
физика задачи
.pdf5 мм друг от друга, заполнено кислородом. Одна пластина поддерживается при температуре 17 °С, а другая - при температуре 27 °С. Определите количество теплоты, прошедшее за 5 мин посредством теплопроводности от одной пластины к другой. Кислород находится при нор мальных условиях. Эффективный диаметр молекул ки слорода считать равным 0,36 нм. Ответ. Q - 76,43 Дж.
14.29Акватория Азовского моря составляет 38-103 км2. Найти, во сколько раз мощность теплового потока, передаваемо го водой в атмосферу, превышает мощность электростан ции в 106 кВт, если море покрыто слоем льда толщиной 200 мм, а температура на нижней и верхней поверхностях льда соответственно 0 °С и -15 °С. Коэффициенты теп лопроводности льда 2,5 Вт/(м-К). Ответ, п - 7125 раз.
14.30Цилиндрический термос с внутренним радиусом г, - 9 см и внешним гг= 10 см наполнен льдом. Высота термоса h =
= 20 см. Температура льда t\ = 0 °С, температура наруж ного воздуха Ь = 20 °С. При каком предельном давлении р воздуха между стенками термоса теплопроводность К еще будет зависеть от давления? Диаметр молекул возду ха 0,3 нм, а температуру воздуха между стенками термоса считать равной средней арифметической температур льда и наружного воздуха. Найти теплопроводность К воздуха, заключенного между стенками термоса, при давлениях р\ = 101,3 кПа и р 2 = 13,3 МПа, если молекулярная масса воздуха 0,029 кг/моль. Какое количество теплоты прохо дит за 1 мин. через боковую поверхность термоса сред ним радиусом 9,5 см при давлениях р г = 301,3 кПа и р 2= = 13,3 МПа? Ответ, р - 980 мПа; К\ = 13,1 мВт/(м-К); К2 = 178 мВт/(м-К); Qx= 188 Дж; Q2 = 2,55 Дж.
190
ЛИТЕРАТУРА
1.Савельев, И.В. Курс общей физики: в 3 т. / И.В. Савельев. - М.: Наука, 1977-1989. - Т. 1-3.
2.Детлаф, А.А. Курс физики: в 3 т. / А.А. Детлаф, Б.М. Явор ский. - М.: Высшая школа, 1973-1979. - Т. 1-3.
3.Наркевич, И.И. Физика для втузов: в 3 г. / И.И. Наркевич, Э.И. Волмянский, С.И. Лобко. - Минск.: Вышэйшая школа, 1992-1994.- Т . 1-2.
4.Трофимова, Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. - М.: Выс шая школа, 1985-1990.
5.Зисман, Г.А. Курс общей физики: в 3 т. / Г.А. Зисман, О.М. Тодес. - М.: Наука, 1972-1974. - Т. 1-3; Киев: Днтро, 1994.- Т . 1-3.
6.Чертов, А.Г. Задачник по физике / А.Г. Чертов, А.А. Воробь ев. -М .: Высшая школа, 1981-1988.
7.Волькенш гейн, B.C. Сборник задач по общему курсу физики / B.C. Волькенштейн. - М.: Наука, 1973-1990; СПб: Спец. лит., Лань, 1999.
8. Трофимова, Т.И. Сборник задач по курсу физики / Т.И. Трофимова. - М.: Высшая школа, 1994-1996.
9.Берклеевский курс физики: в 5 т. / Ч. Китель [и др.] - М.; Наука, 1971-1974.- Т . 1-5.
10.Сивухин, Д.В. Общий курс физики: в 5 т. / Д.В. Сивухин. - М.: Наука, 1977-1990. - Т. 1-5.
11.Матвеев, А.Н. Курс общей физики / А.Н. Матвеев. - М.: Высшая школа, 1976-1989.
12. Астахов, |
А.В. Курс физики: в 3 т. / А.В. Астахов, |
Ю.М. Широков. - М.: Наука, 1977-1981. - Т. 1-3.
13.Орир, Д. Физика / Д. Орир. - М.: Мир, 1981. - Т. 1-2.
14.Геворкян, Р.Г. Курс физики / Р.Г. Геворкян. - М.: Высшая школа, 1979.
15.Лаврентьев, М.А. Проблемы гидродинамики и их математи ческие модели / М.А. Лаврентьев, Б.В. Шабат. - М.: Наука, 1977.
191
16.Киттель, Ч. Статистическая термодинамика / Ч. Киттель. - М.: Наука, 1977.
17.Суханов, А.Д. Фундаментальный курс физики: в 2 т. / А.Д. Суханов. -М .: Агар, 1996-1998.- Т . 1-2.
18.Фундаментальная структура материи / пер. с англ.; под. ред. А.Д. Суханова. - М.: Мир, 1984.
19.Сена, Л.А. Единицы физических величин и их размерности / Л.А. Сена. - М.: Наука, 1977.
20.Зайдель, А.Н. Погрешности измерений физических величин / А.Н. Зайдель. - М.: Наука, 1985.
21.Чертов, А.А. Физические величины / А.А. Чертов. - М.: Высшая школа, 1990.
22.Савельев, И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике / И.В. Савельев. - М.: Наука, 1982.
23.Иродов, И.Е. Задачи по общей физике / И.Е. Иродов. - М.:
Наука, 1987.
24. Козел, С.М. Сборник задач по физике / С.М. Козел, Э.И. Рашба, С.А. Славатинский. - М.: Наука, 1987.
192
ПРИЛОЖЕНИЕ
ТаблицаП1
Десятичные приставки к названиям единиц
Множитель |
|
Приставка |
|
Наименование |
Обозначение |
||
|
|
русское |
международное |
10ls |
экса |
Э |
Е |
10в |
пета |
п |
Р |
10й |
тера |
т |
Т |
10^ |
гига |
г |
G |
106 |
мега |
М |
М |
103 |
кило |
к |
к |
Ю2 |
(гекто) |
г |
h |
ю 1 |
(дека) |
да |
da |
10’1 |
(деци) |
д |
d |
10‘‘ |
(санти) |
с |
с |
|
МИЛЛИ |
м |
ш |
10* |
микро |
мк |
И |
Ю'у |
нано |
н |
п |
10'1й |
пико |
п |
Р |
10й5 |
фемто |
ф |
f |
10-1« |
атто |
а |
А |
|
193
Основные единицы СИ и их определения |
Таблица П2 |
|||
|
||||
Величина |
|
Единица СИ |
||
|
|
Наименова |
Обозначение |
|
Наименование |
Раз |
русское |
между |
|
|
мер |
ние |
|
народ |
|
ность |
|
|
ное |
Длина |
L |
метр |
м |
ш |
Масса |
М |
килограмм |
кг |
кя |
Время |
Т |
секунда |
с |
S |
Сила электрического |
I |
ампер |
А |
А |
тока |
|
|
|
|
Термодинамическая тем |
® |
кельвин |
К |
К |
пература |
|
|
|
|
Количество вещества |
N |
моль |
моль |
mol |
Сила света |
J |
кандела |
кд |
cd |
Метр - единица длины, равная расстоянию, проходимому в вакууме плоской электромагнитной волной за 1/299792458 долей секунды. Килограмм - единица массы, равная массе международного прототипа килограмма.
Секунда - единица времени, равная 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
Ампер - сила тока, проходящего по двум параллельным прямолиней ным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на рас стоянии 1 м один от другого, который вызывает между этими провод никами взаимодействие силой 2 -10'7 Н на каждый метр длины.
Кельвин - единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.
Моль - единица количества вещества, равная количеству вещества системы, в которой содержится столько же структурных элементов (атомов, молекул, ионов, электронов и других, частиц или специфици рованных i-рупп частиц), сколько содержится атомов в углероде мас сой 0,012 кг.
Кандела - единица силы света, равная силе света в данном направле нии от источника, испускающего монохроматическое излучение час тоты 540-10 12 Гц (540 ТГц), сила излучения которого в этом направле нии составляет 1/638 Вт/ср.
194
Таблица ПЗ
Величины физических постоянных
Величина
Атомная единица массы Объем моля идеального газа при нормальных условиях
(То = 273,15 К,
А > = 101325 Па) Постоянная Авогадро
Постоянная Больцмана
Постоянная газовая универсальная
Постоянная гравитаци онная
Ускорение свободного падения
Обозна
чение 1 а.е.м.
у - * * '
У 0
Ро
N A
k = R/NA
R
G
g
Значение
1,6605655(86)-10‘27 кг
м3
0,02241383(70)
моль
6,022045(31)-1023 1
моль
1,3 80662(44)-10 23 •—
8,31441(26) Д Ж ' М0ЛЬ
6,6720(41)-10'11 Н '^ кг
9,80665 4 -
с
195
|
|
|
|
Таблица П4 |
|
Физические свойства элементов |
|
||
|
Плот |
Молярная |
Коэффи |
Теплопро |
Элемент |
ность |
теплоем |
циент ли |
водность |
|
Р’з |
кость |
нейного |
К , |
|
с Р, |
расшире |
Вт/(м-К) |
|
|
103 |
|||
|
кг/м3 |
Дж/(мольК) |
ния, |
|
|
|
|
а, КГ6 К'1 |
|
Алюминий |
2,70 |
24,35 |
22,58 |
207 |
Висмут |
9,75 |
25,52 |
16,6 |
8 |
Германий |
5,46 |
28,8 |
5,8 |
60,3 |
Железо |
7,87 |
25,0-26,7 |
12,1 |
75 |
Золото |
19,3 |
25,23 |
14,0 |
310 |
Калий |
0,87 |
29,96 |
84 |
100 |
Кальций |
1,55 |
26,28 |
22 |
98 |
Кремний |
2,42 |
- |
2,3 |
167 |
Магний |
1,74 |
24,6 |
- |
71 |
Медь |
8,93 |
24,52 |
16,6 |
395 |
Натрий |
0,971 |
28,12 |
72 |
133 |
Олово (се |
5,8 |
25,8 |
- |
65 |
рое) |
|
|
|
|
Ртуть |
13,55 |
27,98 |
“ |
8,45 |
(жидк.) |
|
|
|
|
Свинец |
11,34 |
26,44 |
28,3 |
34,9 |
Серебро |
30,5 |
25,49 |
19 |
418 |
Стронций |
2,54 |
25,11 |
20,6 |
- |
Углерод |
3,52 |
6,12 |
1,2 |
- |
(алмаз) |
|
|
|
|
Цинк |
6,92 |
25,4 |
32 |
111 |
196
|
Физические свойства сплавов |
Таблица П5 |
||
|
|
|||
Сплав |
Плотность |
|
Коэффициент |
Теплопро |
|
р, 103 кг/м3 |
|
линейного рас |
водность |
|
|
|
ширения, а, |
К, Вт/(м К) |
|
|
|
Ю-s к-1 |
|
Бронзы |
8;7-8,9 |
|
16-20 |
30-110 |
Дюралюминий |
2,79 |
|
27 |
186 |
Инвар |
8,00 |
|
X |
11 |
Константан |
8,88 |
|
15-17 |
21-22 |
Латунь |
8,4-8,7 |
|
17-20 |
80-180 |
Манганин |
8,5 |
|
16 |
36 |
Стали |
7,5-8,00 |
|
10-13 |
40 |
|
|
|
|
Таблица П6 |
Физические свойства минералов и твердых веществ |
||||
Вещество |
Плотность |
|
Коэффициент |
Теплопро |
|
р, 103 кг/м3 |
|
линейного |
водность |
|
|
|
расширения, |
к, |
Алмаз |
3,01-3,52 |
|
а, 10'6К'! |
Вт/(м-К) |
|
1,5 |
628 |
||
Асбест- |
2,0-2,8 |
|
- |
0,1 |
Базальт |
2,4-3,1 |
|
- |
2,18 |
Гипс |
2,31-2,33 |
|
- |
0,18-1,05 |
Глина |
1,8-2,6 |
|
8,1 |
1,05-1,26 |
Гранит |
2,64-2,76 |
|
8,3 |
2,7—33 |
Кварц |
2,65 |
|
1,46 |
- |
Мел |
1,9-2,8 |
|
- |
1,1 |
Мрамор |
2,6-2,84 |
^ |
3-15 |
2,7-3,0 |
Кирпич |
1,4-2,2 |
|
3-9 |
1,0-1,3 |
Лед |
0,917 |
|
- |
2,5 |
Парафин |
0,87-0,91 |
|
- |
2,5 |
Пробка |
0,22-0,26 |
|
- |
- |
Резина |
1,1-1,2 |
|
220 |
0,146 |
Стекло |
2,4-2,8 |
|
6 |
0,7-1,13 |
197
Таблица П7
Плотность р, температура плавления (ш и удельная теплоемкость с жидкостей
при температуре 20 °С и давлении 101,3 кПа
Вещество |
’Р’ 3 |
^пл> |
п |
|
10’ кг/м |
°С |
кДж |
|
|
|
кг К |
Анилин |
1,026 |
-6 |
2,156 |
Ацетон |
0,792 |
-95 |
2,18 |
Бензол |
0,897 |
+5,5 |
1,72 |
Вода |
0,998 |
0,0 |
4,19 |
Глицерин |
1,260 |
+20 |
2,43 |
Спирт метиловый |
0,793 |
-93,9 |
2,39 |
Спирт этиловый |
0,789 |
-117 |
2,51 |
Эфир этиловый |
0,714 |
- U 6 |
2,34 |
Таблица П8 Поверхностное натяжение а, вязкость г,, теплопроводность К
жидкостей при давлении 10! ,3 кПа
Вещество |
а, 10'1 К/м |
Т|, 10' ’ кг/(м с) |
К, Вт/(м-К) |
Анилин |
40,8 |
4,40 |
0,181 |
Ацетон |
23.3 |
0,324 |
0,170 |
Бензол |
29,2 |
0,647 |
0,153 |
Вода |
72,75 |
1,0019 |
0,596 |
Глицерин |
63,4 |
1495 |
0,290 |
Масло касто |
33,1 |
986 |
- |
ровое |
|
|
|
Ртуть |
487 |
1,552 |
8,45 |
Спирт мети |
23,0 |
0,576 |
0,222 |
ловый |
|
|
|
Спирт этило |
22,75 |
1,20 |
0,184 |
вый |
|
|
|
Эфир этило |
16,96 |
0,242 |
- |
вый |
|
|
|
198
Таблица П9
Физические свойства газов
Газ, формула, |
Плотность р, |
Критиче |
Температура |
|
кг/м3 (при t = |
ская темпе |
плавления tw, |
||
молярная масса |
||||
= 0 °С и р = |
ратура |
°С (при р = |
||
М, 10'3 кг/моль |
||||
= 101,3 кПа) |
4 D,° C |
= 101.3 кПа) |
||
Азот, N2 |
||||
1,2505 |
-147,1 |
-210,02. |
||
28,016 |
|
|
|
|
Аммиак, NH3 |
0,7714 |
+132,4 |
-77,7 |
|
17,031 |
|
|
|
|
Аргон, Аг |
1,7839 |
-122,4 |
-189,3 |
|
39,944 |
|
|
|
|
Водород, Н2 |
0,08988 |
-239,9 |
-259,2 |
|
2,0158 |
|
|
|
|
Вода пар, Н20 |
0,768 |
+374,2 |
0,00 |
|
18,0156 |
|
|
|
|
Воздух сухой |
1,2928 |
-140,7 |
-213 |
|
28.96 |
|
|
|
|
Гелий, Не |
0,1785 |
-267,9 |
-272,2 |
|
4,002 |
|
|
|
|
Закись азота, № 0 |
1,9775 |
+36,5 |
-90 |
|
44,013 |
|
|
|
|
Кислород, 0 2 |
1,42896 |
-118,8 |
-218,83 |
|
32,00 |
|
|
|
|
Метан, СН4 16,04 |
0,7168 |
-82,5 |
-182,5 |
|
Неон, Ne |
0,8999 |
-228,7 |
-248,6 |
|
20,183 |
|
|
|
|
Окись азота, N0 |
1,3402 |
-92,9 |
-167 |
|
30,006 |
|
|
|
|
Окись углерода, |
1,2500 |
-140,2 |
-205 |
|
СО 28,01 |
|
|
|
|
Углекислый газ |
1,9768 |
+31,0 |
-56,6 |
|
с о 2 |
|
|
(р = 519 кПа, |
|
44,01 |
|
|
тройная точка) |
|
Хлор, СЬ |
3,22 |
+144 |
||
-100,5 |
||||
70,914 |
|
|
|
199