Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

физика задачи

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
14.03.2025
Размер:
6.54 Mб
Скачать

5 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 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

 

 

= 519 кПа,

44,01

 

 

тройная точка)

Хлор, СЬ

3,22

+144

-100,5

70,914

 

 

 

199