Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практика решения задач по общей физике. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика. Учебно-методическое пособие
.pdf
1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится
Q
х
4. Установите соответствие между физическими величинами, указанными
в первом столбце и формулами из второго столбца.
А) Изменение энтропии в
изотермическом процессе;
Б) КПД холодильной машины
i
1)
2 T
2)
3)
1
4)
T
2
ln
R
1
V
2
ln
R
V
1
Q
2
Q
1
2
QQQ
21
Ответ: А)___; Б)___.
5. На рисунках приведены графики процессов происходящих с
идеальным одноатомным газом. Установите соответствие между описаниями
изменения физических величин из первого столбца и графиками из второго
столбца.
А) внутренняя энергия газа не изменяется
Б) над газом совершают работу внешние силы
1) 2) 3) 4)
Ответ: А)___; Б)___.
6. На рисунке показан график циклического
процесса проведенного с одноатомным идеальным газом
p
B C
постоянной массы. Из приведенного ниже списка
выберите два правильных утверждения:
1) энтропия газа на участке СD увеличивается;
A
2) энтропия газа на участке АВ увеличивается;
3) на участке ВС газ совершает положительную
работу только за счет внутренней энергии;
D
T0
191
4) внешние силы совершают положительную работу на участке DА;
;2iR2;
2
R
;iR
M
.2i R
M
5) внутренняя энергия газа на участке DА увеличивается;
Ответ: ____.
7. Чему равна удельная теплоемкость кислорода (О2) при постоянном
давлении?
Ответ: ____.
8. Определите молярную теплоемкость при постоянном давлении смеси
4 моль кислорода и 8 моль углекислого газа.
Ответ: ____.
9. Насколько изменилась температура 1 моль идеального одноатомного
газа в адиабатном процессе, если его сжали, совершив работу 5 кДж?
Ответ: ____.
10. Какое количество теплоты необходимо передать 2 моль углекислого
газа (СО2) в изобарном процессе, чтобы его температура повысилась на 10 K?
Ответ: ____.
11. Температура нагревателя идеального теплового двигателя в три раза
выше температуры холодильника. Какую работу совершил газ за цикл, если от
нагревателя было получено 51 кДж теплоты?
Ответ: ____.
12. На сколько уменьшиться энтропия 10 г пара при 100°С при его полной
конденсации (удельная теплота конденсации воды L=2,3·106 Дж/кг)?
Ответ: ____.
Вариант 5
1. Удельная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении
вычисляется по формуле:
i
2
2
1) 2) 3) 4)
Ответ: ____.
2. Как изменятся в результате адиабатного сжатия внутренняя энергия и
показатель адиабаты идеального одноатомного газа?
1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится
U
3. В цикле Карно температуру холодильника увеличили, оставив
температуру нагревателя неизменной. Количество теплоты, полученное от
нагревателя за цикл, осталось прежним. Как изменились отданное
холодильнику количество теплоты и работа газа за цикл?
192
1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится
A
Q
х
4. Установите соответствие между физическими величинами, указанными
в первом столбце и формулами из второго столбца.
А) изменение энтропии в изобарном
процессе
Б) КПД холодильной машины
Ответ: А)___; Б)___.
i
1)
2 T
i
2)
3)
1
4)
T
2
ln
R
1
2
2
Q
Q
T
2
ln
R
T
1
2
1
2
QQQ
21
5. На рисунках приведены графики процессов происходящих с идеальным
одноатомным газом. Установите соответствие между описаниями изменения
физических величин из первого столбца и графиками из второго столбца.
А) внутренняя энергия газа увеличивается;
Б) над газом совершают работу внешние силы.
1) 2) 3) 4)
Ответ: А)___; Б)___.
6. На рисунке показан график циклического
процесса проведенного с одноатомным идеальным
газом постоянной массы. Из приведенного ниже
списка выберите два правильных утверждения:
1) внутренняя энергия газа не изменяется на
участке ВС;
2) энтропия газа на участке DA увеличивается;
3) газ не совершает работы на участке АВ;
4) на участке СD газ получает положительное количество теплоты;
5) в процессе АВСDA газ совершает положительную работу.
Ответ: ____.
193
7. Чему равна молярная теплоемкость углекислого газа (СО2) при
постоянном давлении?
Ответ: ____.
8. Смесь 15% гелия и 85% неона используется в качестве активной среды
в газовом лазере. Определите молярную теплоемкость этой смеси при
постоянном объеме.
Ответ: ____.
9. Какую работу совершил идеальный одноатомный газ в количестве
2 моль в адиабатном процессе при расширении, если его температура
понизилась на 40 K?
Ответ: ____.
10. Насколько уменьшится температура одного моля азота, если в
изобарном процессе он передал окружающей среде количество теплоты
21 кДж?
Ответ: ____.
11. Идеальный тепловой двигатель за цикл работы получает от
нагревателя 42 кДж и передает холодильнику 14 кДж. Определите
температуру холодильника (в K), если температура нагревателя равна 627 °С.
Ответ: ____.
12. Гелий в количестве 2 моль нагрели в закрытом сосуде, так что его
температура увеличилась от T1=200 K до T2=600 K. Определите изменение его
энтропии.
Ответ: ____.
6.5. Задачи для самостоятельного решения и контрольных заданий
Вариант 1
1. Азот массой m = 0,2 кг поддерживается при постоянной температуре
Т = 280 К. Какую работу он совершит при расширении в два раза?
2. Смесь газов состоит из 10 г азота и 20 г кислорода. Вычислите
удельные теплоемкости cV и cp этой смеси.
3. Цикл состоит из изотермы (Т1 = 600 К), изобары и изохоры. Отношение
. Рабочее вещество – идеальный газ ( ). Построить график цикла.
2/32VV
5
i
Определить КПД цикла.
4. Опредедите изменении энтропии 2 молей кислорода при увеличении
температуры в 2 раза в изохорном и изобарном процессах.
194
Вариант 2
моль
моль
e
28mг
5Vл
3Vл
моль
10Vл
кПа
400
T K
0,1mкг
р
1. С кислородом массой m=2кг провели
процессы, показанные на рисунке. Определите
работу газа, изменение его внутренней энергии
и полученное количество теплоты.
2. Газовая смесь состоит из
2
гелия и неона. Определите
2
4
1
МПар,
удельные теплоемкости cV и cp этой смеси.
3. С идеальным газом, показатель
3
, мV
адиабаты которого происходит следующий цикл: изотермическое
расширение при температуре в результате которого объем увеличивается в
раз, изохорное охлаждение до температуры , изотермическое сжатие до
T
1
T
2
первоначального объема и изохорное нагревание до первоначальной
температуры. Найдите КПД такого цикла.
4. Как изменеиться энтропии азота массой
в результате
адиабатного раширения в 2 раза и последующем изобарном сжатии до
первоначального объема.
Вариант 3
1. В результате адиабатического расширения водорода массой г
его температура газа понизилась на К. Определите работу,
T
10
m
4
совершенную газом при данном процессе.
2. Вычислите удельные теплоемкости cV и cp смеси газов, содержащей
водород в объеме и гелий в объеме .
1
2
3. Двухатомный газ в количестве занимает объем под
250p
давлением . Сначала газ изохорно нагревают до температуры
2
1
, далее изотермическим расширением доводят до первоначального
1
1
давления и, наконец, путем изобарного сжатия возвращают газ в
первоначальное состояние. Определите КПД цикла.
4. Опредедите изменение энтропии водорода массой в
процессах, показанных на рисунке.
V
195
Вариант 4
его показатель
в количестве
100
T K
300
T K
р
р
1. В результате изобарного нагревания гелия массой m = 1 г его
температура увеличилась на . Какое количество теплоты было
получено газом?
2. Определите степень диссоциации азота, если
адиабаты γ = 1,47.
3. Определите КПД цикла показанного на рисунке.
2p
1 2
р
4 3
0
V 2V 3V 4 V
V
4. Определите изменение энтропии углекислого газа
v =1 моль при увеличении его абсолютной температуры в 2 раза в изохорном
и изобарном процессах.
Вариант 5
1. Водород массой m=0,02 кг находится в цилиндре под поршнем при
температуре . Газ сначала расширился адиабатно, увеличив свой
1
объем в пять раз, а затем был сжат изотермически до прежнего объема.
Найдите температуру в конце адиабатного расширения и полную работу,
совершенную газом.
2. Найдите показатель адиабаты смеси газов, содержащей 8г гелия и 2 г
водорода.
3. Идеальный газ совершает цикл Карно, КПД которого 20% . Определите
работу изотермического сжатия, если работа изотермического расширения
равна 5 Дж.
4. Определите приращение энтропии двух молей
кислорода в результате процессов показанных на
рисунке.
V
196
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данное учебно-методическое пособие рекомендуется студентам первого
курса технического профиля очной и заочной форм обучения для изучения
методов решения задач по механике, молекулярной физике и термодинамике.
Предложенные тестовые задания, задачи для самостоятельного решения и
контрольных работ позволят оценить уровень освоения материала.
Преподаватели могут использовать данные материалы для текущего контроля
по соответсвующим темам.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Трофимова, Т. И. Курс физики : учебное пособие / Т. И. Трофимова - 15е изд., стереотип. - М. : Академия, 2007. - 560 с.
2. Волькенштейн, В. С. Сборник задач по общему курсу физики /
В. С. Волькенштейн - СПб. : Книжный мир, 2005. - 328 с.
3. Чертов А. Г. Задачник по физике : учебное пособие / А. Г. Чертов - 8-е
изд., доп. и перераб. - М. : Физматлит, 2009.
4. Москаленко, А. Г. Методика решения задач по физике в техническом вузе
[Электронный ресурс] . Ч.1 : Механика. Молекулярная физика и
термодинамика. Электростатика / А. Г. Москаленко [и др.] - Электрон.
текстовые, граф. дан. (1,35 Мб). - Воронеж : ФГБОУ ВО "Воронежский
государственный технический университет", 2016. - 1 файл.
5. Москаленко, А. Г. Физические основы механики : учебное пособие /
А. Г. Москаленко, Е. П. Татьянина, А. А. Щетинин. - Воронеж :
ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет",
2010. - 190 с.
6. Москаленко, А. Г. Кинематика. Динамика. Законы сохранения
[Электронный ресурс] : методические указания к практическим занятиям
по дисциплине "Физика" / А. Г. Москаленко, М. Н. Гаршина,
Е. П. Татьянина . - Электрон. текстовые, граф. дан. ( 5,27 Мб ). –
Воронеж : ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический
университет", 2014.
7. Иродов, И. Е. Задачи по общей физике : учебное пособие для вузов /
И. Е. Иродов . – 3. изд., перераб . – Москва : Бином: Владос, 1998 . –
447 с.
197
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ................................................................................................................... 3
1. Кинематика материальной точки и твердого тела ............................................. 5
2. Динамика материальной точки и поступательного движения
твердого тела .......................................................................................................... 42
3. Механическая работа, мощность, энергия. Законы сохранения импульса и
механической энергии ........................................................................................... 73
4. Динамика вращательного движения. Законы сохранения момента импульса и
механической энергии при вращательном движении ........................................ 104
5. Молекулярная физика ...................................................................................... 140
6. Термодинамика ................................................................................................ 170
Заключение ........................................................................................................... 196
Библиографический список ................................................................................. 197
198
Учебное издание
Москаленко Александр Георгиевич
Татьянина Елена Павловна
Тураева Татьяна Леонидовна
Касаткина Татьяна Игоревна
ПРАКТИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ОБЩЕЙ ФИЗИКЕ:
МЕХАНИКА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА
Учебно-методическое пособие
В авторской редакции
Подписано к изданию 28.04.2022.
Объем данных 7,5 Мб
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
199
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]