4.2. Розрахункові задачі

1. Визначити кількість теплоти, яку необхідно надати 3 молям одноатомного газу, щоб нагріти його при сталому тиску від температури 300 К до температури 600 К.

2. Ідеальна теплова машина має корисну потужність N=50 кВт. Температура нагрівача при цьому , а температура холодильника . Визначить теплову потужність , отриману машиною від нагрівача та енергію , яка віддається холодильнику за 1 годину роботи.

3. Двигун працює по циклу Карно і за один цикл отримує від нагрівача . Температура нагрівача , а температура холодильника . Знайдіть роботу за цикл та кількість теплоти, яка віддається холодильнику.(1кал = 4,19Дж).

4. У процесі ізобарного нагрівання газу його об'єм збільшився в 2 рази. На скільки градусів нагріли газ, якщо його початкова температура дорівнює 273°С.

4.3. Тренувальний тест

1. З газом проводять вказані нижче процеси. Під час яких процесів робота газу дорівнюватиме нулю?

А. Під час ізохорного нагрівання.

Б. Під час ізотермічного розширення.

В. Під час ізобарного охолодження.

Г. Під час ізотермічного стискання.

2. Оберіть правильне твердження відносно кипіння води у відкритій посудині під час підвищення атмосферного тиску.

А. Температура кипіння знижується.

Б. Температура кипіння підвищується.

В. Температура кипіння залишається незмінною.

Г. Кипіння стає неможливим.

3. На рисунку показано процес вимірювання стану ідеального газу.

а) Назвіть процес.

б) Яку роботу виконав газ, якщо йому надали під час цього процесу 6 кДж теплоти?

4. Яка кількість теплоти потрібна для того, щоб ЗО г спирту, взятого за температури 28 °С, нагріти до кипіння та обернути в пару за нормального атмосферного тиску?

5. Завдання має за мету встановити відношення (логічну пару). До кожного рядка, який позначений буквою, доберіть відношення, позначене цифрою.

А. Внутрішня енергія залежить…	1...від тиску газу та зміни об'єму газу
Б. Зміни внутрішньої енергії залежать…	2…від кількості теплоти, яку було передано тілу, а також від роботи, яка виконувалася над ним
В. Робота газу під час ізобарного розширення…	3...від кінетичної енергії хаотичного руху частинок, які входять до складу тіла, і від потенційної енергії їх взаємодії
Г . Робота газу під час циклічного процесу залежить	4. ...від ККД циклічного процесу
	5. ...від площі циклу на графікові в координатах р, V

6. Під час ізобарного нагрівання об'єм гелію збільшився в 3 рази. Яку роботу виконав газ? Яку кількість теплоти йому передано? Маса гелію 12 г, початкова температура -123 °С

5. Підведення підсумків Питання для самоконтролю

1. Сформулюйте перший закон термодинаміки.

2. Що таке теплоємність тіла? Питома теплоємність тіла?

3. Запишіть формулу, за якою обчислюють роботу газу при нагріванні.

4. Застосуйте перший принцип термодинаміки до ізопроцесів.

5. Які процеси називаються адіабатними?

6. Що називають ККД теплової машини?

7. Чи завжди газ при охолодженні віддає таку саму кількість теплоти, яку було витрачено на його нагрівання? Відповідь обґрунтуйте.

8. Чи однаковим буде ККД двигуна внутрішнього згорання влітку і взимку?

Література:

1. Гончаренко С.У. Фізика: Пробний навчальний посібник для шкіл ІІІ ступеня, гімназії і класів гуманітарного профілю. 10 кл.- К.: Освіта, 1995, с. 126-138.

Розділ 3 Електродинаміка

Практичне заняття № 5

Тема: Електричне поле

Мета: навчити обчислювати електричну силу взаємодії зарядів, силову та енергетичну характеристики (напруженість та потенціал) електричного поля, визначати роботу, яку виконує електричне поле по переміщенню зарядів та електроємність і енергію зарядженого конденсатора.

План

1. Короткі теоретичні відомості.

2. Алгоритм розв’язування задач. Приклади задач.

3. Самостійне розв’язування задач студентами.

4. Підведення підсумків.

1. Короткі теоретичні відомості

• Закон Кулона. , де – радіус-вектор, проведений від заряду до заряду , – діелектрична проникність середовища.

• Напруженість електричного поля точкового заряду q на відстані r

; Н/Кл = В/м.

• Сила, що діє на точковий заряд q в точці поля з напруженістю , .

• Принцип суперпозиції. Напруженість поля системи точкових зарядів

.

• Електроємність провідника ; [C] = Ф.

• Електроємність кулі радіуса r .

• Електроємність конденсатора .

• Електроємність плоского конденсатора ,

де S – площа пластини, d – відстань між пластинами.

• Ємність батареї конденсаторів:

а) сполучених паралельно ;

б) сполучених послідовно .

• Енергія електричного поля конденсатора .