Міністерство освіти і науки України

Дніпропетровський коледж ракетно-космічного машинобудування

Дніпропетровського національного університету імені Олеся Гончара

Творча робота

З дисципліни “Фізика”

На тему :

Фізика – наука про природу

Виконав: Циватий Денис

КС-14-1

Конспект

Фі́зика — природнича наука, яка досліджує загальні властивості матерії та явищ у ній, а також виявляє загальні закони, які керують цими явищами; це наука про закономірності Природи в широкому сенсі цього слова. Фізики вивчають поведінку та властивості матерії в широких межах її проявів, від субмікроскопічних елементарних частинок, з яких побудоване все матеріальне , до поведінки всього Всесвіту, як єдиної системи .

Деякі з закономірностей, які встановлені фізикою, є загальними для всіх матеріальних систем. До таких можна віднести, наприклад, закон збереження енергії. Такі закономірності називають законами фізики. Фізику вважають фундаментальною наукою, тому що всі інші природничі науки (хімія, геологія, біологія тощо) мають справу з певними різновидами матеріальних систем, які підкоряються законам фізики. Наприклад, властивості хімічних речовин визначаються властивостями молекул та атомів, які їх складають, а ці властивості досліджують в таких галузях фізики, як квантова механіка, термодинаміка і/або електрика.

Фізика тісно пов'язана з математикою. Фізичні теорії, як правило, побудовані на основі певного математичного апарату і цей апарат часто набагато складніший в порівнянні з іншими природничими науками. Але відмінність фізики від математики в тому, що фізика принципово зосереджена на описі матеріального світу, тоді як математика має справу з абстрактними ідеями та формулюваннями, які не обов'язково мають якесь реальне відображення. Хоча чіткого поділу не існує. На перетині цих двох наук постала спеціальна дисципліна — математична фізика, яка вибудовує математичні структури фізичних теорій.

Фізика — природнича наука. В її основі лежить експериментальне дослідження явищ природи, а її задача — формулювання законів, якими пояснюються ці явища. Фізика зосереджується на вивченні найфундаментальніших та найпростіших явищ і на відповідях на найпростіші запитання: з чого складається матерія, яким чином частинки матерії взаємодіють між собою, за якими правилами й законами здійснюється рух частинок тощо. В основі фізичних досліджень лежать спостереження. Узагальнення спостережень дозволяє фізикам формулювати гіпотези щодо спільних загальних рис тих явищ, за якими велися спостереження. Гіпотези перевіряються за допомогою продуманого експерименту, в якому явище проявлялося б у якомога чистішому вигляді й не ускладнювалося б іншими явищами. Аналіз даних сукупності експериментів дозволяє сформулювати закономірність. На перших етапах досліджень закономірності мають здебільшого емпіричний, феноменологічний характер, тобто явище описується кількісно за допомогою певних параметрів, характерних для досліджуваних тіл та речовин. Аналізуючи закономірності та параметри, фізики будують фізичні теорії, які дозволяють пояснити досліджувані явища на основі уявлень про будову тіл та речовин і взаємодію між їхніми складовими частинами. Фізичні теорії, в свою чергу, створюють передумови для постановки точніших експериментів, в ході яких здебільшого визначаються рамки їхнього застосування. Найзагальніші фізичні теорії дозволяють формулювання фізичних законів, які вважаються загальними істинами, доки накопичення нових експериментальних результатів не вимагатиме їхнього уточнення.

Задачи

2.18. Знайти масу молекул кисня, вуглекислого газу, водяної пари, аміака.

Кисень (О₂) м=16 . 2 = 32

Вуглекислий газ (СО₂) м =12+32 = 44

Водяна пара(Н₂О) м = 2+16 = 18

Аміак (NH₃) м =14+3 = 17

2.44. Газ при тиску 810 кПа та температурі 12^оС займає об’єм 855 л. Яким буде тиск, якщо той самий газ при температурі 320 К Займає об’єм 800 л.

Р2 – ? Si (P_(1 )∙ V_1)/t_1 =(P_2∙ V_2)/t_2 P_2=(810∙855∙47)/(12∙800) =3390.6 кПа

Р1=810 кПа P_2=(P_1 V_1 t_2)/(t_1 V_2 )

t1=12^оC

V1=855л

t 2=320 К 47^оС

V2=800л

Відповідь: Р2=3390.6 кПа

2.45.Газ при тиску 607.8 кПа та температурі 293 К займає об’єм 586 л. Знайти об’єм,того ж газу при температурі 248 К та тиску 400 Па.

V2–? (P_(1 )∙ V_1)/t_1 =(P_2∙ V_2)/t_2 V_2=(607.7∙586∙248)/(293∙400) =753.548л

P1=607.8 кПа V_2=(P_1 V_1 t_2)/(t_1 P_2 )

t1=293 К

V1=586 л

T2=248 К

P2=400 Па

Відповідь: V2=753.548 л

2.46. Об’єм газу при тиску 720 кПа та температурі 288 К дорівнює 0.60 м³. При якій температурі той самий газ займає об’єм 1.6 м³, якщо тиск дорівнюватиме 225 кПа?

T2–? (P_(1 )∙ V_1)/t_1 =(P_2∙ V_2)/t_2 T_2=(720∙0.6)/(288∙1.6∙225) =0.004 K

P1=720 кПа T_2=(P_1 V_1)/(t_1 P_2 V_2 )

t1=288 К

V1=0.60 м³

V2=1.6 м³

P2=225 кПа

Відповідь: T2=0.004 K

2.47.Газ при тиску 126.6 кПа та температурі 300К займає об’єм 0.6 м3.Знайти об’єм газу при нормальних умовах.

V0–? (P_(1 )∙ V_1)/t_1 =(P_0∙ V_0)/t_0 V_0=(126.6∙〖10〗^3∙273∙0.6)/(300∙〖10〗^5 ) =0.69 м³

P1=126.6 кПа V_0=(P_1 V_1 t_0)/(t_1 P_0 )

t1=300К

V1=0.6 м³

Відповідь: V0=0.69 м³

2.60.Найти массу углекислого газа в баллоне вместимостью 40 л при температуре 288 К и давлении 4.9 Мпа.

m –? Si P∙V=m/M ∙R∙T m=(8.31∙288∙44)/(4.9∙〖10〗^6∙40) =0.005 кг

V=40 л m=(R∙T∙M)/(P∙V)

t=288 K

P=4.9 МПа 4.9 .106 Па

Ответ: m=0.005 кг

2.61.В баллоне вместимость которого равна 25.6 л находится 1.04 кг азота при давлении 3.55 МПА. Определить температуру газа.

T–? Si P∙V=m/M ∙R∙T T=(3.55∙〖10〗^6∙28)/(8.31∙1.04) =11501434.8 K

V=25.6 л T=(P∙V∙M)/(R∙m)

m=1.04 кг

P=3.55 МПА 3.55.106 Па

Ответ: Т=11501434.8 K

3.1. Почему баллоны электрических ламп заполняют азотом при понижении давлении? Почему нагретая медицинская банка присасывается к телу?

Чтобы во время работы лампы давление азота не превышало атмосферного. Внутри нее выжигается кислород и образовывается вакуум.

3.2.Давление газа при 293К равно 107 кПа каково будет давление газа, если его нагреть при постоянном объеме до 423 К? Охладить при постоянном объеме до 250 К?

P2–? P3–? (P_1 V_1)/T_1 =(P_2 V_2)/T_2 P_2=(107∙423)/293 =154.5 кПа

P1=107 кПа P_2=(P_1 T_2)/T_1 P_3=(107∙250)/293 =91.3 кПа

T1=293К

T2=423 К

T3=250 К

V₁=V₂=V₃

Ответ: P₂=154.5 кПа; P₃=91.3 кПа

3.3.Газ находится в баллоне при температуре 288 К и давлении 1.8 МПа. При какой температуре давление газа станет равным 1.55 МПа? Вместимость баллона считать неизменной.

T2–? Р_1/Т_1 =Р_2/Т_2 Т_2=(Т_1 Р_2)/Р_1 =(288∙1.55)/1.8 =248 К

T1=288 K

P1=1.8 МПа

Р2=1.55 МПа

Ответ: T2=248 К

3.13. В какое время суток ветер дует с моря на сушу и в какое время суток–с суши на море?

Днем они дуют с водной поверхности на сушу, а ночью — с суши на водную поверхность.

3.14. Где больше вероятность возникновения утренних заморозков – на возвышении или в низине?

В низине, потому что, холодный воздух тяжелее и опускается в низ.

3.15.Почему батареи парового и водяного отопления помещают у пола а не у потолка.

Потому что необходимо нагреть холодный воздух который опускается в низ.

3.23.Определить массу кислорода, занимающего объем 600 л при температуре 300 К и нормальном атмосферном давлении.

m–? P∙V=m/M ∙R∙T m=(8.31∙300∙32)/(600∙〖10〗^5 ) =0.0013 кг

V=600 л m=(R∙T∙M)/(P∙V)

T=300 К

P=105 Па

Ответ: m=0.0013 кг

3.31. Объем находившегося в цилиндре воздуха уменьшили в пять раз, резко опустив поршень. Можно ли считать, что давление газа в цилиндре увеличилось в пять раз? Можно ли температуру считать постоянной?

Можно считать что давление газа в цилиндре увеличилось в пять раз. Температура увеличится из-за увеличения давления, но изменения будут практически не заметны.

3.44.Найти объем, который занимает 12 г азота при давлении 3.04 МПа и температуре 0 оС.

V–? P∙V=m/M∙R∙T V=(0.12∙8.31∙273)/(28∙3.04) =3.2 л

m=12 г V=(m∙R∙T)/(M∙P)

P=3.04 Мпа

T=273K

Ответ: V=3.2 л

3.46.Горелка потребляет 70.5 г светильного газа за 1 ч. Какова должна быть вместимость газового баллона, чтобы находящегося в нем при давлении 10.13 МПа газа хватило на 12 ч рабты горелки? Температура газа в балоне равна 0оС и остается неизменной.

m–? 70.5 . 12=846 г

m1=70.5 г

P=10.13 Мпа

T=0^оС

Ответ: m=846 г

4.4. Определить температуру воды, установившуюся после смешивания 39 л воды при 20^оС и 21 л воды при 60 оС.

4.56. Двигатели тракторов ДТ-250 и ДТ-54 работают на дизельном горючем; первый из развивает мощность 220 кВт и потребляет 0,23 кг горючего на 1 кВт ч энергии; второй развивает мощность 40 кВт и потребляет 0,30 кг горючего на 1 кВт ч энергии. Определить к.п.д. каждого двигателя.

ŋ–? ŋ=N/(m∙c∙∆t) ŋ1 =(220∙3600∙〖10〗^3)/(0.23∙4.2∙220∙〖10〗^7 ) =0.37

N1=220 кВт

m1=0.23 кг ŋ2= (40∙3600∙∙〖10〗^3)/(0.3∙4.2∙40∙〖10〗^7 ) =0.28

c=4.2∙107Дж/кг

N2=40 кВт

m2=0.3 кг

Ответ: ŋ1=0.37; ŋ2=0.28

4.57Двигатель автомобіля «Волга» развивает мощность 55 кВт и потребляет 0.31 кг бензина на 1 кВт ∙ ч энергии. Определить к.п.д. двигателя.

ŋ –? ŋ=N/(m∙c∙∆t) ŋ=(55∙3600∙〖10〗^3)/(0.31∙4.6∙55∙〖10〗^7 ) =0.25

N=55 кВт

m=0.31 кг

c=4.6∙107Дж/кг

Ответ: ŋ=0.25

4.59Найти к.п.д. двигателя автобуса расходующего 63 кг лироина за 2.5 ч работы при средней мощности 70 кВт.

ŋ –? ŋ=N/(m∙c∙∆t) ŋ=(70∙3600∙〖10〗^3)/(25.2∙4.33∙〖10〗^7 ) =0.23

m=63 кг

N=70 кВт

c=4.33∙107 Дж/кг

Ответ: ŋ=0.23

4.6.Сколько литров води при 95 oC нужно добавить к 30 л воды при 25oC, чтобы получить воду температурой 67oC?

V1–? Q=m∙c∙∆T m1=V1

T1=95oC Q=m_1∙c∙(T_1–T) m_1=(30∙4.2∙67–30∙4.2∙25)/(4.2∙28)=45

T2=25oC Q=m_2∙c∙(T–T_2 )

V2=30 m_1∙c∙(T_1–T)=m_2∙c∙(T–T_2 )

T=67oC m_1=(m_2∙c∙t–m_2∙〖c∙t〗_2)/(c(t_1–t))

Ответ: 45 л

4.46.Сколько керосина необходимо сжечь, чтобы 50 л воды нагреть от 20оС до кипения? К.п.д. нагревателя равен 35%.

m2–? Q=m∙c∙∆T m_2=(50∙4.2∙80)/(4.6∙〖10〗^7 )∙0.35%=127.8 г

m1=50 л Q=q∙m

t1=20 оС m_2=(m_1∙c∙∆t)/q

t2=100 оС

ŋ=35%

Ответ: 127.8 г

4.48 Определить к.п.д. нагревателя, расходующего 80 г керосина на нагревание 3 л воды на 90 К

ŋ–? ŋ=A/Q ŋ=(3∙4.2∙90)/(0.08∙43100)∙100%=32.8%

m1=80 ŋ=(m_2∙∆t∙c)/(q∙m_1 )

m2=3

∆t=90K

Ответ: ŋ=32.8%

Вопросы

1. Какого из русских ученых А.С.Пушкин назвал «первым русским университетом»? (М.В.Ломоносов)

2. Какой температуре по шкале Цельсия соответствует абсолютный ноль? (t = -2730С)

3. Аморфные или кристаллические тела не имеют постоянной температуры плавления? (Аморфные)

4. Как называется шар находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью? (Насыщенный)

5. Закон Бойля – Мариотта был открыт одним или двумя учёнными? (Двумя: Бойлем и Мариоттом)

6. Модуль Юнга характеризует механические или электрические свойства тел? (Механические)

7. Какие взаимодействие является более сильным: гравитационное или электромагнитные? (Электромагнитные)

8. Что является силовой характеристикой электрического поля? (Напряженность)

9. В каких единицах измеряется электрическая ёмкость? (Фарада)

10. Какими частицами представлен электрический ток в полупроводниках? (Электронами и дырками).

11. Единицей измерения какой величины является ньютон? (силы)

12. Что является причиной ускоренного движения тел? (Причиной является - сила)

13. Кто открыл закон инерции? (Галилео Галилей)

14. На скольких основных единицах построена система «Си»? (на 7 единицах)

15. Куда направлено ускорение свободного падения и чему равен его модуль? (ускорение направлено вниз и равно 9,8 )

16. Какие преобразования энергии происходят в электрической плитке? (Электромагнитная энергия преобразуется во внутреннюю энергию)

17. Кто предложил ядерную модель строения атома? (Резерфорд)

18. Притягивается ли Земля к висящему на ветке яблоку? (Да. Согласно третьему закону Ньютона два тела взаимодействуют с силами, равными по модулю и противоположными по направлению)

19. Какие частицы входят в состав радиоактивного излучения? (Альфа-частицы, бета-частицы, гамма-частиц)

20. Чему равна скорость света? (С = 300000 )

Тест № 1

1)Яка фізична величина має розмірність 1/м3?

А)Густина

Б)Концентрація

В)Об'єм

2) Яка з цих величин виявляє інерціальні властивості тіла?

А)Маса

Б)Тиск

В)Робота

3) Яка одиниця часу є основною в системі СІ?

А)Година

Б)Хвилина

В)Секунда

4) Какие из приведённых ниже утверждений являются признаками идеального газа?

А) Размеры молекул пренебрежимо малы.

Б) Учитывается только потенциальная энергия взаимодействия молекул, кинетической энергией теплового движения молекул пренебрегают.

В) Взаимодействием между молекулами пренебрегают.\

5) При нагревании идеального газа его абсолютная температура увеличилась в 2 раза. Как изменилась при этом средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа?

А)увеличилась в 16 раз

Б)увеличилась в 4 раза

В)увеличилась в 2 раза

Г)не изменилась

Тест № 2

1)Концентрацию молекул одноатомного идеального газа уменьшили в 5 раз. Одновременно в 2 раза увеличили среднюю энергию хаотичного движения молекул газа. В результате этого давление газа в сосуде

А)снизилось в 5/2 раз

Б)снизилось в 5/4 раз

В)возросло в 2 раза

Г)снизилось в 5 раз

2) При понижении температуры газа в запаянном сосуде давление газа А)уменьшается. Это уменьшение давления объясняется тем, что Б)уменьшается объем сосуда за счет остывания его стенок

В)уменьшается энергия теплового движения молекул газа

Г)уменьшаются размеры молекул газа при его охлаждении

Д)уменьшается энергия взаимодействия молекул газа друг с другом

3) Укажите пару веществ, скорость диффузии которых наименьшая при прочих равных условиях:

А)раствор медного купороса и вода

Б)вода и спирт

В)свинцовая и медная пластины

Г)пары эфира и воздух

4) Дым представляет собой частицы сажи, взвешенные в воздухе. Твердые частицы сажи долго не падают вниз потому, что

А)частицы сажи совершают броуновское движение в воздухе

Б)температура частиц сажи всегда выше температуры воздуха

В)воздух выталкивает их вверх согласно закону Архимеда

Г)Земля не притягивает столь мелкие частицы

5) Диффузия в жидкости происходит быстрее при повышении температуры, потому что с повышением температуры

А)увеличивается скорость теплового движения молекул

Б)уменьшаются силы взаимодействия молекул

В)жидкости расширяются

Г)увеличиваются силы взаимодействия молекул