязкость для него при нормальных условиях равна 12,9 мкПа с,, 4. Воздух массой т = 50г проходит вследствие диффузии через площадку некоторое отверстие за 20 с: Определите площадь от- верстия, если грациейт плотности' в направлении, перпендику- лярном к площадке равен 1,4 кг/м4, температура воздуха 20 С, о ,средняя длина свободного пробега молекул 10' см.
5. Как изменится плотность теплового потока при уменьшении градиента температуры в два раза? б. При каком давлении отношение коэффициента внутреннего трения некоторого газа к коэффициенту его диффузии равно 0,3 г/л, а средняя квадратичная скорость его молекул равна 632 м/с? 7. Водород находится при нормальных условиях. Определите коэффициент теплопроводности Л водорода. 8. Каков коэффициент диффузии водорода при нормальных условиях, считая что для молекулы водорода длина свободного пробега равна 2 мкм. 9. Найти зависимость теплопроводности азота от температуры при изобарном,изотермическом и изохорном процессах.Изобразить эти зависимости на графиках.
10. Изобразите график зависимости коэффициента диффузии для гелия от давления при изотермическом процессе (т = сопят). Вариант 3 1. Один моль кислорода находится в сосуде при температуре Тт. При 'неизменном давлении длина свободного пробега увеличилась в 4 раза, а температура стала равной Тз. Считая эффективный диаметр молекул неизменным, найти отношение Тт/Тз. 2. Найти среднее число столкновений в 1 сек молекул азота при температуре Г = 27'С и давлении р = 500 мм рт.
ст. 3. Коэффициент диффузии водорода при нормальных условиях Р = 0.91 смз/'с. Определить коэффициент теплопроводности водорода. 4. Кислород массой лт = 30г проходит вследствие диффузии через площадку 100 см' за 10 с. Найти градиент плотности кислорода в направлении, перпендикулярном к площадке, если его температура 300 К, а средняя длина свободного пробега молекул 70 нм. 5.
Как изменится плотность теплового потока при увеличении градиента температуры в шесть раз? б. В результате некоторого процесса вязкость идеального газа увеличилась в 2 раза, а коэффициент диффузии в 4 раза. Как и во сколько раз изменится давление газа? 7. Кислород находится при нормальных условиях. Определите коэффициент теплопроводности кислорода.
8. Найти коэффициент диффузии гелия при нормальных условиях считая, что для молекулы гелия длина свободно пробега равна 1,6 мкм. 9. Найти зависимость теплопроводности водорода от температуры при изобарном, изотермическом и изохорном процессах. Изобразить эти зависимости на графиках. 10: Изобразите график зависимости коэффициента диффузии для гелия от температуры при взобарном процессе (т = сопзг). ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 ' ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ МЕТОДОМ ОХЛАЖДЕНИЯ Тема работы: СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ Вопросы к допуску к лабораторной работе 3 1. Что такое теплоемкость? удельная теплоемкость? молярная теплоемкость? 2. Как ведет себя молярная теплоемкость твердых тел в зависимости от температуры? 3. При каких температурах закон Дюлонга и Пти удовлетворительно описывает результаты эксперимента? 4. Какие предположения лежат в основе метода охлаждения? 5.
Какое значение имеет обработка поверхности образца? 6. Как производится обработка результатов измерений? Вопросы к защ 1. Чем отлич 2. Какие деф 3. Каковы о кости тве 4. Как связаны между собой удельная и молярная теплоемкости? 5. Каково содержание закона Дюлонга и Пти? 6. При каких температурах этот закон удовлетворительно описывает результаты эксперимента? 7.
Каковы основные положения квантовой теории теплоемкости твердых тел? 8. Чему равна нулевая энергия гармонического осциллятора7 9. Получите формулу для теплоемкости кристаллической решетки по Эйнштейну. 10. Почему электроны проводимости в металлах дают заметный вклад в теплоемкость лишь при низких температурах? 11.
Получить выражение (по классической теории) для молярной теплоемкости, используя формулу для молярной внутренней энергии кристалла с двухмерной решеткой. 12. Найти отношение Вя/Оо характеристических температур Эйнштейна и Дебая. Задания для самостоятельного решении Вариант 1 1.
Используя закон Дюлонга и Пти, определите удельную тепло- емкость алюминия. 2. Пользуясь классической теорией теплоемкости вычислить удельные теплоемкостн кристалла СаС1з. 3. Вычислить теплоемкость единицы объема кристалла бромида алюминия (А1Вгз) па классической теории теплоемкости. Плотность кристалла бромида алюминия р = 3,01 10з 'кг/мз. 4.
Для нагревания металлического шарика массой 10г от 20 до 50ОС затратили количество теплоты, равное 62,8 Дж. Пользуясь закон Дюлонга и Птн, определите материал шарика. 5. Определить гвменение внутренней энергии кристалла никеля пРи нагРевании его от Гт = ОсС до гз = 200оС. Масса кРисталла 20 г. Вычислить теплоемкость. 6. Вычислить по теории теплоемкости Эйнштейна изменение молярной внутренней энергии кристалла от нуля до температуры, равной 0,1Вв. Характеристическую температуру Эйнштейна Вв для данного кристалла принять равной 300 К.
7. Определить энергию системы, состоящей из М = 10 трех- 20 мерных квантовых осцилляторов, находящихся при температуре Т = Вя (Вя = 250 К). 8. Определить частоту колебаний атомов серебра по теплоемкости Эйнштейна, если характеристическая температура Эйнпггейна Вв равна 165 К. 9. Вычислить молярную нулевую энергию кристалла с одномерной решеткой, если характеристическая температура Дебая равна 300 К. 10. Используя теорию теплоемкости Дебая, вычислить изменение 'молярной внутренней энергии кристалла при нагревании его на ЬТ = 2 К от температуры Т = Вр/2.
Вариант 2 1. Используя закон Дюлонга и Пти, определите удельную тепло- емкость латуни. 2. Пользуясь классической теорией теплоемкости вычислить 4 удельные теплоемкости кристалла МаС1. 3. Пользуясь законом Дюлонга и Пти, найти во сколько раз удельная теплоемкость алюминия больше, удельной теплоемкости платины 4.
Пользуясь законом Дюлонга и Пти, найти из какого материала сделан металлический шарик массой т = 0.025 кг, если известно, что для его нагревания от 10'С до 30'С потребовалось затратить количество теплоты, равное' 117 Дж. 5. Определить энергию системы, состоящей из Я=1025 квантовых трехмерных независимых осцилляторов, при температуре равной характеристической температуре Эйнштейна Вв. Считать 6.
Во сколько раз изменится средняя энергия квантового осциллятора, приходящаяся на одну степень свободы, при повышении температуры от Тт = Вя/2 до Т2 = Вв7 Учесть нулевую энергию 7. Вычислить по теории Дебая молярную нулевую энергию кристалла меди. Характеристическая температура меди равна 320 К.
8. Определить максимальную частоту собственных колебаний в кристалле золота по теории Дебая. Характеристическая температура Вр — — 180 К. 9. Определить температуру Дебая для серебра, если известно, что для нагревания серебра массой 15 г от температуры 5 К до температуры 10 К, надо затратить количество тепла 6,8 10 2Дж. 10.
Вычислить по теории теплоемкости Эйнштейна изменение молярной внутренней энергии кристалла от нуля до температуры, равной -Вв. Характеристическую температуру Эйнштейна Вв для з данного кристалла принять равной 300 К. Вариант 3 1. Используя закон Дюлонга и Пти, определите удельную тепло- емкость железа. 2. Пользуясь классической теорией теплоемкости вычислить удельные теплоемкости кристалла МаВг. 3.
Вычислить по классической'теории теплоемкость кристалла бромида алюминия (А1Вгз) объемом 200 см'. Плотность кристалла бромида алюминия равна 3,01 г/см'. 4. Свинцовая пуля, летящая со скоростью р = 400 м/с, ударяется о стенку и входит в нее. Считая, что 10% кинетической энергии пули идет на ее нагревание, найти, на сколько градусов нагрелась пуля. Удельную теплоемкость свинца найти по закону Дюлонга и Пти. 5. Определить среднюю энергию линейного одномерного квантового осциллятора при температуре равной характеристической температуре Эйнштейна Вв.
Считать Вв — — 200К. 6. Вычислить по теории Эйнштейна молярную нулевую энергию кристалла цинка. Характеристическую температуру Эйнп1тейна Вв для цинка равна 230 К 12 7. Вычислить по теории Дебая молярную нулевую энергию кристалла меди. Характеристическая температура меди равна 320 К. 8. Вычислить максимальную частоту Дебая, если известно, что молярная теплоемкость серебра при 20 К равна 1,7 Дж/(моль*К). 9. При нагревании серебра массой 10 г от 10 К до 20 К было подведено 0,71 Дж теплоты. Определить характеристическую температуру Дебая серебра. 10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
