1488

4. На рисунке приведена диаграмма состояния кристаллического вещества (лед). Какой процесс содержит переходы «лед-вода» и «вода-пар»?

1) М-М; 2) У-У; 3) Х-Х; 4) Z-Z; 5) N-N.

5. Из предложенных ответов выберите соотношение температуры кипения воды у основания горы T1 и на ее вершине T2 .

6.Твердое железо тонет в своем расплаве. Как зависит температура плавления железа от давления?

1) возрастает при увеличении давления;

2) уменьшается при увеличении давления;

3) не зависит от давления.

7.Твердый галлий плавает в своем расплаве. Как зависит температура плавления галлия от давления?

1) возрастает при увеличении давления;

2) уменьшается при увеличении давления;

3) не зависит от давления.

8.В теплоизолированный сосуд с большим количеством льда при температуре t1 0 °C заливают 1 кг воды с температурой t2 44 °C. Какая

масса льда расплавится при установлении теплового равновесия в сосуде? 1) 44 г; 2) 100 г; 3) 560 г; 4) 710 г.

9. Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде равна 90 %. Какой будет относительная влажность, если объем сосуда при неизменной

10. Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде 40 %. Какая часть водяного пара выпадет в виде росы, если объем сосуда при

211

11. Найдите приращение удельной теплоты парообразования воды при повышении температуры от 323 до 373 K. Считайте теплоемкость воды постоянной, а водяной пар – классическим идеальным газом.

Достаточный уровень

1. Температура плавления железа изменяется на T 0,012 K при изменении давления на p 98 кПа. На сколько изменяется при плавлении

объем 1 кмоль железа? Ответ: V 1,03 л.

2. Как изменится температура плавления льда при повышении давления на 1 атм, если известно, что при 0°С теплота плавления льда равна

333,5 Дж/г, а удельные объемы воды и льда соответственно равны

1,0001·10-6 м3/г и 1,0908·10-6 м3/г?

Ответ: понизится на 0,0075°С.

3.Определите давление, при котором вода закипит при 98°С. Ответ: p 707,7 мм. рт. ст.

4.Относительная влажность воздуха в герметичной камере объемом 100 м3 при температуре 26,5 С была равна 80 %. Вычислите массу воды, сконденсировавшейся в капельки тумана или росы при понижении темпе-

ратуры в камере до 12 С. Плотность насыщенного водяного пара при температуре 26,5 С равна 25 г/м3, при температуре 12 С равна 10,6 г/м3.

Ответ: m 0,94 кг.

5. Смешали 5 м3 воздуха, имеющего относительную влажность 22 % и температуру 15 С, и 3 м3 воздуха, имеющего относительную влажность 46 % и температуру 28 С. Общий объем смеси 8 м3. Воспользовавшись приведенной таблицей, определите относительную влажность этой смеси.

Ответ: 37 %.

212

6.В сосуд с водой при 0 С опушена трубка. По трубке через воду начали пропускать пар при температуре 100 С. Вначале масса воды увеличивается, но начиная с некоторого момента времени, масса воды перестает увеличиваться, хотя пар по-прежнему пропускают. Какова была первоначальная масса воды, если к моменту прекращения конденсации пара она увеличилась на 42 г? Потерями теплоты пренебречь.

Ответ: m 0,23 кг.

7.В двух сосудах имеется по 500 г воды при температуре 20 С. В первый сосуд наливают 50 г холодной воды при температуре 0 С, а во второй добавляют 50 г льда при температуре 0 С. На сколько градусов температура в первом сосуде будет больше, чем во втором после установления теплового равновесия в сосудах? Теплоемкостью сосудов пренебречь.

Ответ: t 7 С.

213

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одна из важнейших задач курса физики в вузе состоит в формировании у студентов представлений о физической картине мира. В настоящем пособии «Молекулярная физика и термодинамика» изложены свойства и закономерности поведения микрочастиц, входящих в состав макроскопических систем.

Молекулярная физика с ее статистическим методом была первым шагом в микромир. Основываясь на атомно-молекулярной гипотезе строения вещества и моделируя характер межатомных и межмолекулярных взаимодействий, удалось построить целостную физическую картину окружающего нас мира и, в частности, протекающих в нем тепловых процессов.

Термодинамика описывает наиболее общие свойства макроскопических систем на основе фундаментальных принципов (начал), которые являются обобщением многочисленных наблюдений. Она отвечает на многие важные для технического прогресса вопросы, в том числе на вопрос о том, как должны быть устроены тепловые двигатели, чтобы они могли наиболее эффективно превращать тепло в работу.

Интенсивное развитие молекулярной физики привело к выделению из неё целого ряда крупных самостоятельных разделов физики, таких, например, как статистическая физика, физика твёрдого тела, физическая химия, молекулярная биология. Успехи теоретической и экспериментальной физики твердого тела привели к созданию полупроводниковой электронной промышленности, разработке и производству компьютеров, созданию системы мобильной связи, изменивших жизнь человечества и в настоящее время определяющих темпы развития современного общества. На основе общих теоретических представлений молекулярной физики получили развитие такие специальные области науки, как физика полупроводников, физика металлов, физика полимеров, физика плазмы, кристаллофизика.

Молекулярная физика и термодинамика внесли огромный вклад в развитие новой области научных исследований – синергетики, главной целью которой является выявление общих закономерностей в различных процессах, происходящих в сложных, открытых, неравновесных системах различной природы: физических, химических, биологических, экологических.

Однако несмотря на быстрое развитие и огромные успехи, современные молекулярная физика и термодинамика стоят перед целым рядом нерешенных проблем. Например, создание высокоэкономичных и экологически чистых двигателей внутреннего сгорания; разработка альтернативных и долговечных источников энергии; исследование свойств материалов при температурах, близких к 0 K, и т.д. Решение этих проблем является важнейшим условием ускорения научно-технического прогресса.

214

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Дмитриева, В.Ф. Основы физики [Текст] / В.Ф. Дмитриева, В.Л. Прокофьев. – М.: Высшая школа, 2009. – 526 с.

2.Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики [Текст]

/В.С. Волькенштейн. – М.: Наука, 2008. – 478 с.

3.Коган, Л.М. Учись решать задачи по физике [Текст] / Л.М. Коган. – М.: Высшая школа, 1993. – 368 с.

4.Трофимова, Т.И. Сборник задач по курсу физики с решениями [Текст] / Т.И. Трофимова, З.Г. Павлова. – М.: Абрис, 2012. – 312 с.

5.Яворский, Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов [Текст] / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф, А.К. Лебедев. – 8-е изд.– М.: Оникс: Мир и образование, 2006. – 524 с.

6.Чертов, А.Г. Задачник по физике [Текст] / А.Г. Чертов, А.А. Воробьев. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Физматлит, 2001. – 640 с.

7.Савельев, И.В. Курс общей физики [Текст] / И.В. Савельев. – СПб.:

Лань, 2008. – 432 с.

8.Иродов, И.Е. Задачи по общей физике [Текст] / И.Е. Иродов. – СПб.:

Лань, 2007.

9.Калашников, Н.П. Физика: интернет-тестирование базовых знаний [Текст] / Н.П. Калашников, Н.М. Кожевников. – СПб., М., Кр-р.: Лань, 2009.

10.Детлаф, А.А. Курс физики [Текст] / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. –

М.: Академия, 2007. – 534 с.

11.Сивухин, Л.В. Общий курс физики: термодинамика и молекулярная физика [Текст] / Л.В. Сивухин. – М.: Наука, 2006. – 544 с.

12.Трофимова, Т.И. Курс физики. [Текст] / Т.И. Трофимова – М.:

Академия, 2010. – 560 с.

13.Грабовский, Р.И. Курс физики. [Текст] / Р.И. Грабовский – М.:

Лань, 2009. – 608 с.

14.Матвеев, А.Н. Молекулярная физика. [Текст] / А.Н. Матвеев – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010. – 368 с.

215

ОГЛАВЛЕНИЕ

________________________________

Подписано в печать 17.03.2015. Формат 60 84/16. Бумага офисная «Снегурочка». Печать на ризографе. Усл. печ. л. 12,56. Уч.-изд. л. 13,5. Тираж 80 экз. Заказ №92.

___________________________________________________

Издательство ПГУАС. 440028, г.Пенза, ул. Германа Титова, 28.

216