<<

ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ

Упражнение 1

= 1,7 • 1(Г9 м.

N02.

3.8g)2 = 5-105.

23; 2,3 • 10"2 кг/моль; 28; 2,8 • 1(Г2 кг/моль; 30; 3,0 • 10"2 кг/моль; 160; 0,16 кг/моль.

50 моль.

1,8 кг.

= 6,7 • 10"27 кг; = 5 • 10~26 кг; = 2,7 • Ю-26 кг.

Примерно 4 ¦ 1018 молекул.

2,0-1025.

Около 5000.

LL.N- ^ NA = 3,2 • 1022.

Упражнение 2

2.

Нагретый термометр соприкасается со сравнительно холодным воздухом комнаты. Из-за большой разности температур ртуть охлаждается достаточно быстро и термометр удается стряхнуть почти тотчас же.

22-2915 (p.+pgh-ЛІ

4- Р2 = ~г—, г, + Р= ЮО кПа = 750 мм рт. ст.

Л ^ + I — ft 2

m1 = 1- m.

Ha 4%.

rnT,

Г, = z^-i = 225 К или t2 = -48 °С.

2 viP2 2

9-^=^MStS=320 к или ^=-17 °c-

p+p0-Ap

10. To = 7\ = 256 К или to = -17 °С.

2 P + Po 1

(р0 + Ар)(1 + га)Г1

To = — = 255 К или і- = -18 °С.

2 Pi 2

m = = 0,019 кг = 19г.

П і

pVM„ тМц

15. m = ——^ - ——2 = 734 г. RT Мщ 0

17.Р2 = 2Р1^^ « 8-Ю5 Па.

у2 1 1

ст.

v Л + v 2 Ґ* 1 19. См. рисунок 1.

О v

О Ту 2 Т Рис. 1

20. См. рисунок 2. Р 2Рх Pi

2Pi

Pi

О V О

Рис. 2

21. См. рисунок 3.

ул

// // // о

т

Рис. 3 1. Упражнение 3

t = 153 °С.

F = n0m0v2 S; р = n0m0v2.

26,6 кПа.

2,7 • 1025 м-3. 13. 0,75 кг/м3.

1800 м/с.

З - 1022.

Povo(T2~Ti)

N = . „ „ , где k — постоянная Больцмана.

™ ¦* 1 ¦* 2

рЛГ-рМн

рМтт -рRT

„ _ f иг л о .л г>25

10 м ¦

Приблизительно через 8500 лет.

На 183 К.

Не изменится.

Увеличится на 7,2 Дж.

Упражнение 4

4. А' = (pS + mg)hy- = ЗО Дж.

АМН /п,ДТ0

5- Т0 = Т + = 289 К; У0 = / ° = 0,028 м3.

S J

6. Qi = ^ ~ ю4дж.

1 = „ ^—г; = 0,5 м.

c9m9(t9-t) с

8- * = ^(Л) - ^ -2'17 ¦

AT=2?|-iL2=8K

2с MmvZ

Q =

2(М + т) •

11.

Д* = =19 °С. 4с

13. А = ^ ДДТ = 2590 Дж; Д*У = - А = 6570 Дж.

AU = -А' = -4470 Дж; t2 = t1+ — = -10 °С.

тсу

MCyVAp

Q = AV ^ = 1,65 • 104 Дж; А = О.

AU = Q = | ^ AT « 155 Дж.

На участке 1 —2 А{ < 0 и Q < 0; на участке 2—3 А2 > О и Q > 0; на участке 3—1 А'3 = 0 и Q < 0. В процессе 1—2—3—1 А4 > 0 и Q > 0. График зависимости р от V представлен на рисунке 4.

Зависимость р от V изображена на рисунке 5. Наибольшая работа, численно равная площади заштрихованной на рисунке фигуры, совершена при изотермическом процессе 1—2.

Рис. 5

Рис. 4

А = = 100 Дж.

Q = WX + cmt.

Т2 = 0,677^ = 288 К.

т

Аюах = (і-^)<2 = 707Дж.

mgHTl

23- с = pv(T2-T\)2 = 4'2"10 Дж/(кг'К)- 3. Упражнение 5

Охлаждение нижнего шара вызывает в нем усиленную конденсацию паров. Это в свою очередь вызывает быстрое испарение воды в верхнем шаре. При этом в верхнем шаре температура воды падает настолько сильно, что она замерзает.

По условию задачи относительная влажность и на улице, и в комнате близка к 100%. Однако давление насыщенных паров воды на улице гораздо меньше, чем в комнате, так как температура воздуха в комнате выше, а для выравнивания давлений за счет проникновения паров сквозь щели наружу требуется значительное время. Поэтому при открывании фор-точки пары начнут интенсивно проникать из комнаты наружу, и белье высохнет быстрее.

В левом шаре над спиртом находится его насыщенный пар. Рука нагревает этот пар, вследствие чего давление этого пара над спиртом в левом шаре становится больше давления пара в правом шаре. Под действием разности давлений спирт перегоняется в правый шар. Нагретый ладонью пар «прорывается» сквозь спирт, вызывая «кипение».

Рис. 6

Можно, если состояние газа будет изменяться так, как показано на рисунке 6.

1) Уровни воды сравняются, как в сообщающихся сосудах. Водяные пары в левом сосуде будут частично конденсироваться, а в правом сосуде часть воды испарится.

2) Уровни сравняются в результате перетекания паров из одного сосуда в другой.

При данной температуре давление насыщенных паров одинаково в обоих сосудах у поверхности жидкости и убывает одинаковым образом с высотой. Поэтому давление паров на одном и том же уровне не одинаково, что и приводит к перетеканию пара и последующей конденсации его в сосуде с низким уровнем воды.

Нагревание при постоянном объеме V0 приводит к тому, что жидкость расширится и заполнит весь сосуд (это состоя-ние изображается точкой пересечения изохоры со штриховой линией). При дальнейшем нагревании в сосуде будет только жидкость, которая плавно переходит в газ при температуре, большей критической.? Нагревание при критическом объеме VK описано в § 6.4.

Нагревание при постоянном объеме Vx приводит к испарению жидкости и постепенному понижению ее уровня. При давлении, соответствующем точке пересечения изохоры и штриховой линии на диаграмме, жидкость исчезнет, останется только пар, давление которого при дальнейшем нагревании будет расти согласно закону Шарля.

В глубокой шахте температура воды выше, а удельная теплота парообразования меньше.

Сам водяной пар невидим. Мы можем наблюдать только облако мельчайших капель, возникающих после конденсации. При выключении газа исчезают струи нагретого воздуха, ранее обтекавшие чайник. При этом выходящий из чайника водяной пар охлаждается и конденсируется.

m2RT

т2 = гпх = 20 кг; р = му = 0,84 МПа.

m0RT-р1У1М1

т = 0,02 кг;

nRT

P1V1(M2-M1) + m0RT

Р = М^ = 27,2 кПа.

319 К.

0,8 кг.

М„

р = =91 г/м3.

т = (р1ф1 - p2)F = 0,79 кг.

916 кг.

68%.

Упражнение 6

А = 2па.D2 = 3,6 • 10"3 Дж.

F = 0,11 Н.

Максимальный термометр можно осуществить следующим образом. Вне столбика жидкости горизонтально расположенного термометра (рис. 7) поместить небольшое не сма-

чиваемое жидкостью тело, которое может свободно перемещаться вдоль трубки термометра. Положение тела укажет максимальную температуру, так как при расширении жидкости тело будет перемещаться вдоль трубки, а при сжатии останется на месте.

Аналогично можно осуществить и минимальный термометр.

Для этого смачиваемое жидкостью термометра тело нужно поместить внутрь жидкости.

Поверхностное натяжение чистого бензина меньше, чем поверхностное натяжение бензина, в котором растворен жир. Поэтому при смачивании бензином краев пятна оно стягива-ется к центру. При смачивании же самого пятна оно будет растекаться по ткани.

Внутри кожи имеется большое количество капилляров. Внутри капилляра постоянного сечения капелька смачивающей жидкости будет находиться в равновесии. Нагревание жидкости уменьшает поверхностное натяжение. Поэтому жидкость втягивается в сторону холодной части капилляра. Ботинки надо нагревать снаружи.

Жир расплавляется, и силы поверхностного натяжения перемещают его на поверхность холодной ткани, подложенной под костюм (см. задачу 5).

Часть полена в тени холоднее. Поэтому силы поверхностного натяжения перемещают воду в этом направлении.

Ар = ^ = 32 Па.

Будет, пока воздух не перейдет из маленького пузыря в большой.

Капля устремится к узкому концу трубки, так как давление меньше под поверхностью меньшего радиуса кривизны.

30 см; нет.

p = pgh + у- =480 Па.

і о „ _ „ РSh

р =р0- •

ч , , 2с cos 6 , 2а cos 0

п, = — ; ho = —; г.

1 rp(g + а) г rp(g-a)

7,5 • Ю-5 кг.

Длина столбика равна 2 й, если l> h,nl + h, если I < h.

17. Мениск имеет форму вогнутого сферического сегмента;

R= = 0,74 мм.

pgh

p0rh

18- 1 = о^ " ь + h = 5,5 м.

2a-pgrh

Надо направить струю воды с малой скоростью сразу на стенку сосуда. Смачивая стенку, вода будет прилипать к ней.

Если есть центрифуга, то при вращении сосуда вода будет прижиматься к дальней от оси вращения стенке, а оттуда ее можно забирать шприцем. Летчик-космонавт А. А. Серебров предложил более простой способ. Надо поместить внутрь сосуда длинный узкий предмет, например черенок ложки, к которому прилипает вода. Жидкость «расползается» по черенку, поднимается к горловине сосуда и отсасывается оттуда шприцем.

Вода не смачивает поверхности тарелок, но впитывает-ся тканью тряпки.

Упражнение 7

2.

2.

6,6- 1021.

При растворении кристаллическая решетка соли разрушается. Этот процесс требует затраты некоторого количества энергии, которое заимствуется от растворителя.

Во втором случае часть межмолекулярных связей кристаллической решетки уже разрушена при измельчении кристалла. Поэтому для растворения порошка требуется меньше энергии, и вода после растворения в ней соли будет иметь более высокую температуру. Эффект будет, правда, крайне незначительным.

Замерзание при 0 °С произойдет только при наличии центров кристаллизации. Ими могут служить любые нерастворимые частицы. Когда масса воды велика, то в ней всегда найдется хотя бы один такой центр, а этого уже достаточно, чтобы замерзла вся вода. Если же вода раздроблена на мельчайшие капли, то лишь в сравнительно небольшом числе капель будут иметься центры кристаллизации и замерзнут только эти капли.

(слтл + c0m.0)t-. + (c0t0-\)m.v

t = ^-г-7— - 14 °С.

с1т1 + с2(т2 m3)? (СЛ Ux

7. с = - - = 630 Дж/К.

• і w + —

т2[Х+ r+ c2(t3-t2)]-m3r 8>mi= та1'2кг-

т = 0,05 кг.

88%.

78 г.

3,36-105 Дж/кг.

5,6 г.

t = 0 °С.

у = 2460 м/с.

Упражнение 8

1 1Л = °± ' 12 <*і '

= 7,5 • 107 Па.

Увеличится на 59 см2.

3,6 МДж.

At = ^— = 100 °С.

300 о^

„ h2~hl

а

F(1 + 3o,t)

V0 = r-4- « 190 мм3.

a = — = -3,8 • 10~5 К .

-m

Отрицательное значение температурного коэффициента объемного расширения воды означает, что нагревание происходило в интервале от 0 до 4 °С.

<< |
Источник: Г.Я.Мякишев, А.3.Синяков. ФИЗИКАМОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА ТЕРМОДИНАМИКА10. 2010

Еще по теме ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ:

  1. 7.4. Групповое упражнение «Полет на Луну»
  2. Примеры заданий и упражнений аналитико-синтетического характера
  3.   ПАРАДОКСАЛЬНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ ПРОТИВ АРИСТОТЕЛИКОВ, В КОТОРЫХ ПОТРЯСАЮТСЯ ОСНОВЫ ПЕРИПАТЕТИЧЕСКОГО УЧЕНИЯ И ДИАЛЕКТИКИ В ЦЕЛОМ И УТВЕРЖДАЮТСЯ ЛИБО НОВЫЕ ВЗГЛЯДЫ, ЛИБО, КАЗАЛОСЬ БЫ, УСТАРЕВШИЕ ВЗГЛЯДЫ ДРЕВНИХ МЫСЛИТЕЛЕЙ 
  4. Приложение 2 Ответы к упражнениям со звёздочкой (*)
  5. Классификация видов вопросов и ответов
  6. Упражнения
  7. § 2. ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ ШИФРОВКИ ОТВЕТОВ
  8. Вопросы и упражнения:
  9. Рекомендуемые упражнения для практической части к главе 1
  10. Упражнение 22
  11. Упражнение 36а
  12. Задачи и упражнения
  13. ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ ПО ФИЛОСОФИИ
  14. 25.ДУХОВНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ
  15. ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ
  16. ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ
  17. ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ