- •Иркутский государственный технический университет
- •Общая физика
- •Механика
- •Молекулярная физика
- •Термодинамика
- •Оглавление
- •1. Математическая обработка результатов измерений
- •2. Механика Лабораторная работа 2-1 Проверка основного закона динамики вращательного движения на маятнике Обербека
- •Лабораторная работа 2-2 Определение момента инерции махового колеса динамическим методом
- •Лабораторная работа 2-3 Определение момента инерции твердого тела методом колебаний
- •Лабораторная работа 3-1 Определение скорости полета пули с помощью баллистического маятника
- •Какая формула выражает закон сохранения импульса? Варианты ответа:
- •Лабораторная работа 3-2 Определение скорости полета пули с помощью физического маятника
- •Лабораторная работа 4-1 Определение модуля Юнга из растяжения проволоки на приборе Лермантова
- •Лабораторная работа 4-2 Определение модулей сдвига и кручения методом крутильных колебаний
- •Лабораторная работа 5-1 Определение ускорения свободного падения методом катающегося шарика
- •Лабораторная работа 5-2 Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника
- •Лабораторная работа 5-3 Определение параметров физического маятника
- •Лабораторная работа 6 Изучение затухающих колебаний
- •3. Молекулярная физика. Термодинамика Лабораторная работа 7 Определение постоянной Больцмана
- •Лабораторная работа Определение универсальной газовой постоянной
- •Лабораторная работа 12 Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
- •Лабораторная работа 13-1 Определение динамического коэффициента вязкости методом пуазейля
- •Лабораторная работа 13-2 Определение динамического коэффициента вязкости методом Стокса
- •Лабораторная работа Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха
- •Лабораторная работа Определение коэффициента теплопроводности твердых тел
- •Лабораторная работа 9,10 Определение отношения теплоемкостей газов
- •Лабораторная работа 11 Определение изменения энтропии при изохорическом процессе в газе
- •Библиографический список
Лабораторная работа Определение коэффициента теплопроводности твердых тел
Контрольные вопросы
Объясните механизм переноса тепла (теплопроводности).
Запишите и объясните закон Фурье.
Каков физический смысл коэффициента теплопроводности?
В каких единицах измеряется коэффициент теплопроводности?
Тесты
Определить зависимость от температуры коэффициента теплопроводности газа при изобарном процессе. Эффективное сечение молекул считать постоянным.
Варианты ответа: 1) ~ T; 2) ~ ; 3) ~ ; 4) не зависит от Т.
Средняя квадратичная скорость молекул водорода больше их наиболее вероятной скорости на ∆v = 400 м/с. Определить температуру газа.
В арианты ответа: 1) 381 К; 2) 3810 К; 3) 467 К;
4) нет верного ответа.
Температура одной из компонент смеси газов линейно возрастает в направлении оси Ох. Как изменяется плотность потока энергии в этом направлении?
Варианты ответа: 1) увеличивается;
2)уменьшается; 3) не изменяется.
Молекулы азота N2 (коэффициент диффузии – D1, молярная масса – μ1, теплоемкость – СV1) диссоциированы на атомы (D2, μ2, СV2 ). Определить отношение коэффициентов теплопроводностей k2/ k1.
Варианты ответа: 1) ; 2) ;
3) ; 4) ; 5) 6) нет верного ответа.
На рис. 3.12 дан график изменения температуры в однородном газе. Сравнить плотности потоков энергии в точках с координатами х1 и х2.
Варианты ответа: 1) q1 = q2; 2) q1 q2; 3) q1 q2;
Лабораторная работа 9,10 Определение отношения теплоемкостей газов
Контрольные вопросы
Сформулируйте первое начало термодинамики.
Как определяется внутренняя энергия системы? Запишите выражение для внутренней энергии идеального газа.
Что такое число степеней свободы? Как определяется это число для одно-, двух- и трехатомных молекул?
Что называется удельной и молярной теплоёмкостями?
Какие физические величины обозначаются знаками СР и СV? Каким уравнением описывается связь между ними? Какие законы используются при выводе этого уравнения?
Какой процесс называется изотермическим? Изобарическим? Изохорическим? Адиабатическим? Запишите уравнения состояния для этих процессов.
Запишите первое начало термодинамики для всех изопроцессов и для адиабатического процесса.
Тесты
Вариант1
К акие графики на рис. 3.13 соответствуют изотермическому процессу?
Для какого процесса первый закон термодинамики имеет вид U2 - U1 = - А ?
Варианты ответа: 1) изотермического; 2) изобарического;
3) изохорического; 4) адиабатического.
Идеальному газу сообщили 10 Дж тепла при постоянной температуре, работа газа…
1) 5 Дж; 2) 7,5 Дж; 3) 2,5 Дж; 4) 10 Дж; 5) нет верного ответа.
Определить число степеней свободы для молекул Н2О. Считать, что имеют место все виды движений.
Варианты ответа: 1) i = 3; 2) i = 5; 3) i = 6; 4) i = 10; 5) i = 12;
6) нет верного ответа.
На сколько градусов нагрелась бы вода при падении с высоты 15 м, если бы вся ее потенциальная энергия превратилась в теплоту? Удельная теплоемкость воды с = 4,19103 Дж/(кгК).
Варианты ответа: 1) 0,035; 2) 27; 3) 3,5; 4) 1,2;
5) нет верного ответа
Определить молярную теплоемкость при постоянном объеме СV и удельную теплоемкость при постоянном давлении ср для азота N2. Считать, что имеют место все виды движений.
Варианты ответа: 1) CV = 29,1 Дж/(мольК), ср = 1335,5 Дж/(кгК);
2) CV = 24,9 Дж/(мольК), ср = 667,8 Дж/(кгК);
3) CV = 20,8 Дж/(мольК), ср = 1038,7 Дж/(кгК);
4) нет верного ответа.
С 1 – молярная теплоемкость гелия в процессе 12 (рис. 3.14), С2 – молярная теплоемкость в процессе 13. Определить отношение С1/С2.
Варианты ответа: 1) 3/5; 2) 1/2; 3) 2/5; 4) 2/3; 5) Нет верного ответа.
Определить работу, совершенную газом при переходе из состояния 1 в состояние 2 (рис. 3.15) .
Варианты ответа: 1) 400 Дж; 2) 900 Дж; 3) 300 Дж; 4) 600 Дж;
5) нет верного ответа.
Тепловая машина работает по циклу Карно. Если температуру нагревателя увеличить, то КПД цикла…
Варианты ответа: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.
Сравнить к.п.д. циклов 1 и 2, изображенных на рис. 3.16.
Вариант 2
К акие графики на рис. 3.17 соответствуют изохорическому процессу?
Для какого процесса первый закон термодинамики имеет вид
Q = А ?
Варианты ответа: 1) изотермического; 2) изобарического;
3) изохорического; 4) адиабатического.
Если ΔU – изменение внутренней энергии идеального газа, А – работа газа, Q – теплота, то для адиабатического расширения газа справедливы соотношения…
Варианты ответа: 1) Q = 0; 2) Q > 0; 3) Q < 0;
4) А = 0; 5) А > 0; 6) А < 0;
7) U = 0; 8) ΔU > 0; 9) ΔU < 0.
Определить число степеней свободы для молекул О2. Считать, что имеют место все виды движений.
Варианты ответа: 1) i = 7; 2) i = 5; 3) i = 6; 4) i = 8; 5) i = 10;
6) нет верного ответа.
Какому процессу в идеальном газе соответствует график, изображенный на рис. 3.18?
Варианты ответа:
1) изотермическому; 2) изобарическому;
3) изохорическому; 3) адиабатическому.
Определить молярную теплоемкость при постоянном давлении Ср и удельную теплоемкость при постоянном объеме сV для гелия . Считать, что имеют место все виды движений.
Варианты ответа: 1) Cр = 20,8 Дж/(мольК), сV = 3116,3 Дж/(кгК);
2) Cр = 12,5 Дж/(мольК), сV = 1558,1 Дж/(кгК);
3) Cр = 20,8 Дж/(мольК), сV = 6232,5 Дж/(кгК);
4) нет верного ответа.
Жидкость, теплоемкость которой равна С1, а температура Т1 смешали с жидкостью теплоемкостью С2, имеющей температуру Т2. Массы жидкостей одинаковы. Определить температуру смеси.
Варианты ответа: 1) (С1 Т1 + С2 Т2)/(С1 + С2);
2) (С1 Т1 - С2 Т2)/(С1 + С2); 3) (С1 Т2 - С2 Т1)/(С1 - С2);
4) (С1 Т2 + С2 Т1)/(С1 + С2); 5) (С1 Т1 - С2 Т2)/(С1 - С2).
Сравнить работы газа в процессах АВС и АДС, представленных графиками на рис. 3.19.
Варианты ответа: 1) ААВС > AАДС ; 2) ААВС < AАДС; 3 ) ААВС = AАДС
Зависит ли КПД цикла Карно: а) от положения изотерм; б) от положения адиабат; в) от вида рабочего вещества?
На каких стадиях процесса, график которого изображен на рис. 3.20, газ поглощает теплоту ?
Варианты ответа:
1) I; 2) II; 3) III; 4) I, II; 5) II, III; 6) I, III; 7) I, II, III.