Практическая работа №2 «Решение задач по теме « Молекулярная физика»»
Цель работы: применить формулы для нахождения величин характеризующих идеальный газ, применять основное уравнение идеального газа для решения задач, использовать законы термодинамики для расчета изменений внутренней энергии.
Выполнив данную работу, Вы сможете:
- решать расчетные и качественные задачи по теме « Молекулярная физика»
Дидактическое оснащение практического занятия:
Прежде чем приступить к практической работе, ответьте письменно на теоретические вопросы:
1вариант
1.Сформулируйте определение понятия «температура».
2. Запишите формулу, обозначение и единицы измерения работы газа.
3. Сформулируйте 2 закон термодинамики.
4. Запишите формулу уравнения Менделеева-Клайперона (Формулу расписать).
5. Сформулируйте определение «изобарного процесса».
2 вариант
1. Сформулируйте определение понятия «идеальный газ».
2. Запишите формулировку и формулу 1 закона термодинамики.
3. Назовите, в чем отличия кристаллических и аморфных тел.
4. Запишите формулу вычисления внутренней энергии идеального одноатомного газа.
(Формулу расписать).
5. Запишите обозначение и единицы измерения давления газа, температуры, объема.
Приведём общий алгоритм решения расчётной задачи по физике.
Прочитайте текст физической расчётной задачи.
Запишите кратко условие и требование задачи с помощью общепринятых условных обозначений.
Проверить все ли физические величины приведены в систему единиц.
Выполнить четкий, понятный рисунок, не загромождая его лишними, не принципиальными деталями; если задача может быть решена без рисунка, его делать не следует (в целях экономии времени).
Составьте физические формулы, уравнения в соответствии с содержанием расчётной задачи и её требованиям.
Составьте рациональный план решения задачи
Продумайте, какие дополнительные данные можно извлечь из формул, уравнений для реализации требований задачи.
Произведите все необходимые в данной задаче действия с заданной математической точностью.
Запишите полученный ответ.
Пример решения задачи: Вычислите давление сжатого воздуха, находящегося в баллоне вместимостью 20 л при температуре 12⁰С, если масса этого воздуха 2 кг.
Анализ условия. Количественная сторона задачи - дано объем 20л,температура 12⁰С и масса 2кг. Вещество воздух, его молярная масса 0,029кг/моль. Вычислить объем газа. Качественная сторона задачи – сжатый воздух находится в баллоне.
Алгоритм решения:
Дано: Решение:
V = 20 л =0,02м3 t=12⁰С =285К
m=2кг
М=0,029 кг/моль
Н а й т и:
р-?
1.Запишем уравнение Менделеева-Клайперона р*V=m*R*T/M , где R=8,31
2. Выразим из формулы давление газа
[pic]
3. Подставляем числа и считаем р=2·8,31·285/0,029·0,02=4736,7/0,00058=
=8166724,14 па≈8,2 Мпа
Ответ: 8,2Мпа
Решите следующие задачи самостоятельно.
1 вариант.
1.Определить среднюю кинетическую энергию молекулы идеального газа при давлении 3,1 кПа, если концентрация молекул газа при указанном давлении составляет 2*1025 м-3 .
2. Вычислите массу кислорода, если при давлении 150 кПа и температуре 20⁰С его объем равен 40л.
3.Рассчитайте каким стало давление газа, если первоначально водород при 15⁰С и давлении 1,33*105 пазанимал объем 2*10-3 м3 . Известно, что газ сжали до объема 1,5*10-3 м3 ,а температуру повысили до 30⁰С.
4.Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему передали количество теплоты 150 Дж, и внешние силы совершили над ним работу 350 Дж?
2 вариант.
1. Рассчитайте среднюю квадратичную скорость движения молекул газа, если имея массу 4 кг, он занимает объем 3,5 м3 при давлении180 кПа.
2.Вычислите давление газа, если в сосуде вместимостью 500 см3 содержится 0,89г водорода при температуре 17⁰С.
3.В цилиндре двигателя внутреннего сгорания давление в конце такта сжатия равно 11*105 Па, а температура 350°С. Каким станет давление после сгорания газовой смеси, если температура при этом достигнет 2000°С? Объем газа постоянен.
4.Вычислите, какое количество теплоты было передано газу, если внешние силы над газом совершили работу 300Дж, а внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 400 Дж.
Приведём общий алгоритм решения качественной задачи по физике
Прочитайте текст физической задачи.
Проанализируй условие задачи.
Выпиши перечень явлений, о которых идет речь в задаче и их взаимосвязи.
Запиши основные теоретические положения, необходимые для решения задачи (качественная сторона задачи).
Проанализируй и сделай сравнения характеристик явлений.
Сделай вывод.
Пример решения задачи: Объясните, почему запотевают очки, когда человек с мороза входит в комнату?
Анализ условия. Качественная сторона задачи – во время нахождения человека в очках на холоде стекло охлаждается. Когда он входит в теплую комнату водяной пар растворенный в воздухе конденсируется на холодном стекле в виде мельчайших капелек. Мы видим запотевшие очки.
Решите следующие задачи самостоятельно.
1 вариант.
5.Объясните, почему любой режущий инструмент при работе нагревателя?
6.Объясните, при каком процессе внутренняя энергия газа не изменяется. Почему?
2 вариант.
5.Объясните, как по внешнему виду отличить в бане трубу с холодной водой от трубы с горячей?
6.Всегда ли газ при охлаждении отдает такое же количество теплоты, какое было затрачено для его нагревания?
