Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
75

– 
плотность
жидкости
 
кг
м
3
; 
R 
– 
радиус
капиллярной
трубки
[
м
]; 
g 
– 
ускорение
свободного
падения
 
м
с
2
. 
5.4. 
Молекулярная
 
физика
 
и
 
тепловые
 
явления
 
в
 
примерах
Пример
 
№
 1.
Найти
количество
вещества
, 
концентрацию
мо
-
лекул
и
плотность
газообразного
кислорода
, 
находящегося
в
объеме
V=100
м
3
. 
Молярная
масса
кислорода
М
=0,032
моль
кг
. 
Масса
кислорода
m=2 
кг
. 
Решение
.
В
международной
системе
единиц
количество
ве
-
щества

выражается
в
молях
, 
следовательно

=
m
M
=62,5 
моль
. 
Об
-
щее
число
молекул
кислорода
равно
N=N
A

(
здесь
N
A 
– 
постоянная
Авогадро
), 
откуда
концентрация
молекул
определяется
как
n=
V
N
A


=3,76

10
23
м
-3
. 
Плотность
газообразного
кислорода

=
3
м
кг
02
,
0
V
m

. 
Пример
 
№
 2
. 
Газообразный
кислород
, 
находящийся
под
дав
-
лением
р
1
=2

10
5 
Па
при
температуре
Т
1
=283
К
, 
после
нагревания
при
постоянном
давлении
занял
объем
V
2
=0,01
м
3
. 
Определить
изменение
объема
, 
плотности
и
температуры
газа
. 
Молярная
масса
кислорода
М
=0,032
моль
кг
, 
газовая
постоянная
R=8,31
К
моль
Дж

. 
Масса
кислорода
m=0,01 
кг
. 
Решение
.
Запишем
уравнение
состояния
идеального
газа
до
расширения
p
1
V
1
=
m
M
RT
1
, 

Конспект
лекций
76 
откуда
V
1
=
mRT
Mp
1
1
=3,67

10
-3
м
3
и

V=V
2
–V
1
=6,33

10
-3
м
3
. 
Плотность
до
расширения

1
=
3
м
кг
72
,
2
V
m
1

, 
плотность
после
расширения

2
=
1
V
m
2

3
м
кг
, 
поэтому


=

1
–

2
=1,72
3
м
кг
. 
Согласно
изобариче
-
скому
процессу
V
V
T
T
1
2
1
2

, 
в
результате
Т
2
=
V T
V
2 1
1
=771
К
и

Т
=
Т
2
–
Т
1
=488
К
. 
Пример__№__4'>Пример
 
№
3
. 
Какому
изопроцессу
соответствует
гра
-
фик
зависимости
плотности
иде
-
ального
газа

от
давления
р
, 
по
-
казанный
на
рис
. 5.6. 
Решение
.
Согласно
урав
-
нению
Клапейрона
-
Менделеева
имеем

= 
m
V
pM
RT

, 
тогда
ли
-
нейная
зависимость

= 

(
р
) 
будет
наблюдаться
только
при
изотерми
-
ческом
процессе
. 
Пример
 
№
4
. 
Воду
, 
имеющую
температуру
Т
1
=283
К
, 
поме
-
щают
в
холодильник
. 
Найти
отношение
времени
превращения
воды
в
лед
ко
времени
охлаждения
воды
до
Т
2
=273
К
. 
Удельная
теплоемкость
воды
с
=4,2 
кДж
/
кг

К
, 
удельная
теплота
плавления
льда

=3,34

10
5
кг
Дж
. 
Решение
. 
Количество
тепла
Q, 
которое
отбирает
холодильник
в
единицу
времени
(
его
мощность
) 
у
воды
в
процессе
ее
охлаждения
и
замерзания
одинаково
, 
поэтому
Q = 
cm (T
T )
m
1
2





1
2
, 

о
р
Рис
. 5.6
 

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
77
где
m – 
масса
воды
, 

1
– 
время
охлаждения
воды
до
температуры
Т
2
, 

2
– 
время
превращения
воды
в
лед
. 
В
результате
имеем



2
1


с
(
Т
Т
1
2
)
= 7,95. 
Пример
 
№
 5.
Температура
воздуха
Т
1
=293
К
, 
точка
росы
Т
2
=281
К
. 
Определить
абсолютную
и
относительную
влажность
воз
-
духа
а
и

, 
если
давление
насыщенных
паров
воды
при
Т
1
равно
р
Н
1
=2,33
кПа
и
при
Т
2
оно
равно
р
Н
2
=1,07
кПа
. 
Решение
. 
Абсолютная
влажность
воздуха
равна
количеству
насыщенного
пара
в
1 
м
3
при
температуре
точки
росы
. 
Воспользо
-
вавшись
уравнением
Менделеева
-
Клапейрона
, 
получаем
а
= 
3
м
кг
3
2
H2
10
8,2
RT
M
p
V
m





, 
где
М
– 
молярная
масса
паров
воды
(0,018
моль
кг
). 
Давление
насыщенных
паров
воды
в
точке
росы
равно
парци
-
альному
давлению
водяного
пара
при
температуре
Т
1
, 
поэтому

= 
р
р
Н
2
Н
1
100% = 46%. 
Пример
 
№
 6.
КПД
тепловоза

= 40%. 
Определить
расход
мазута
в
нем
на
совершение
работы
А
= 1
кВт

час
. 
Удельная
теплота
сгорания
топлива
q = 4,61

10
7
кг
Дж
. 
Решение
.
КПД
тепловоза

= 
A
Q
, 
где
А
– 
полезная
работа
, 
совершаемая
двигателем
тепловоза
, Q – 
ко
-
личество
теплоты
, 
выделяемое
при
сгорании
топлива
. 
При
этом
Q=q

m, 
тогда

= 
A
qm
или
m
A
q







10 3 6 10
4 61 10 0 4
3
3
7
,
,
,
кг
= 0,196 
кг
. 

Конспект
лекций
78 
5.5. 
Глоссарий
 
Атом
–
наименьшая
часть
химического
элемента
, 
яв
-
ляющаяся
носителем
его
свойств
. 
Влажность
:
абсолютная
–
масса
водяного
пара
, 
содержащегося
в
единице
объема
воздуха
; 
относительная
–
отношение
плотности
водяного
пара
, 
содер
-
жащегося
в
воздухе
, 
к
плотности
насыщенного
пара
при
той
же
температуре
. 
Внутренняя
энергия
–
энергия
системы
, 
состоящая
из
кинетической
энергии
(
теплового
движения
) 
отдельных
моле
-
кул
системы
, 
потенциальной
энергии
их
взаи
-
модействия
и
внутримолекулярной
энергии
. 
Закон
Авогадро
–
в
равных
объемах
разных
газов
при
одинако
-
вых
давлениях
и
температуре
содержится
оди
-
наковое
число
молекул
; 
Бойля
-
Мариотта
–
давление
определенной
массы
идеального
газа
при
неизменной
температуре
обратно
пропор
-
ционально
его
объему
; 
Гей
-
Люссака
–
объем
некоторой
массы
идеального
газа
при
постоянном
давлении
прямо
пропорционален
его
термодинамической
температуре
; 
Дальтона
–
давление
смеси
газов
на
стенки
сосуда
равно
сумме
давлений
компонент
смеси
(
парциаль
-
ных
давлений
) 
Шарля
–
давление
некоторой
массы
идеального
газа
при
неизменном
объеме
прямо
пропорционально
его
термодинамической
температуре
. 
Идеальный
газ
–
газ
, 
состоящий
из
точечных
частиц
конечной
массы
, 
между
которыми
отсутствует
взаимо
-
действие
на
расстоянии
и
которые
взаимодей
-
ствуют
между
собой
и
стенками
сосуда
по
за
-
конам
упругого
соударения
. 

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
79
Молекула
–
мельчайшая
частица
вещества
, 
сохраняющая
его
химические
свойства
и
состоящая
из
ато
-
мов
, 
скрепленных
друг
с
другом
химической
связью
. 
Моль
–
количество
вещества
, 
в
котором
содержится
столько
молекул
или
атомов
, 
сколько
атомов
находится
в
0,012 
кг
углерода
. 
Молярная
масса
–
масса
вещества
, 
содержащаяся
в
одном
моле
. 
Насыщенный
пар
–
пар
, 
находящийся
в
состоянии
динамического
равновесия
со
своей
жидкостью
. 
Парообразование
–
процесс
перехода
вещества
из
жидкого
состоя
-
ния
в
газообразное
. 
Плавление
–
процесс
перехода
вещества
из
твердого
со
-
стояния
в
жидкое
. 
Теплоемкость
тела
–
количество
теплоты
, 
необходимое
для
нагре
-
вания
данного
тела
на
один
градус
; 
удельная
–
количество
теплоты
, 
необходимое
для
нагре
-
вания
единицы
массы
этого
вещества
на
один
градус
. 
Тепловая
машина
–
периодически
действующее
устройство
, 
со
-
вершающее
работу
за
счет
получаемого
извне
количества
теплоты
. 
Теплота
–
энергия
, 
передаваемая
от
тела
к
телу
путем
те
-
плопередачи
. 
Термодинамика
–

жүктеу/скачать 1,26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: