Министерство образования Российской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

Расчетно-графическая работа по физике

для студентов 1-го курса

механико-машиностроительного факультета

Екатеринбург 2003

УДК 373.53

Составители: Т.К. Костина, В.С. Саввин, И.В. Вандышева, Р.П. Кренцис

Научный редактор

Сборник заданий расчетно – графических работ по физике для студентов механико-машиностроительного факультета/ Костина Т.К., Саввин В.С., Вандышева И.В., Кренцис Р.П.

Учебное пособие представляет собой сборник расчетно-графических работ, предназначенный для самостоятельной работы студентов механико-машиностроительного факультета. Пособие составлено в соответствии с программой курса «Общей физики» и отвечает всем требованиям, принятым на кафедре физики УГТУ-УПИ.

 ГОУ ВПО Уральский государственный

технический университет – УПИ, 2003

Расчетно-графическая работа № 1

«Элементы молекулярной физики и термодинамики»

Номер варианта указывается преподавателем.

Работа включает две задачи.

Решения задач оформляются на листах формата А4 с титульным листом по форме:

ФГАОУ ВПО

«УрФУ имени первого Президента

России Б.Н. Ельцина»

Кафедра физики

Расчетно-графическая работа по физике

"Элементы молекулярной физики

и термодинамики"

Студент(ка)______

Группа__________

№ варианта______

Дата ___________

Преподаватель___

Отметка о зачете

________________

Екатеринбург

Форма решения задач:

1. Номер задачи и ее дословный текст;

2. Краткая запись условия задачи;

3. График процесса, обсуждаемого в задаче;

4. Решение:

   1. Запись уравнений с пояснением обозначений;

   2. Нахождение искомых величин в общем виде;

   3. Нахождение численных значений искомых величин;

   4. Графическое представление найденных и используемых функций;

   5. Обсуждение полученных результатов;

   6. Ответ.

Вариант № 1

1. М оль идеального газа с молярной теплоемкостью 2,5R три раза обратимо переводится из состояния 1 в состояние 2 в результате поочередного выполнения трех различных термодинамических процессов 132, 142 и 12. Найти количества тепла, получаемые газом в ходе каждого из этих процессов. Найти молярную теплоемкость для газа при процессе 12. Все результаты выразить через газовую постоянную R и температуру газа в состоянии 1.

2. Какое количество частиц находится в 16 г наполовину диссоциированного кислорода О₂.

Вариант № 2

1. Н а диаграмме P - V показаны состояния термодинамической системы. Когда система переходит из состояния 1 в 2 по пути 132, то она получает 80 Дж тепла и при этом совершает работу 30 Дж. Какое количество тепла получит система на пути 142, если при этом она совершает работу 10 Дж? Система возвращается из состояния 2 в 1 по пути 21. Совершенная при этом внешняя работа 20 Дж. Какое количество тепла при этом отдает система? Найти количества тепла, поглощаемые системой в процессах 14 и 42, если разность внутренних энергий U₄ - U₁ = 40 Дж.

2. Какая часть молекул газа азота при 273 К обладает скоростями от 300 до 325 м/с?

Вариант № 3

1. В резервуаре находится окись азота NO под давлением 1210⁵ Па и температуре 300 К. Определить конечную температуру и давление газа, если при открывании крана часть газа перешла в пустой резервуар, так, что давления в обоих резервуарах уравнялись. Объемы резервуаров одинаковы. Процесс расширения газа считать адиабатическим

2. Какая часть молекул газа азота при 423 К обладает скоростями от 300 до 325 м/с?

Вариант № 4

1. Один киломоль одноатомного газа, находящегося при температуре 300 К, охлаждается изохорически, вследствие чего его давление уменьшается в два раза. Затем газ изобарически расширяется так, что в конечном состоянии его температура равна первоначальной. Изобразить процесс на диаграмме P - V. Вычислить: количество поглощенного газом тепла, произведенную газом работу, приращение внутренней энергии.

2. Баллон емкостью 10 л содержит водород массой 1 г. Определить среднюю длину свободного пробега молекул.

Вариант № 5

1. Между двумя пластинами, находящимися на расстоянии 1 мм друг от друга, находится воздух. Между пластинами поддерживается разность температур 1 К. Площадь каждой пластины 100 см². Какое количество тепла передается за счет теплопроводности от одной пластины к другой за 10 мин.? Считать, что воздух находится при нормальных условиях. Диаметр молекулы воздуха принять равным 310^-10 м.

2. При нагревании 1 киломоля двухатомного газа его абсолютная температура увеличивается в 1,5 раза. Найти изменение энтропии, если нагревание происходит: а) изохорически, б) изобарически.

Вариант № 6

1. При изотермическом расширении 2 кг водорода, взятых при давлении 610⁵ Па и объеме 8,31 м³, была совершена работа 5,4710³ кДж. Определить конечные параметры водорода, если после изотермического расширения газ был адиабатически сжат, причем была совершена та же работа, что и при расширении.

2. Найти среднее число столкновений испытываемых в течение одной секунды молекулой кислорода при нормальных условиях.