Задание n 1 Тема: Средняя энергия молекул
Если не учитывать колебательные движения в молекуле углекислого газа, то средняя кинетическая энергия молекулы равна …
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение:
Средняя
кинетическая энергия молекулы равна:
,
где
–
постоянная Больцмана,
–
термодинамическая температура;
–
сумма числа поступательных, вращательных
и удвоенного числа колебательных
степеней свободы молекулы:
.
Для молекулы углекислого газа
число
степеней свободы поступательного
движения
,
вращательного –
,
колебательного –
,
поэтому
Следовательно,
средняя кинетическая энергия молекулы
равна:
.
Задание n 2 Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
На рисунке представлена диаграмма циклического процесса идеального одноатомного газа: За цикл газ получает количество теплоты (в ), равное …
|
33 |
Решение:
Цикл
состоит из изохорного нагревания (4–1),
изобарного расширения (1–2), изохорного
охлаждения (2–3) и изобарного сжатия
(3–4). На первых двух этапах цикла газ
получает теплоту. Согласно первому
началу термодинамики, количество
теплоты, получаемое газом, равно
,
где
–
изменение внутренней энергии,
–
работа газа. Тогда
.
Таким
образом, количество теплоты, получаемое
газом за цикл, равно
Задание n 3 Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия
В ходе необратимого процесса при поступлении в неизолированную термодинамическую систему тепла для приращения энтропии верным будет соотношение …
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение: Отношение в обратимом процессе есть полный дифференциал функции состояния системы, называемой энтропией системы: . В изолированных системах энтропия не может убывать при любых, происходящих в ней процессах: . Знак равенства относится к обратимым процессам, а знак «больше» – к необратимым процессам. Если в неизолированную систему поступает тепло и происходит необратимый процесс, то энтропия возрастает за счет не только полученного тепла, но и необратимости процесса: .
Задание n 4 Тема: Распределения Максвелла и Больцмана
На
рисунке представлен график функции
распределения молекул идеального газа
по скоростям (распределение Максвелла),
где
–
доля молекул, скорости которых заключены
в интервале скоростей от
до
в
расчете на единицу этого интервала:
Для
этой функции верными являются утверждения
…
|
|
|
положение максимума кривой зависит не только от температуры, но и от природы газа (его молярной массы) |
|
|
|
при увеличении числа молекул площадь под кривой не изменяется |
|
|
|
с ростом температуры газа значение максимума функции увеличивается |
|
|
|
для газа с бόльшей молярной массой (при той же температуре) максимум функции расположен в области бόльших скоростей |
Решение:
Из
определения функции распределения
Максвелла следует, что выражение
определяет
долю молекул, скорости которых заключены
в интервале скоростей от
до
(на
графике это – площадь заштрихованной
полоски). Тогда площадь под кривой равна
и
не изменяется при изменении температуры
и числа молекул газа. Из формулы наиболее
вероятной скорости
(при
которой функция
максимальна)
следует, что
прямо
пропорциональна
и
обратно пропорциональна
,
где
и
–
температура и молярная масса газа
соответственно.
ЗАДАНИЕ N 5 Тема: Электростатическое поле в вакууме
На рисунках представлены графики зависимости напряженности поля для различных распределений заряда: График зависимости для шара радиуса R, равномерно заряженного по объему, показан на рисунке …
|
1 |
ЗАДАНИЕ N 6 Тема: Законы постоянного тока
На рисунке представлена зависимость плотности тока j, протекающего в проводниках 1 и 2, от напряженности электрического поля Е: Отношение удельных сопротивлений r1/r2 этих проводников равно …
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
ЗАДАНИЕ N 7 Тема: Магнитостатика
Рамка
с током с магнитным дипольным моментом
,
направление которого указано на рисунке,
находится в однородном магнитном
поле:
Момент
сил, действующих на магнитный диполь,
направлен …
|
|
|
перпендикулярно плоскости рисунка к нам |
|
|
|
перпендикулярно плоскости рисунка от нас |
|
|
|
по направлению вектора магнитной индукции |
|
|
|
противоположно вектору магнитной индукции |
ЗАДАНИЕ N 8 Тема: Электрические и магнитные свойства вещества
Диамагнетиком является вещество с магнитной проницаемостью …
|
|
|
=0,999864 |
|
|
|
=1,00036 |
|
|
|
=2600 |
|
|
|
=1 |
Решение: Все вещества можно разделить на слабомагнитные (парамагнетики и диамагнетики) и сильномагнитные (ферромагнетики). У парамагнетиков магнитная проницаемость >1, у диамагнетиков <1, причем как у тех, так и у других мало отличается от единицы, то есть магнитные свойства этих магнетиков выражены очень слабо. Поэтому диамагнетиком среди перечисленных веществ является вещество с магнитной проницаемостью =0,999864.