Методические указания к решению физических задач по общему курсу физики москва 2011

Задача 6.1 Определите газокинетический диаметр молекул водорода, если известно, что у него средняя длина свободного пробега молекул при нормальных условиях равна 1,3∙10-7 м. Анализ и решение П ри нормальных условиях ( Р = 105Па и Т = 273ОК) водород можно с хорошей степенью приближения считать подчиняющимся уравнению состояния идеального газа, то есть Р = nkT, откуда легко определяется концентрация молекул (постоянная Больцмана k = 1,38х10-23 Дж/К). Осталось воспользоваться уравнением (6.8), подставив в него концентрацию, выраженную через давление и температуру, и получаем для газокинетического диаметра молекул зависимость Подстановка численных значений из условий задачи дает для d = 3х10-10 м. Необходимо помнить, что полученные численные значения справедливы с точностью до множителя порядка единицы. Задача 6.2 Сколько столкновений за 1 секунду испытывает атом неона при давлении 100 Па и температуре 600 К, если известен его газокинетический диаметр d = 2∙10-10 м? Анализ и решение Для числа столкновений молекул газа в единицу времени имеется теоретическая формула (6.7) = nэф. Таким образом, для нахождения ответа на поставленный вопрос задачи следует по данным в условии задачи определить эффективное сечение рассеяния согласно формуле эф = d2, концентрации из уравнения состояния Р = nkT и средней скорости по формуле (5.5) = (8kT/m)1/2. Подстановка соответствующих параметров в (6.7) дает = (8мkT)1/2 Pd2. В этой формуле остается неизвестной масса одного атома неона, у которого атомное массовое число равно 20. Масса молекулы (атома) находится как обычно деление молярной массы М на известное число Авогадро NА = 6,02∙10231/моль. Теперь формула для вычисления числа столкновений атомов в единицу времени принимает вид = (8NA kT)1/2 Pd2. Подстановка численных значений дает = 1,3∙106с-1. Следует помнить, что все эти вычисления носят оценочный характер и справедливы только с точностью до коэффициента порядка единицы. Поэтому корректный ответ: число соударений молекулы в секунду – порядка 106. Задача 6.3 Как изменится вязкость идеального газа, если его объем уменьшить в два раза: а) изотермически; б) изобарически. Анализ и решение М одельное рассмотрение поведения газа на микроуровне дает теоретическую зависимость вязкости газа от микропараметров (6.5). Это позволяет с учетом зависимости средней длины свободного пробега от концентрации (6.8) и выражения (5.5) для средней скорости молекул (а также при замене плотности газа на произведение массы одной молекулы на концентрацию mn) увидеть, от каких параметров зависит вязкость газа, а именно Эта формула показывает, что вязкость газа изменяется только при изменении температуры, вне зависимости от изменения давления или объема (если это не связано с изменением температуры). Отсюда вывод: в изотермических процессах вязкость газа остается неизменной. Это ответ на первый вопрос задачи. При изобарном процессе расширения газа (Р = Const) для сохранения давления при уменьшении объема необходимо понижать температуру газа согласно уравнению изобары для идеального газа V1/T1 = V2/T2 . С ледовательно, Отсюда очевиден ответ на второй вопрос задачи - изобарное уменьшение объема газа в два раза приведет к уменьшению температуры в два раза и, соответственно, к уменьшению вязкости газа в корень квадратный из двух. ^ Дополнительные вопросы Перенос каких величин рассматривается в процессах переноса и как называются соответствующие процессы? От каких микроскопических параметров зависят коэффициенты диффузии, динамической вязкости и теплопроводности в газах? Попытайтесь ответить на вопрос: Каков смысл выкачивания воздуха между стенками сосуда Дьюара (термоса), если теплопроводность газа (как и его вязкость) не зависит от плотности газа, то есть от концентрации молекул, что видно из решения задачи 6.3? Рекомендуемая литература Сивухин Д.В. Общий курс физики, Термодинамика и молекулярная физика.- М.: Наука, 1975, Т.2. Сборник задач по общему курсу физики /Под ред. Д.В.Сивухина/.- М.: Наука, 1976. Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики: Механика и молекулярная физика.- М.: Наука, 1965.

Похожие:

	Вологодский государственный технический университет Кафедра физики... Данные методические указания написаны в соответствии с программой курса физики для технических специальностей в вузах. Пособие содержит...		Вопросы для самостоятельного изучения по курсу «физика» раздел «механика» Предмет, задачи и метод физики. Единицы физических величин. Связь физики с другими науками
	Сборник задач по курсу физики: Учеб метод пособие / Л. В. Гулин, С. В. Анахов Сборник задач по курсу физики: Учеб метод пособие / Л. В. Гулин, С. В. Анахов. Екатеринбург: гоу впо «Российский гос проф пед ун-т»,...		Основы экологии практикум к решению задач методические указания для... Практическая работа № расчет предельно допустимых выбросов от стационарных источников загрязнения атмосферы
	Образован в 1953 году Кафедра физики Дистанционное обучение В пособии даны общие методические указания по работе над курсом физики, список литературы, рекомендуемой для изучения курса, рабочая...		Методические указания к выполнению расчетно-графических заданий по... «Методы математической физики» для студентов специальности 080403 "Программное обеспечение автоматизированных систем"
	Методические указания Основы теории можно изучить, например, по следующим учебным пособиям В. Е. Гмурман. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. М.: Выс шк.–1970		Методические указания к выполнению лабораторных работ и решению задач Цель работы – исследование процесса разрядки конденсатора на активное сопротивление, определение времени релаксации, оценка емкости...
	Берестов, Н. И. Боргардт, С. Ю. Куклин Лабораторные работы по курсу... Лабораторные работы по курсу общей физики Строение вещества/ М.: Миэт, 2007. 50 с.: ил		Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Основы... Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета