Овчинкин часть 3 (1181127), страница 43
Текст из файла (страница 43)
В ультрафиолетовых лучах (А = 1000 А) производится фотографирование биомолекулы, находящейся в растворе, Оценить максимальное время экспозиции, при которой егде может быть получено на фотографии предельное разрешение? Температура раствора Т = 300 К, подвижность молекулы В = 104 см/(с дин). (!999 г) ~то 6.99. Зная, что средняя длина свободного пробега однозарядного иона аргона-40 в некотором газе равна !О з см, оценить среднюю скорость дрейфа г иона в этом газе под действием однородного электрического поля Е= 300 В/см.
Температура газа комнатная. (1972 г) 6.!00. При прохождении быстрых заряженных частиц через камеру Вильсона„наполненную аргоном при давлении Р= ! атм и насышенными парами воды, происходит образование ионов аргона, являющихся центрами конденсации паров воды. Считая, что движение ионов обусловлено только диффузией, оценить ширину следа частиц, если конденсация наступает через т = 0,0! с после пролета частиц. Эффективное сечение рассеяния ионов аргона на атомах о. = !О м смз. Температура газа Т= 300 К. (1981 г) 6.101, Оценить размер алюминиевой частицы, взвешенной в жидкости с плотностью рв = ! г/смз и вязкостью В = 1 П, для которой скорость вязкого падения сравняется со скоростью теплового движения при комнатной температуре. Будут ли такие частицы выпадать в осадок в алюминиевой краске? ( !968 г) 6.102.
Оценить максимальный размер водяной капли, падение которой в воздухе может быть еше описано законом Стокса. (2005 г) 6.103. Какова наибольшая скорость и сферических частиц радиусом г = 50 мкм, выносимых топочным газом из дымовой трубы! Скорость газа на оси трубы и = 30,5 см/с, коэффициент динамической вязкости ~) = 2,6 1О з Па с, плотность газа р, = 7,2.10 х г/смз, частиц — р„= 1,2 г/смз.
Найти число Рейнольдса для движушихся частиц. (2008 г) 6.104. Плоский конденсатор с расстоянием между пластинами Ы= ! см подключен к батарее и заполнен азотом. Вблизи одной пластины создаются ионы азота Х, которые движутся к другой пластине и увлекают молекулы газа, что приводит к появлению разности давлений АР=О,О! мм рт.
ст. при плотности тока ионов / = ! мкА/смз. Определить подвижность р ионов, которую измеряют обычно в смз/(В с). (!984 г) 6.!05. Пучок атомов аргона "вАг из сосуда, находящегося при комнатной температуре, попадает в пары гелия зНе, имеющие температуру Т = 0,4 К и давление Р = 0,03 мм рт. ст. Найти расстояние /1, на котором атомы аргона отдадут а = 0,9 своей энергии.
Длина свободного пробега атомов аргона-40 в парах гелия-3 при нормальных условиях / = ! мкм. (1989 г) 6.106. В сосуде с гелием (радиус атома гелия г = 1,2/!, энергия ионизации !!'„= 24,5 эВ) при давлении Р= 2 мм рт. ст. находится проволочная катушка, состояшая из А'= 10 витков радиусом Й = 5 мм и длиной 1= 5 см, по которой протекает переменный ток с частотой я = 1О МГц. Оценить, при какой силе тока Лв в катушке наступит пробой газа. Считать, что для пробоя электрон должен набрать на длине свободного пробега энергию, достаточную для ионизации атомов. (!984 г) 72 О 6А07. Для защиты от газообразных радиоактивных продуктов распада ториевую руду засьшают песком.
Прн этом радиоактивный газ тороп ~фйп, выделяемый рудой. во время прохождения через песок в значительной мере распадается. Вычислить расстояние, на котором концентрация торона падает в !Оз раз. Период полураспада торона Т= 54.5 с, коэффициент диффузии его в песке Р = = 0,04 смз/с. Диффузию можно считать одномерной.
(!975 г) 6,108. По теплоизолированной трубке, разность давлений на концах которой равна !00 атм, течет вода. Температура воды на входе П = 20 'С. На сколько градусов повысится ее температура на выходе? (!995 г) 6.109. Чтобы уменьшить поток тепла в криостат по механической подвеске, экспериментатор решил сделать тепловой замок в виде утоньшения на высокотемпературном конце (рнс.
107а). Однако затем ему посоветовали перевернуть подвес, то есть утоньшение сделать на низкотемпературном конце, где меньше коэффициент теплопроводности (рис. 1076). Показать, что на самом деле теплопрнтокн в обоих случаях одинаковы. Зависимость коэффициента теплопроводности х от температуры считать известной, длины н площади по- перечного сечения тонкой и толстой частей 1 соответственно равны /о 5, и /м 5ы темперай туры равны Т„Ть (!995 г) 6.110.
Небольшая уединенная планета покрыта тонким слоем льда с температурой 2 наружной поверхности Т, = 60 К. Тепло подводится к поверхности льда из недр планеты за счет теплопроводности льда. Считая тепе лоту плавления и коэффициент теплопроводРнс.!07 ности х = 2 !Оз эрг/(см с град) не зависящими от температуры и коэффициент серости льда с = 0,75, оценить максимально возможную толщину ледяной корки такой планеты.
~!998 г) 6.111. Внутри Земли вследствие радиоактивных превращений выделяется тепло со скоростью Д [эрг/(г с)) в результате чего ниже глубины л от поверхности земные породы плавятся. Оценить величины Д и л, считая Землю однородным шаром. Средняя плотность Земли р= 5,5 г/смз, коэффициент теплопроводности пород х = 3,5 !Ол эрг/(см с К) не зависит от температуры, температура плавления пород Т„„= 2000 К при давлении Р = 1,2 ° !Оыдин/смз. (2000 г) 6.112.
Внутри сферы радиусом А помещен шарик из плутония радиусом гс (гя«/1). Вследствие радиоактивного распада Рп температура поверхности шарика постоянна н равна Тя = 300 К. Температура сферы также поддерживается постоянной и равной Тл = 290 К. Коэффициент теплопроводностн воздуха, заполняющего пространство между шариком и сферой, х = 2500 эрг/(см с К). Считая поверхности шарика н сферы абсолютно черными, оценить величину ради- 172 уса шарика гш при котором поток тепла от него за счет излучения будет равен потоку тепла за счет теплопроводности. (2000г) 6.113. Температура поверхности шарика из плутония вследствие радиоактивного распада Ра поддерживается постоянной при Тя = 350 К. На большом расстоянии от шарика температура воздуха Т, = 300 К, при Т = 300 К коэффициент теплопроводности воздуха х = 2500 эрг/(см с К).
Считая поверхность шарика абсолютно черной, оценить минимальный радиус шарика гш при котором поток тепла от шарика за счет излучения оказывается равным потоку тепла за счет теплопроводности. При решении учесть зависимость к от температуры. (2000 г) 6.114. На длинный сапфировый стержень радиусом г = 1 см, находящийся в космосе вдали от каких-либо тел, нанесена тонкая пленка толщиной а = 0,2 мм с удельным сопротивлением р = ! мкОм.см, а затем слой диэлектрика толщиной Ь = 0,2 мм, его коэффициент теплопроводности х = 2 !Оз эрг/(с см К), По пленке пропускается ток плотностью /' = !00 А/смз. Считая диэлектрический слой абсолютно черным телом, оценить температуру внешней и внутренней поверхностей диэлектрической пленки.
(1998 г) 6.115. Тонкая проволока, охватывающая петлей брусок льда, под действием нагрузки способна пройти сквозь лед. Полагая, что скорость движения проволоки г определяется скоростью подвода тепла через проволоку от области над проволокой, где вода замерзает, к области под проволокой, где плавится лед, оценить величину скорости и. Теплопроводностью льда пренебречь, Температура льда 0 'С; теплота плавления 9 = 335 Дж/г; плотность льда р = 0,9 ! 7 г/смз.
Диаметр проволоки Н = О, ! мм; коэффициент теплопроводности х = 130 Вт/(м К); давление Р, создаваемое под проволокой, принять равным !О атм. ( !98б г) 6.116. Оценить максимальное давление, при котором водяной пар может оставаться пересышенным при температуре !00 С, находясь в сосуде с несмачиваемыми стенками. Принять. что минимальная устойчивая капля воды содержит 10з молекул, а коэффициент поверхностного натяжения воды о = 70 дин/см. (1985 г) 6.117.
Переохлажденный водяной пар находится при давлении Ре —— ! атм и температуре га — — 99'С в сосуде с несмачиваемыми стенками, Каков минимальный размер капли, которая должна образоваться, чтобы произошла конденсация пара? Коэффициент поверхностного натяжения воды принять о = 70 дин/см, удельная теплота испарения ).
= 2,3 кДж/г. ( ! 985 г) 6.118. Под действием внешних звуковых волн в воде рождаются пузырьки из растворенного в ней воздуха радиусом г = !О мкм с концентрацией М= !Оьем з. Найти скорость звука в воде с пузырьками, если в воде она равна х„= !500 м/с. (2008 г) 6.119. Небольшое облако, состоящее из водяных капель диаметром г/= О,! мкм, постепенно сконденсировалось в одну каплю массой М= ! г.
Считая процесс адиабатическим, вычислить изме- шз нение энтропии и температуру капли. Температура облакд г = 27 "С, коэффициент поверхностного натяжения о = 70 дин/см, а г/о/г/Т = -0,15 дни/(см К), (!986 г) 6.126. Растяжение нитевидного бездефектного кристалла ?9! !вн скера) приводит к образованию гладкой поверхности разрыва при натяжении Т = 3 101» дн/ем~. Оценить удельную поверхностную энергию 1/ этого материала.
(2005 г) 6.121". Известно, что точка кипения неоднородной системы, помешенной в стакане (рис. 108) и состоящей из слоев несмешивающихся жидкостей: «четыреххлорки» СС!«и воды Н70 — равна ? = 66 С, что ниже точки кипения воды, равной П = 100 С, и чистой «четыреххлорки», равной гз — — 76,7'С. Эти данные относятся к нормальному давлению. Как изменится точка кипения такой системы, если внешнее давление возрастет на 10%'? Теплота парообразования воды равна Л, = 40,5 кДж/моль, «четырех- хлорки» вЂ” Лз = 29 кДж/моль.
1! 990 г) П«О 6.122. Определить теплоту испарения жидкого ге- лия при Т- О, считая, что гелий подчиняется уравнен С1 4 нию Ван — дер — Ваальса. Известно, что для гелия кри- тическая температура Т„„= 5,2 К. (199! г) Рис. 108 6.123. В 19!1 г. Г. Камерлинг — Оннес при изме- рении сопротивления ртути, охлаждаемой жидким гелием, обнаружил, что при откачке паров гелия из криостата сопротивление ртути исчезает, и так было открыто явление сверхпроводимости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
