Молярная масса М – это масса одного моля вещества. <...> Основываясь на значении атомной единицы массы, найдите число молекул в одном моле вещества (число Авогадро). <...> Средняя молярная масса газа в околосолнечном пространстве M 1,5 г/моль. <...> Оцените полное число молекул в атмосфере и полную массу атмосферы. <...> Уравнения изопроцессов для постоянной массы газа: при постоянной температуре p ля–Мариотта); при постоянном объеме 00 V T const (закон Шарля); здесь t температура по шкале Цельсия, t 0 V давление и объем при T t t 0 1 пейрона–Менделеева): pV RT , где R – молярная газовая постоянная. <...> Слева от поршня находится моль азота, справа – моль водорода. <...> Масса газа в ходе процессов не меняется. <...> 3 изображена зависимость V(Т) при изобарном нагревании двух газов: водорода и гелия. <...> Найдите число молекул в единице мм рт.ст., которое удается получить с помощью современной вакуумной техники. <...> Идеальный газ расширяется по закону pV 2 const. <...> Тонкостенный резиновый шар (масса оболочки шара тш= 0,05 кг) наполнен азотом и погружен в озеро на глу лона, если максимальное давление, на которое он рассчитан, составляет 150 атм, а температура газа 20 С? вследствие неисправности вентиля вытекает газ. <...> В обеих половинах сосуда находятся одинаковые массы газа при температуре 0 давлении 0 t 27 С и p 105 Па. <...> Считать, что в другой половине сосуда температура не изменяется. сосуда сместится поршень, если газ в одной из половин нагреть до 1 t 57 С? <...> В первой половине сосуда первоначально находился водород массой 1 городку может диффундировать только водород. <...> Во сколько раз давление в сосуде при этих условиях больше того давления, которое установилось бы в случае, если бы молекулы углекислого газа не были диссоциированы? <...> Молекула аргона, летящая со скоростью 500 м/с, упруго ударяется о стенку сосуда. <...> Определите: а) молярную массу газа; б) концентрацию молекул газа; в) среднеквадратичную скорость <...>
Сборник_вопросов_и_задач_по_общей_физике._Раздел_5_Молекулярная_физика_(1).pdf
УДК 53(076.1)
ББК 22.36я73-4
К142
Печатается по решению Ученого совета Московского
педагогического государственного университета
К142 Казанцева А. Б., Соина Н. В., Гольцман Г. Н.
Сборник вопросов и задач по общей физике. Раздел 5. Молекулярная
физика: Учебное пособие. – М.: МПГУ, 2012. – 144 с.
Учебное пособие, подготовленное преподавателями кафедры общей и
экспериментальной физики факультета физики и информационных технологий
МПГУ, содержит около 450 вопросов и задач, ответы к ним и рисунки. К наиболее
сложным задачам даны развернутые ответы. Пособие соответствует программе
по специальности 032200 «Физика».
ISBN 978-5-7042-2340-5
© МПГУ, 2012
© Издательство «Прометей», 2012
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
§ 1. МОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА ВЕЩЕСТВА . . . . . . . . . . 4
§ 2. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Равновесные состояния и процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Молекулярно-кинетический смысл давления и
температуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
§ 3. ЭЛЕМЕНТЫ СТАТИСТИКИ
ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Флуктуации. Распределение Больцмана. . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Распределение Максвелла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Квантовые статистики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
§ 4. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ . . . . . . . . . . . . . 34
Первое начало применительно к различным
процессам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Теплоемкость газа в различных процессах . . . . . . . . . . . . . 43
§ 5. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ . . . . . . . . . . . . . 45
КПД тепловых машин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Изменение энтропии в тепловых процессах . . . . . . . . . . . . 50
§ 6. ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА В ГАЗАХ . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
§ 7. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Уравнение Ван-дер-Ваальса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Критическое состояние вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Экспериментальные изотермы реального газа . . . . . . . . . . 66
Влажность воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
§ 8. ПОВЕРХНОСТНЫЕ И КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В
ЖИДКОСТИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
§ 9. РАВНОВЕСИЕ ФАЗ. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ . . . . . . . 75
§ 10. ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ . . . . . . . . . . 80
Тепловое расширение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Теплопроводность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Теплоемкость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
3
Стр.3