Сборник задач по общему курсу физики. В 2 ч. Ч. 1 Механика. Статистическая физика и термодинамика

трубки составляет 50 мм. Эффективный диаметр молекул воздуха равен 0,27 нм.

Ответ. = 95,38 м; вакуум высокий.

14.25Азот находится под давлением 100 кПа при температуре 290 К. Вычислить коэффициенты диффузии и внутреннего тре-

ния, если эффективный диаметр молекул азота равен 0,38 нм.

Ответ. D = 9,74 10–6 м2/c; = 1,13 10–5 кг/(м с).

9−10 баллов

14.26 В воздушном пространстве между пластинами, находящимися на расстоянии 1 мм друг от друга, поддерживается разность температур Т = 1 К. Площадь каждой пластины 100 см2. Какое количество теплоты передается за счет теплопроводности от одной пластины к другой за 10 мин? Диаметр молекулы воздуха 0,3 нм. Считать воздух двухатомным газом с молярной массой 29 г/моль.

Ответ. Q = 76,8 Дж.

14.27Какое количество теплоты теряет помещение за 1 час через

окно за счет теплопроводности воздуха, заключенного между двумя рамами? Площадь каждой рамы 4 м2, расстояние между ними 30 см. Температура помещения 18 С, температура наружного воздуха –20 С. Диаметр молекул воздуха 0,3 нм. Температуру воздуха между рамами считать равной среднему арифметическому температур помещения и наружного воздуха. Давление 101,3 кПа. Считать воздух двухатомным газом, имеющим молярную массу 29 г/моль.

Ответ. Q = 22,3 кДж.

14.28Пространство между двумя параллельными пластинами площадью 150 см2 каждая, находящимися на расстоянии 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 нормальных условиях.

201

Эффективный диаметр молекул кислорода 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, передаваемого водой в атмосферу, превышает мощность электростанции 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 теплопроводности льда 2,5 Вт/(м К).

Ответ. n = 7125 раз.

14.30Цилиндрический термос с внутренним радиусом r1 = 9 cм и

внешним r2 = 10 cм наполнен льдом. Высота термоса h = = 20 см. Температура льда t1 = 0 С, температура наружного воздуха t2 = 20 С. При каком предельном давлении р воздуха между стенками термоса теплопроводность К еще будет зависеть от давления? Диаметр молекул воздуха 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 р1 = 101,3 кПа и р2 = 13,3 МПа, если молекулярная масса воздуха 0,029 кг/моль. Какое количество теплоты проходит за 1 мин. через боковую поверхность термоса средним радиусом 9,5 см при давлениях р1 = 101,3 кПа и р2 = 13,3 МПа?

Ответ. р = 980 мПа; K1 = 13,1 мВт/(м К);

К2 = 178 мВт/(м К); Q1 = 188 Дж; Q2 = 2,55 Дж.

202

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. Яворский.

–М.: Высшая школа, 1973–1979. – Т. 1–3.

3.Наркевич, И.И. Физика для втузов: в 3 т. / 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.: Высшая 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: Днiпро,

1994. – Т. 1–3.

6.Чертов, А.Г. Задачник по физике / А.Г. Чертов, А.А. Воробьев.

–М.: Высшая школа, 1981–1988.

7.Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики / В.С. 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 шко-

ла, 1979.

15.Лаврентьев, М.А. Проблемы гидродинамики и их математические модели / М.А. Лаврентьев, Б.В. Шабат. – М.: Наука, 1977.

16.Киттель, Ч. Статистическая термодинамика / Ч. Киттель. – М.:

Наука, 1977.

203

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.

204

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П1

Десятичные приставки к названиям единиц

205

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 прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, который вызывает между этими проводниками 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 специфицированных групп частиц), сколько содержится атомов в углероде массой

0,012 кг.

Кандела – единица силы света, равная силе света в данном направлении от источника, испускающего монохроматическое излучение частоты 540·1012 Гц (540 ТГц), сила излучения которого в этом направлении составляет 1/638 Вт/ср.

206

Таблица П3

Величины физических постоянных

207

Таблица П4

Физические свойства элементов

208

209

Таблица П7

Плотность ρ, температура плавления tпл и удельная теплоемкость с жидкостей

при температуре 20 °С и давлении 101,3 кПа

Таблица П8 Поверхностное натяжение , вязкость η, теплопроводность К жид-

костей при давлении 101,3 кПа

210