ЭБЗ Классическая физика (часть 1) - механика, термодинамика и молекулярная физика (1175272), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Чему равна кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы водорода, находящегося в объеме V = 2·10-6 м3, если давление равно p = 4·106 Па, асредняя квадратичная скорость его молекул при данных условиях vкв = 900 м/с?12. 2 л азота находятся под давлением 1·105 Па. Сколько тепла надо сообщить азоту,чтобы:а) при постоянном давлении увеличить объем вдвое,б) при постоянном объеме увеличить вдвое давление?13. Некоторое количество азота расширяется адиабатически так, что его объем увеличивается в n = 1 0раз. Найти работу газа при его расширении и его параметры вконце процесса, если известно, что масса газа m = 1кг, давление p1 = 5 атм, температура T1 = 293 К.14.
При изобарическом сжатии некоторого количества кислорода затрачена работаА = 800 Дж. Какое количество тепла выделилось в окружающую среду при сжатии?Как изменилась энергия кислорода?15. При изотермическом сжатии 0,01 кг водорода при температуре Т = 300 К внешними силами совершенна работа А' = 800 Дж.
Найти давление сжатого водорода, еслиего начальное давление p1 = 1 атм.16. Масса кислорода, занимающая при давлении 2 атм объем 20 литров, нагреваетсяпри этом давлении так, что его объем становится 30 литров. Найти, какое количество тепла затрачивается на это нагревание.17. В сосуде емкостью V = 2·10-6 м3 находится кислород при давлении p = 760 мм рт.ст. Стенки сосуда могут выдержать, не разрываясь, давление pmax = 5 атм. Какоеколичество тепла можно сообщить этому газу, если его молярная массаµ = 0,032 кг/моль?18. Найти полную кинетическую энергию всех молекул азота (N2), занимающих придавлении 1·104 Па объем, равный 1 л.19. Вычислить концентрацию молекул кислорода, если их средняя квадратичная скорость 400 м/с и давление газа равно 5·104 Па.20.
Сколько молекул кислорода содержится в сосуде объемом 1·10-3 м3, если присредней квадратичной скорости 400 м/с они производят на стенки сосуда давление,равное 1·104 Па. Число Авогадро NА = 6·1023 моль-1.21. Найти среднюю квадратичную и наиболее вероятную скорости молекул газа, плотность которого при давлении 5·104 Па равна 0,3 кг/м3.22. Какой внутренней энергией обладают 70 г азота (N2) при температуре 273 К? Какова энергия вращательного движения всех молекул этого газа при указанной температуре?23.
Какова кинетическая энергия вращательного движения 1·1024 молекул кислорода(О2), заключенных в сосуде объёмом V = 10 л при температуре Т = 300 К? Какоедавление они оказывают на стенки сосуда?24. Кинетическая энергия вращательного движения всех молекул азота (N2) находящихся в баллоне емкостью 0,02 м3, равна 5·103 Дж, а средняя квадратичная скорость молекул равна 8·102 м/с. Найти массу азота и его давление.25. Молекулы углекислого газа (СО2) имеют среднюю квадратичную скорость 400 м/с.Какова будет величина этой скорости после изобарического сжатия газа, при котором объем его уменьшится в два раза? Найти температуру газа до и после сжатия.26.
В закрытом сосуде находится смесь азота массой m1 = 56 г и кислорода массойm2 = 64 г. Найти изменение внутренней энергии этой смеси, если ее охладили на∆T = 20 К.27. Азот, находившийся при температуре 400 К, подвергли адиабатическому расширению, в результате которого его объем увеличился в n = 5 раз, а внутренняя энергияуменьшилась на ∆U = 4 кДж. Найти массу азота.28. Найти линейную скорость центра однородного шара, скатившегося без проскальзывания с наклонной плоскости длиной l = 1 м, составляющей с горизонтом уголα = 30°.
Момент инерции шара I =2mR 2 , где m – масса шара, R – его радиус.529. Найти кинетическую энергию однородного шара массой m = 2 кг, скатившегося безскольжения с наклонной плоскости составляющей с горизонтом угол α = 30° через3 с после начала движения. Момент инерции шара I =R – его радиус.2mR 2 , где m – масса шара,5ОТДЕЛ I. МЕХАНИКАГЛАВА I.1. КИНЕМАТИКА§ I.1.1. Механическое движение. Предмет механики.1°. Простейшим видом движения в природе является механическое движение, состоящее в изменении взаимного расположения тел или их частей в пространстве с течением времени.
Раздел физики, занимающийся изучением закономерностей механического движения, называется механикой. В более узком смысле слова под механикойчасто понимают классическую механику, в которой рассматриваются движения макроскопических тел, совершающиеся со скоростями, во много раз меньшими скорости света в вакууме, В основе классической механики лежат законы Ньютона. Поэтому ее часто называют ньютоновской механикой. Закономерности движения тел со скоростями,близкими к скорости света в вакууме, являются предметом релятивистской механики(I.5.1.1°), а закономерности движения микрочастиц (например, электронов в атомах,молекулах, кристаллах и т.
п.) – квантовой механики (VI.1.1.1°).2°. Классическая механика состоит из трех основных разделов – статики, кинематики и динамики. В статике рассматриваются законы сложения сил и условия равновесия тел. В кинематике дается математическое описание всевозможных видов механического движения безотносительно к тем причинам, которые обеспечивают осуществление каждого конкретного вида движения. В динамике исследуется влияние взаимодействия между телами на их механическое движение.3°.
Механические свойства тел определяются их химической природой, внутренним строением и состоянием, рассмотрение которых является предметом не механики,а других разделов физики. Поэтому для описания реальных движущихся тел в механике пользуются, в зависимости от условий каждой конкретной задачи, различными упрощенными моделями: материальная точка, абсолютно твердое тело, абсолютно упругое тело, абсолютно неупругое тело и т. д.Материальной точкой называется тело, форма и размеры которого несущественныв условиях данной задачи.
Например, движение корабля из одного пункта в другой впервом приближении можно рассматривать как движение материальной точки. Однаков случае необходимости учета такой «детали» этого движения, как качка корабля приволнении моря, корабль следует рассматривать как протяженное тело, имеющее определенную форму. В литературе часто для сокращения вместо «материальная точка» говорят просто «точка».Любое протяженное тело или систему таких тел, образующих исследуемую механическую систему, можно рассматривать как систему материальных точек.
Для этоговсе тела системы нужно мысленно разбить на столь большое число частей, чтобы размеры каждой части были пренебрежимо малы по сравнению с размерами самих тел.4°. Абсолютно твердым телом называется тело, деформацией которого в условияхданной задачи можно пренебречь. Расстояние между любыми двумя точками абсолютно твердого тела не изменяется при любых воздействиях. Абсолютно твердое теломожно рассматривать как систему материальных точек, жестко связанных между собой.Абсолютно упругим телом называется тело, деформация которого подчиняется закону Гука (VII.1.3.4°).
После прекращения внешнего силового воздействия такое телополностью восстанавливает свои первоначальные размеры и форму.Абсолютно неупругим телом называется тело, которое после прекращения внешнего силового воздействия полностью сохраняет деформированное состояние, вызванноеэтим воздействием.§ I.1.2. Система отсчета. Вектор перемещения точки.Траектория, длина пути1°. Положение тела в пространстве можно определить только по отношению к другим телам. Например,имеет смысл говорить о положении планеты по отношению к Солнцу, самолета или теплохода – по отношениюк Земле, но нельзя указать их положение в пространстве«вообще», безотносительно к какому-либо конкретномутелу. Абсолютно твердое тело, с которым жестко связа-Рис. I.1.1на система координат, снабженная часами и используемая для определения положения в пространстве исследуемых тел и частиц в различныемоменты времени, называется системой отсчета. Иногда системой отсчета называютсаму хронометризованную, т.
е. снабженную часами, систему координат, а твердое тело, с которым она жестко связана, называют телом отсчета. В каждой конкретной задаче выбор системы отсчета производится так, чтобы максимально упростить решениеэтой задачи. Обычно в физике пользуются инерциальными системами отсчета (I.2.1.2°).2°.
Наиболее употребительна прямоугольная декартова система координат(рис. I.1.1), ортонормированный базис которой образован тремя единичными по модулю и взаимно ортогональными векторами i, j и k, проведенными из начала координатО. Положение произвольной точки М характеризуется радиусом-вектором r, соединяющим начало координат О с точкой M. Вектор r можно разложить по базису i, j, k:r = x i + yj + zk ,где хi, уj и zk – компоненты (составляющие) вектора r по осям координат.
Коэффициенты разложения x, у, z представляют собой декартовы координаты точки М, а также, всилу ортогональности векторов базиса, – проекции радиуса-вектора r на соответствующие оси координат.Движение материальной точки полностью определено, если заданы три непрерывные и однозначные функции от времени tx = x (t ) , y = y (t ) , z = z (t ) ,описывающие изменение координат точки со временем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
