2004-2005 mokslo metų RUDENS KETVIRČIO  NAMŲ DARBAI

MOKYKLOS „FIZIKOS OLIMPAS“ 12 laidos Ii kurso moksleiviams

 Molekulinės fizikos teorinės užduotys

 

1. Uždarame inde dosociavo ten buvę vandens garai, o temperatūra ir tūris sumažėjo atitinkamai 10 ir 20%. Kuria dalimi pakito vidinė energija?
 
2. Keliais būdais pabandykite įvertinti oro molekulių skaičių Žemės atmosferoje. Kurią Žemės masės dalį sudaro atmosferoje esantis azotas, jei laikytume, kad atmosferos sudėtis nepriklauso nuo aukščio?
 
3. Termoso inde dujos buvo praretintos iki 1 kPa, jo talpa lygi 2 l, o paviršiaus plotas – 800 cm2. Reikia įvertinti, per kiek laiko kava tokiame termose atauš nuo 80 iki 40 °C, jei pro kamštį netenkama 10% šilumos.

 

4. Vieno „stačiakampio“ ciklinio proceso metu slėgis pakinta 2 kartus, o tūris – 3 kartus, o kito proceso metu – slėgis 3 kartus, o tūris – 1,5 karto. Reikia rasti šių procesų naudingumo koeficientų santykį.

5. Uždarame inde yra vienatomės dujos, kurių koncentracija n=2,4·1024 m-3. Pradžioje kiekvieno atomo greičio modulis yra |V|=1311 m/s, o kryptis pasiskirsčiusi tolygiai visomis kryptimis. Kokia bus dujų temperatūra nusistovėjus pusiausvyrai? Apskaičiuokite impulsą, kurį suteikia dujos 1 m2 ploto sienelei per laiko vienetą. Energijos nuostolių nepaisykite.
 
6. 20 °C temperatūros patalpoje per valandą išgaravo 200 g vandenilio, buvusio Diuaro inde. Per kiek laiko išgaruotų tiek pat azoto? Vandenilio virimo temperatūra lygi 20,4 K, o azoto – 77,3 K.

 

7. Reikia apskaičiuoti 0,1 mol dujų darbą bei didžiausią temperatūrą. AC kreivė yra apskritimo ketvirtis.

8. Kiek deguonies molekulių difunduos pro 10 cm2 ploto angą per 10 s, jei tų dujų tankio gradientas yra 1,4 kg/m4, temperatūra 17 °C, o molekulių vidutinis laisvas lėkis 1 µm.
 
9. Rasti atmosferos slėgį 1 km aukštyje. Laikyti, kad temperatūra visur vienoda ir lygi 273 K.

 

10. Vieno molio tobulųjų dujų perėjimas iš būsenos A į B pavaizduotas tiese. 1) Rasti dujų būsenos kitimo išraišką p(v) – ? 2) Išvesti molinės šiluminės talpos formulę c(p) – ? 3) Ar procesas politropinis?

11. Psichrometro sausas termometras rodo 20 °C, o drėgnas – 4 °C mažiau. Reikia apskaičiuoti santykinę oro drėgmę ir gautą rezultatą palyginti su psichronometrinės lentelės duomenimis.
 
12. Dujų mišinį, sudarytą iš 100 g azoto (virimo temperatūra lygi 77,4 K normaliam slėgiui) ir nežinomo kiekio deguonies, išplečia taip, kad  tuo metu, kai tūris būna pasisėjęs 2 kartus, o slėgis sumažėjęs 1,8 karto, izotermės kreivėje atsiranda lūžis. Kiek deguonies buvo mišinyje?
 
13. Horizontalų cilindrinį 1 l indą su 1 g vandenilio dalija pusiau 5 g masės 6 mm storio aliuminio stūmoklis. Pastumtas į šalį ir paleistas jis pradeda svyruoti. Reikia nubrėžti stūmoklio svyravimų periodo temperatūrinę priklausomybę.
 
14. 3 l tūrio inde – 0,01 Pa vakuumas, o aplinkos normalaus slėgio temperatūra lygi 20 °C. Kokia gali būti indą užpildžiusio oro temperatūra?
 
15. 100 g 20 °C temperatūros vandens buvo: 1) paversta -10 °C temperatūros ledu; 2) išgarinta užvirinus. Kiek dėl to pakito entropija?
 
16. Kai santykinė oro drėgmė lygi 60%, ant plokščio paviršiaus palietas vanduo išgaravo per 15 min. Kiek turi pakisti drėgmė, kad vanduo garuotų 10 min ilgiau?
 
17. Kiek energijos reikia suvartoti, kad 2 kg 10 °C temperatūros vandens paversti -10 °C temperatūros ledu, jei aplinkos temperatūra lygi 20 °C?
 
18. Pasiūlykite naujesnį „amžinojo variklio“ modelį.
 
19. Du oro burbuliukai (spinduliai po 3 mm) ties vandens telkinio paviršiumi susilieja į vieną. Reikia įvertinti, kaip pakinta naujo burbuliuko spindulys po susiliejimo, jei vandens šilumos laidį laikytume nežymiu, o šiluminę talpą – labai didele.
 
20. Išanalizuokite, kodėl neįmanoma pasiekti 0 K.
 

Užduotis parengė mokyklos dėstytojas doc. dr. Stasys Tamošiūnas.

 

1–10 užduočių sprendimus iki 2004 11 15, 11–20 užduočių sprendimus iki 2004 12 15 
išsiųskite mokyklos adresu 
Saulėtekio al. 9, III rūmai, 200 kab., LT-10222 Vilnius, 
ant voko papildomai užrašę „Doc. dr. Stasiui Tamošiūnui“
 

Pastaba: pavėluotai išsiųsti užduočių sprendimai netikrinami ir nevertinami.