--> Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷ ïî òåìå «Ýíåðãèÿ òåïëîâîãî äâèæåíèÿ ìîëåêóë». Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 9. Ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêàÿ òåîðèÿ èäåàëüíîãî ãàçà

 


§ 62. Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷ ïî òåìå «Ýíåðãèÿ òåïëîâîãî äâèæåíèÿ ìîëåêóë»

Ïðè ðåøåíèè çàäà÷ ýòîé ãëàâû èñïîëüçóþòñÿ ôîðìóëà (9.13), îïðåäåëÿþùàÿ àáñîëþòíóþ òåìïåðàòóðó, ôîðìóëà (9.16), ñâÿçûâàþùàÿ ýíåðãèþ áåñïîðÿäî÷íîãî äâèæåíèÿ ñ òåìïåðàòóðîé, è ôîðìóëà (9.19) äëÿ ñðåäíåé êâàäðàòè÷íîé ñêîðîñòè ìîëåêóë. Íåêîòîðûå çàäà÷è óäîáíî ðåøàòü, èñïîëüçóÿ ôîðìóëó (9.17). Äëÿ ðàñ÷¸òîâ íàäî çíàòü çíà÷åíèå ïîñòîÿííîé Áîëüöìàíà (9.14).

Çàäà÷à 1. ×åìó ðàâíî îòíîøåíèå ïðîèçâåäåíèÿ äàâëåíèÿ ãàçà íà åãî îáú¸ì ê ÷èñëó ìîëåêóë ïðè òåìïåðàòóðå t = 300 °Ñ?

Ð å ø å í è å. Ñîãëàñíî ôîðìóëå (9.13) pV/N — kT, ãäå k = 1,38 õ 10-23 Äæ/Ê — ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà. Òàê êàê àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà Ò = t + 273 (Ê) = 573 Ê, òî pV/N = 7,9 • 10-21 Äæ.

Çàäà÷à 2. Îïðåäåëèòå ñðåäíþþ êâàäðàòè÷íóþ ñêîðîñòü ìîëåêóëû ãàçà ïðè 0 °Ñ. Ìîëÿðíàÿ ìàññà ãàçà Ì = 0,019 êã/ìîëü.

Ð å ø å í è å. Ñðåäíÿÿ êâàäðàòè÷íàÿ ñêîðîñòü ìîëåêóë âû÷èñëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå (9.19). Ó÷èòûâàÿ, ÷òî m0 = M/NA è Ò = 273 Ê, ïîëó÷èì

Ñðåäíÿÿ êâàäðàòè÷íàÿ ñêîðîñòü ìîëåêóë âû÷èñëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå

Çàäà÷à 3. Íåêîòîðîå êîëè÷åñòâî âîäîðîäà íàõîäèòñÿ ïðè òåìïåðàòóðå Ò1 = 200 Ê è äàâëåíèè ð1 = 400 Ïà. Ãàç íàãðåâàþò äî òåìïåðàòóðû Ò2 = 10 000 Ê, ïðè êîòîðîé ìîëåêóëû âîäîðîäà ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ ðàñïàäàþòñÿ íà àòîìû. Îïðåäåëèòå çíà÷åíèå äàâëåíèÿ ð2 ãàçà ïðè òåìïåðàòóðå Ò2, åñëè åãî îáú¸ì è ìàññà îñòàëèñü áåç èçìåíåíèÿ.

Ð å ø å í è å. Ñîãëàñíî ôîðìóëå (9.17) äàâëåíèå ãàçà ïðè òåìïåðàòóðå Ò1 ðàâíî ð1 = n1kT1, ãäå n1 — êîíöåíòðàöèÿ ìîëåêóë âîäîðîäà.

Ïðè ðàñùåïëåíèè ìîëåêóë âîäîðîäà íà àòîìû ÷èñëî ÷àñòèö â ñîñóäå óâåëè÷èâàåòñÿ â 2 ðàçà. Ñëåäîâàòåëüíî, êîíöåíòðàöèÿ àòîìîâ âîäîðîäà ðàâíà n2 = 2n1. Äàâëåíèå àòîìàðíîãî âîäîðîäà ð2 = n2kT2 = 2n1kÒ2.

Ðàçäåëèâ ïî÷ëåííî âòîðîå óðàâíåíèå íà ïåðâîå, ïîëó÷èì

Äàâëåíèå àòîìàðíîãî âîäîðîäà

Çàäà÷à 4.  îïûòå Øòåðíà èñòî÷íèê àòîìîâ ñåðåáðà ñîçäà¸ò óçêèé ïó÷îê, êîòîðûé ïàäàåò íà âíóòðåííþþ ïîâåðõíîñòü íåïîäâèæíîãî öèëèíäðà ðàäèóñà R = 30 ñì è îáðàçóåò íà íåé ïÿòíî. Öèëèíäð íà÷èíàåò âðàùàòüñÿ ñ óãëîâîé ñêîðîñòüþ ω = 314 ðàä/ñ. Îïðåäåëèòå ñêîðîñòü àòîìîâ ñåðåáðà, åñëè ïÿòíî îòêëîíèëîñü íà óãîë φ = 0,314 ðàä îò ïåðâîíà÷àëüíîãî ïîëîæåíèÿ.

Ð å ø å í è å. Óãîë, íà êîòîðûé îòêëîíèëîñü ïÿòíî, φ = ωt, ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü àòîìîâ ñåðåáðà Âûðàçèâ èç ïåðâîãî óðàâíåíèÿ âðåìÿ t è ïîäñòàâèâ âî âòîðîå, ïîëó÷èì

Çàäà÷à 5. Ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ ìîëåêóëû èäåàëüíîãî ãàçà Äàâëåíèå ãàçà ð = 4 ìÏà. Îïðåäåëèòå ÷èñëî ìîëåêóë ãàçà â åäèíèöå îáú¸ìà.

Ð å ø å í è å. Ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ ìîëåêóë èäåàëüíîãî ãàçà

Ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ ìîëåêóëû èäåàëüíîãî ãàçà

Äàâëåíèå

ð = nkT,

ãäå n — êîíöåíòðàöèÿ ìîëåêóë, k — ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà è Ò — àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà ãàçà. Ðåøàÿ ñîâìåñòíî ýòè äâà óðàâíåíèÿ, ïîëó÷àåì

Çàäà÷à 6. Îòêà÷àííàÿ ëàìïà íàêàëèâàíèÿ îáú¸ìîì V = 10 ñì3 èìååò òðåùèíó, â êîòîðóþ ïðîíèêàåò ΔN = 106 ÷àñòèö ãàçà çà âðåìÿ Δt = 1 ñ. Ñêîëüêî âðåìåíè ïîíàäîáèòñÿ, ÷òîáû â ëàìïå óñòàíîâèëîñü íîðìàëüíîå äàâëåíèå (ð0 = 1,013 • 105 Ïà)? Òåìïåðàòóðà 0 °Ñ.

Ð å ø å í è å. Îïðåäåëèì, ñêîëüêî ìîëåêóë ãàçà N0 äîëæíî áûòü â ëàìïå ïðè íîðìàëüíîì äàâëåíèè: N0 = n0V, ãäå n0 — êîíöåíòðàöèÿ ìîëåêóë, îïðåäåëÿåìàÿ èç óðàâíåíèÿ ð0 = n0kT, n0 = p0/kT.

×èñëî ìîëåêóë áóäåò ðàâíî N0 = n0V = p0V/kT.

Ñëåäîâàòåëüíî, ñ÷èòàÿ ñêîðîñòü ïðîíèêíîâåíèÿ ìîëåêóë â ñîñóä ïîñòîÿííîé, îïðåäåëèì t: t = 8,53 • 106 ëåò.

Çàäà÷è äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî ðåøåíèÿ

1. Êàêîå çíà÷åíèå èìåëà áû ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà, åñëè áû åäèíèöà òåìïåðàòóðû â ÑÈ — êåëüâèí — áûëà ðàâíà íå 1 °Ñ, à 2 °Ñ?

2. Ñîâðåìåííûå âàêóóìíûå íàñîñû ïîçâîëÿþò ïîíèæàòü äàâëåíèå äî 1,3 • 10-10 Ïà (10-12 ìì ðò. ñò.). Ñêîëüêî ìîëåêóë ãàçà ñîäåðæèòñÿ â 1 ñì3 ïðè óêàçàííîì äàâëåíèè è òåìïåðàòóðå 27 °Ñ?

3. Ñðåäíÿÿ êâàäðàòè÷íàÿ ñêîðîñòü ìîëåêóëû ãàçà, íàõîäÿùåãîñÿ ïðè òåìïåðàòóðå 100 °Ñ, ðàâíà 540 ì/ñ. Îïðåäåëèòå ìàññó ìîëåêóëû.

4. Íà ñêîëüêî ïðîöåíòîâ óâåëè÷èâàåòñÿ ñðåäíÿÿ êâàäðàòè÷íàÿ ñêîðîñòü ìîëåêóë âîäû â íàøåé êðîâè ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû îò 37 äî 40 °Ñ?


Ïîâòîðèòå ìàòåðèàë ãëàâû 9 ïî ñëåäóþùåìó ïëàíó

1. Âûïèøèòå îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è ôèçè÷åñêèå âåëè÷èíû è äàéòå èì îïðåäåëåíèå.

2. Ñôîðìóëèðóéòå çàêîíû è çàïèøèòå îñíîâíûå ôîðìóëû.

3. Óêàæèòå åäèíèöû ôèçè÷åñêèõ âåëè÷èí è èõ âûðàæåíèå ÷åðåç îñíîâíûå åäèíèöû ÑÈ.

4. Îïèøèòå îñíîâíûå îïûòû, ïîäòâåðæäàþùèå ñïðàâåäëèâîñòü çàêîíîâ.

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->