Физика. Примеры решения задач контрольной работы

Примеры решения задач по физике
Кинематика
Движение материальной точки
Основное уравнение динамики
Законы сохранения импульса и энергии
Динамика вращательного движения
Механические колебания
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ
МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ФИЗИКА
Механика
Молекулярная физика и термодинамика
Электричество
Электромагнетизм
Атомная и ядерная физика
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
Термодинамические процессы
Описание теплопроводности
Теплоотдача в жидкостях и газах
Теплоотдача при фазовых переходах
Тепловое излучение
Теплообменные аппараты
  Кинематика поступательного движения
Электростатика

 

Задача 1. Найти среднюю кинетическую энергию  вращательного движения одной молекулы кислорода при температуре Т = 350 К, а также среднюю кинетическую энергию  вращательного движения всех молекул кислорода массой m = 4 г.

Решение. Согласно закону Больцмана о равном распределении энергии по степеням свободы на каждую степень свободы приходится энергия равная , где k – постоянная Больцмана, Т – абсолютная температура.

Так как молекула кислорода двухатомная, у нее две вращательных степени свободы, поэтому средняя кинетическая энергия вращательного движения выразится формулой:

 

Подставим в полученную формулу значения k = 1,38·10-23 Дж/К, и Т = 350 К, получим

 

Кинетическая энергия всех N молекул, содержащихся в 4 г кислорода равна:

 

Число всех молекул газа можно вычислить по формуле:

, где NA – число Авогадро, - количество вещества, m – масса газа, М – молярная масса. Учтя приведенные выражения, получим:

 

Подставляем числовые значения: NA = 6,023·1023 1/моль ; m = 4 г = 4·10-3 кг ; М = 32·10-3 кг/моль; = 4,83·10-21 Дж:

 

Выведем размерность полученной величины:

  

 Задача 2. В воздухе при нормальных условиях взвешены одинаковые частицы. Известно, что концентрация частиц уменьшается в два раза на высоте h = 20 м. Определить массу частицы.

Решение. Воспользуемся формулой распределения Больцмана:

,

где Wп = m0gh – потенциальная энергия частицы в поле сил тяжести.

Подставив это выражение в формулу распределения Больцмана, получим:

Логарифмируем обе части уравнения по основанию е, тогда:

 , откуда 

Подставив числовые значения в полученную формулу, найдем

Выведем размерность полученной величины:

На главную