Основы физики
Задача № 1
Условие
Масса снаряда масса орудия при выстреле снаряд получает кинетическую энергию . Какую кинетическую энергию получает ствол орудия следствии отдачи?
Решение
Поскольку до выстрела система орудие - снаряд покоилась в системе отсчёта, связанной с Землёй, то после выстрела суммарный импульс этой системы равен нулю, следовательно, импульсы снаряда и орудия по абсолютной величине равны:
откуда скорость орудия сразу после выстрела равна:
По определению, кинетическая энергия снаряда определяется выражением:
тогда кинетическая энергия орудия равна:
Подставляя числовые параметры, получаем:
Ответ
Задача № 2
Условие
Найти импульс, полную и кинетическую энергию электрона, движущего со скоростью, равной .
Решение
Импульс релятивистского электрона определяется выражением:
где - масса покоя электрона.
Полная энергия электрона определяется выражением:
Поскольку энергия покоя электрона равна
то его кинетическая энергия определяется выражением:
Подставляя числовые параметры и учитывая величину скорости света получаем:
Ответ
Задача № 3
Условие
При температуре и давлении . Плотность смеси водорода и азота . Определить молярную массу смеси.
Решение
Используем уравнение состояния Менделеева-Клапейрона, описывающее поведение идеального газа:
где и - соответственно объем и масса смеси газов,
универсальная газовая постоянная.
Выражаем из уравнения Менделеева-Клапейрона молярную массу и, учитывая определение плотности вещества
получаем:
Подставляя числовые параметры, получаем:
Ответ
Задача № 4
Условие
Определить коэффициент внутреннего трения воздуха при температуре .
Решение
Поскольку температуры кипения основных компонентов воздуха - азота, кислорода и аргона - ниже заданной температуры (при атмосферном давлении), то при указанной температуре воздух все ещё будет оставаться газом, близким по составу к атмосферному.
Коэффициент внутреннего трения (или динамическая вязкость) газа определяется выражением:
импульс энергия трение вязкость
средняя скорость теплового движения молекул воздуха,
средняя длина свободного пробега, - площадь эффективного сечения молекул, - их концентарция.
Из уравнения состояния идеального газа в форме
получаем выражение для концентрации молекул
Из уравнения Менделеева-Клапейрона
следует выражение для плотности газа:
Средний диаметр молекул воздуха , поэтому площадь эффективного сечения молекул равна:
В результате выражение для коэффициента внутреннего трения приобретает вид:
Подставляя числовые параметры, величину среднего диаметра молекул воздуха , молярную массу воздуха , а также значения констант - универсальной газовой постоянной
и постоянной Больцмана
получаем:
Ответ
Задача № 5
Условие
При каком процессе выгоднее производить расширение воздуха: изобарическом или изотермическом, если объем увеличивается в раз. Начальная температура газа в обоих случаях одинакова.
Решение
Полная работа, совершаемая газом при изменении объёма от до , определяется выражением:
Следовательно, при изобарическом процессе, т.е. при работа, выполняемая газом равна:
откуда, учитывая уравнения состояния
получаем:
При изотермическом процессе, т.е. при , подставляя выражение для давления, полученное из уравнения состояния:
Следовательно, отношение величин работы в обоих процессах равно:
Подставляя числовые параметры, получаем:
следовательно, в изобарическом процессе газ совершает в 2,48 раз больше работы, чем в аналогичном (по изменению объёма) изотермическом.
Ответ
следовательно, в изобарическом процессе газ совершает в 2,48 раз больше работы, чем в аналогичном (по изменению объёма) изотермическом
Задача № 6
Условие
Найти изменение энтропии при нагревании воды от 0 до и последующем превращении ее в пар при той же температуре.
Решение
По определению приращение энтропии равно:
При нагревании воды до температуры превращения в пар на нагревание на расходуется количество теплоты , где
удельная теплоёмкость воды. Следовательно, изменение энтропии определяется выражением:
На превращение воды в пар потребуется количество теплоты, равное
Где
удельная теплота парообразования воды. Тогда изменение энтропии при образовании пара, учитывая постоянство температуры, равно:
откуда находим суммарное изменение энтропии воды во всём процессе:
Подставляя числовые параметры, получаем:
Ответ
Больше работ по теме:
Контрольная работа
Основы электротехники
Контрольная работа
Особенности и свойства диэлектриков
Контрольная работа
Осцилятор с неподвижным ограничителем
Контрольная работа
Параметры функционального устройства на операционных усилителях
Контрольная работа
Предмет: Физика
Тип работы: Контрольная работа
Новости образования
22 Июля 2016 16:26
Более 70 представителей крупных вузов АСЕАН подтвердили участие в форуме во Владивостоке
22 Июля 2016 12:51
Абызов: публикация первичных статсведений снизит бюрократическую нагрузку на школы
22 Июля 2016 11:53
В Чечне свыше 200 школьников сдали ЕГЭ с результатом свыше 90 баллов - министр
22 Июля 2016 05:36
Замглавы Минобрнауки РФ: задача сократить число людей с высшим образованием не стоит
21 Июля 2016 20:19
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ