ПЕРЕДМОВА

Даний практикум призначений для тематичного контролю навчальних досягнень курсантів І курсу морського коледжу Херсонської державної морської академії. Завдання складено відповідно до вимог чинної програми, яка затверджена Міністерством освіти і науки України.

Протягом навчального року передбачено виконання тринадцяти тематичних робіт. Практикум складається з двох частин і містить тринадцять контрольних робіт. Перша частина містить основні теоретичні відомості та завдання для домашніх контрольних робіт з усіх тем передбачених програмою: «Механіка. Кінематика», «Механіка. Динаміка», «Основи молекулярно-кінетичної теорії - І», «Основи термодинаміки», «Основи молекулярно-кінетичної теорії - ІІ», «Електростатика», «Закони постійного струму», «Магнітне поле», «Електричний струм у різних середовищах», «Електромагнітна індукція», «Механічні коливання та хвилі», «Електромагнітні коливання», «Електромагнітні хвилі».

Друга частина містить тематичні роботи, передбачені програмою для вивчення фізики на першому курсі вищих навчальних закладів І–ІІ рівня акредитації. Ця частина містить контрольні роботи І та ІІ семестрів, які складаються з чотирьох варіантів, а кожний варіант містить завдання чотирьох рівнів складності, що відповідає чотирьом рівням оцінювання знань, умінь і навичок курсантів за дванадцятибальною системою. Кожен рівень містить три завдання, а другий рівень має ще додаткове завдання, яке є завданням «про запас». Його розв’язання може замінити розв’язання будь-якої з попередніх задач на вибір курсанта. Завдання усіх варіантів подібні за змістом і характером дій, що їх повинні виконувати курсанти. Завдання відрізняються за своєю дидактичною метою: одні з них вимагають від курсантів простого відтворення навчального матеріалу (перший рівень), другі – спонукають порівнювати та аналізувати (другий рівень), треті – вимагають творчого осмислення і застосування знань у різних ситуаціях (третій і четвертий рівні).

Відповідно до пропонованих критеріїв оцінювання навчальних досягнень учнів, які розроблені на виконання спільного наказу Міністерства освіти і науки України та Академії педагогічних наук України «Про запровадження 12-бальної шкали оцінювання навчальних досягнень учнів», нарахування балів рекомендую проводити таким чином:

- 4 - 6 балів – за виконання першого та другого рівнів;

- 7 - 9 балів – за виконання третього рівня;

- 10 - 12 балів – за виконання четвертого рівня.

Практикум також включає в себе довідковий матеріал, який використовується для розв’язування задач даного посібника. До практикума додається список рекомендованої літератури.

Практикум написаний на основі контрольних робіт, що апробовані укладачем за час роботи у коледжі.

 

1. МЕХАНІКА. КІНЕМАТИКА

Прямолінійний рівномірний рух; відносність руху, прямолінійний нерівномірний рух; прямолінійний рівноприскорений рух; вільне падіння; криволінійний рух

Траєкторія – лінія, вздовж якої рухається тіло.

Шлях (l)– довжина траєкторії.

Переміщення – вектор, який з’єднує початок та кінець траєкторії (див. рис.1.1).

Рисунок 1.1 – Шлях (l) та переміщення

Відносність руху

Рівномірний прямолінійний рух:

Швидкість:

Нерівномірний рух:

Середня швидкість:

Рівноприскорений прямолінійний рух:

Прискорення:

Швидкість:

Переміщення:

Вільне падіння:

Рисунок 1.2 – Криволінійний рух

Швидкість:

Висота:

Криволінійний рух:

Криволінійний рух можна представити як послідовність рухів, що відбуваються по дугах кіл (див. рис. 1.2).

Нормальне прискорення завжди спрямоване до центру кола, тангенціальне прискорення – по дотичній до кола.

Рівномірний рух по колу:

Прискорення: ;

Частота: ; ;

Рисунок 1.3 - Рівномірний рух по колу

Кутова швидкість: ; ; .

Лагами называются приборы, служащие для измерения скорости судна и пройденного им расстояния. Механический лаг работает следующим образом: за кормою судна с помощью лаглиня буксируется вертушка, вращающаяся под действием на ее лопасти встречного потока воды. Частота вращения вертушки зависит от скорости движения судна. Через лаглинь вращение вертушки передается на счетчик, который показывает скорость и число пройденных судном миль. Гидравлические лаги — приборы, которые предназначены для измерения скорости судна и пройденного расстояния относительно воды, почему они и являются не абсолютными, а относительными.

На судах морского флота широкое распространение получили гидравлические лаги ЛГ-2 и МГЛ-25.

Принцип действий гидравлического лага основан на измерении скоростного напора встречного потока, обтекающего судно при его движении.

В движущейся жидкости наблюдаются статическое и динамическое давления. Причиной статического давления является ее сжатие. Динамическое давление зависит от скорости течения жидкости.

Современный гидравлический лаг работает следующим образом (рис. 38). В корпусе судна, ниже ватерлинии, устанавливается герметическая камера, которая разделена на нижнюю и верхнюю полости подвижной диафрагмой. Отверстие, которое передает статическое давление, соединено с верхней камерой, отверстие полного давления — с нижней полостью. Пока судно не имеет хода, давление воды на верхнюю и нижнюю полости мембранного устройства одинаково и равно статическому давлению воды, в результате чего диафрагма будет находиться в нулевом положении. Когда судно получит движение в приемной трубке, кроме статического давления, появится динамическое (скоростной напор), и диафрагма при этом начнет приподниматься.

Разность динамического (полного) давления в приемной трубке и статического, приложенная к диафрагме, заставит двигаться соединенный с ней шток со стрелкой указателя, которая соответственно отклоняется. По величине отклонения стрелки судят о величине скорости судна.

При плавании на мелководье и во льдах выстреливаемые за обшивку корпуса судна трубки часто повреждаются. Это вызвало необходимость создания так называемого штевневого лага.

У штевневого лага полное давление передается через специальное отверстие в форштевне, а статическое — через отверстия в бортах или днище судна.

Указатель скорости и пройденного расстояния размещается в центральном приборе лага, устанавливаемом обычно в машинном отделении.

Показания скорости и пройденного расстояния передаются на репитеры лага, которые помещают в штурманской, рулевой рубках и в других помещениях судна. Лаг МГЛ-25 позволяет измерять скорость до 25 уз.

 

 

Таблиця 1.1 – Основні фізичні величини з теми «Механіка. Кінематика»

Позначення	Одиниці вимірювання	Фізична величина
СІ	Море	Річка
υ	м/с	вузол	км/год	Швидкість
S	м	мор. миля, кабельтів	км	Переміщення
h	м			Висота
а	м/с2			Прискорення
g	м/c2			Прискорення вільного падіння
t	c	год	год	Час
Т	c	год	год	Період
ω	рад/с			Кутова швидкість
ν	с-1			Частота
N				Кількість обертів

 

Домашня контрольна робота №1

Перший рівень

1. Вкажіть одиниці вимірювання частоти обертання в СІ.

А) с-1;

Б) м/с;

В) м/с2;

Г) км/год.

2. Вкажіть рівняння, за яким обчислюється доцентрове прискорення.

А) ;

Б) ;

В) ;

Г)

3. Як орієнтовані один відносно одного вектори швидкості та прискорення під час руху вертикально вгору?

А) кут між вектором швидкості і прискоренням дорівнює 90º;

Б) вектор швидкості протилежний вектору прискорення;

В) вектор швидкості спів напрямлений з вектором прискорення;

Г) між векторами швидкості і прискорення утворюється деякий кут, який змінюється з часом.

Другий рівень

1. Кутова швидкість лопастей гвинта судна 20π рад/с. Знайти частоту обертання.

А) 0, 1π;

Б) 0, 1 с-1;

В) 10 с-1;

Г) 10π.

2. Потяг, який рухається після початку гальмування з прискоренням 0, 4 м/с², через 25 с зупинився. Знайти гальмівний шлях.

А) 10 м;

Б) 25 м;

В) 250 м;

Г) 10 м.

3. Камінь падає в шахту. Через 6 с камінь упав на дно шахти. Визначити глибину шахти.

А) 10 м;

Б) 108 м;

В) 150 м;

Г) 180 м.

4. Швидкість судна 12 вузлів. Швидкість течії річки 3 вузла. Визначити швидкість судна, якщо воно йде найкоротшим шляхом на інший берег річки.

А) 12, 4 вузла;

Б) 9, 2 м/с;

В) 15 вузлів;

Г) 11, 6 вузлів.

Третій рівень

1. Знайти кутову швидкість і доцентрове прискорення барабану лебідки діаметром 10 см під час підйому вантажу зі швидкістю 1 м/с.

2. Першу половину шляху катер пройшов зі швидкістю 14 вузлів, середня швидкість катера на всьому шляху 10 вузлів. Знайти з якою швидкістю катер йшов другу половину шляху.

3. Баркас, швидкість якого відносно води 7 вузлів перевозить курсантів на інший берег Дніпра за 2 хв, рухаючись перпендикулярно до течії. Швидкість течії річки 2 м/с. Знайти ширину річки.

Четвертий рівень

1. Яке доцентрове прискорення, період обертання, кутова та лінійна швидкість точок земної поверхні, на широті Києва під час добового обертання Землі? Радіус Землі прийняти рівним 6400 км.

2. Тіло, яке вільно падає, за останню секунду падіння пройшло половину свого шляху. Знайти час падіння і висоту, з якої впало тіло.

3. Аеростат піднімається з землі вертикально вгору з прискоренням 2 м/с². Через 5 с від початку руху з нього випав предмет. Через скільки часу цей предмет впаде на землю?

Відповіді:

ІІІ рівень: 1) 20 рад/с; 2) 7, 8 вузлів; 3) 347 м
IV рівень: 1) 2, 4· 10² м/с²; 24 год; 7, 3· 10^-5 рад/с; 327 м/с; 2) 3, 4 с; 50 м; 3) 02, 4 с.

2. МЕХАНІКА. ДИНАМІКА

Закони Ньютона; сили тяжіння, пружності, тертя; вага тіла; імпульс тіла; закон збереження імпульсу; робота; енергія; потужність; закон збереження енергії

 

І закон Ньютона: Тіла рухаються прямолінійно і рівномірно, якщо на них не діють інші тіла або їх дія компенсована:

якщо ; то або υ =0.

ІІ закон Ньютона: Прискорення матеріальної точки (тіла) пропорційно силі, яка його спричиняє, й обернено пропорційне масі матеріальної точки (тіла):

; .

ІІІ закон Ньютона: Два тіла взаємодіють одне з одним із силами, напрямленими вздовж однієї прямої, рівними за модулем і протилежними за напрямом (див. рис. 2, 1):

.

Сила тяжіння:

Сили пружності: ; Т- сила натягу; N- сила реакції опори.

Вага тіла – сила, з якою тіло діє на опору або підвіс (див. рис. 2.2).

а) Тіло рухається рівномірно або перебуває у спокої:

б) Тіло рухається із прискоренням вертикально вгору:

в) Тіло рухається із прискоренням вертикально вниз:

Рисунок 2.2 – Вага тіла у стані спокою (а) та руху (б, в)

Сили тертя виникають внаслідок дотику тіл і напрямлені уздовж поверхні дотику (див. рис 2.3). Сила тертя ковзання:

Рисунок 2.3 – Напрямок дії сили тертя

Рух тіла під дією декількох сил:

Рисунок 2.4 – Рух тіла по похилій площині	, якщо тіло рухається рівномірно або знаходиться у стані спокою;
, якщо тіло рухається з прискоренням (див. рис. 2.4).

Імпульс тіла:

Закон збереження імпульсу:

Закон збереження механічної енергії:

Перетворення потенційної енергії тіла в кінетичну (див. рис. 2.5): якщо F_тер=0 і υ ₀=0 то .

Робота:

Кінетична енергія:

Потенціальна енергія:

Таблиця 2.1 – Основні фізичні величини з теми «Механіка. Динаміка»

Позначення	Одиниці вимірювання	Фізична величина
F	Н	Сила
P	Н	Вага
Ек	Дж	Кінетична енергія
Еп	Дж	Потенціальна енергія
А	Дж	Робота
m	кг	Маса
а	м/с2	Прискорення
g	м/с2	Прискорення вільного падіння
υ	м/с	Швидкість
	кг· м/с	Імпульс тіла

 

Домашня контрольна робота № 2

Перший рівень

1. Вкажіть одиниці вимірювання імпульсу тіла в СІ.

А) кг· м/с;

Б) Н· м;

В) Н;

Г) Дж.

2. Вкажіть рівняння закону збереження енергії.

А)	В) ;
Б)	Г) .

3. За яких умов виконується механічна робота?

А) під час дії сили на тіло;

Б) під час переміщення тіла;

В) під час переміщення тіла під дією сили.

Другий рівень

1. Визначити масу тіла, якому сила 500 Н надає прискорення 0, 2 м/с².

А) 100 кг;

Б) 2500 кг;

В) 250 кг;

Г) 100 г.

2. Визначити імпульс тіла масою 5 кг, що рухається зі швидкістю 2 м/с.

А) 10 кг· м/с;

Б) 10 Дж;

В) 2, 5 кг· м/с;

Г) 2, 5 Дж.

3. Кінетична енергія парусного човна масою 2 т дорівнює 36 кДж. Знайти швидкість човна.

А) 18 м/с;

Б) 6 вузлів;

В) 6 м/с;

Г) 18 вузлів.

4. Яку роботу треба виконати, щоб зупинити поїзд масою 1000 т, який рухається із швидкістю 108 км/год?

А) 4· 108 Дж;

Б) -4· 108 Дж;

В) 1, 08· 106 Дж;

Г) 1, 08 МДж.

Третій рівень

1. Вагон масою 30 т рухається зі швидкістю 1, 5 м/с і наздоганяє вагон масою 20 т, який рухається зі швидкістю 0, 5 м/с. Знайти швидкість вагонів після зчеплення.

2. Яку роботу потрібно здійснити, щоб катер масою 1 т, який рухається зі швидкістю 2 м/с збільшив свою швидкість у 3 рази?

3. Тіло масою 2 кг рушає з місця з прискоренням 5 м/с². Знайти силу, яка діє на тіло, якщо коефіцієнт тертя дорівнює 0, 03.

Четвертий рівень

1. На висоті 100 м тіло, що вільно падає, мало швидкість 20 м/с. Чому дорівнюватиме швидкість тіла на висоті 75 м?

2. Мисливець стріляє у напрямку руху човна, в якому перебуває. Яку швидкість мав човен, якщо він зупинився після двох пострілів? Маса мисливця з човном 200 кг, маса заряду 20 г. Швидкість вильоту дробу й порохових газів 500 м/с.

3. Тіло зісковзує з похилої площини висотою 2 м і кутом нахилу 45º. Визначити коефіцієнт тертя між тілом і площиною, якщо в її основі швидкість тіла дорівнює

6 м/с.

 

 

Відповіді:

ІІІ рівень: 1) 1, 1 м/с; 2) 16 кДж; 3) 10, 6 Н.
IV рівень: 1) 30 м/с; 2) 0, 1 м/с; 3) 0, 1.

 

3. ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ - І

Основні положення МКТ, маса і розміри молекули, температура, основне рівняння МКТ ідеального газу, рівняння стану ідеального газу та ізопроцеси

Основні положення МКТ:

1. Усі тіла складаються з найдрібніших частинок – атомів, йонів, молекул.

2. Частинки перебувають у безперервному хаотичному тепловому русі.

3. Між частинками існують сили взаємодії – притягання і відштовхування (див. рис. 3.1).

Відносна молекулярна маса:

Кількість речовини:

Молярна маса: M = Mr · 10^-3 кг/моль; M = m₀· N_А.

Маса: m = m₀N; m = Mν; m = ρ V.

Основне рівняння МКТ:

Закон Дальтона: тиск у суміші хімічно невзаємодіючих газів дорівнює сумі їх парціальних тисків: p = p₁ + p₂ + p₃ + … = (n₁ + n₂ + n₃ + …) kT.

Густина речовини: ρ = n m₀.

Концентрація молекул:

Середня кінетична енергія:

Рисунок 3.2 – Взаємозв’язок температурних шкал Цельсія та Кельвіна

Т=t+273 (див. рис 3.2)

Рівняння Менделєєва-Клапейрона: pV = ν RT.

Газові закони:

1. Об’єднаний газовий закон: , або , m = const. (рівняння Клапейрона);

2. Закон Бойля-Маріота: p₁V₁ = p₂V₂, m = const, T = const;

а)

б)

в)

Рисунок 3.3 – Ізотерми ідеального газу:

а) PV – координатах; б) VT – координатах; в) pT - координатах

3. Закон Гей-Люсака: , m = cons, p = const;

а)

б)

в)

Рисунок 3.4 – Ізобари ідеального газу:

а) VT – координатах; б) PT – координатах; в) PV - координатах

4. Закон Шарля: , m = const, V = const;

а)

б)

в)

Рисунок 3.5 – Ізохори ідеального газу:

а) PT – координатах; б) PV – координатах; в) VT – координатах

Таблиця 3.1 – Основні фізичні величини з теми «Основи молекулярно-кінетичної теорії - І»

Позначення	Одиниці вимірювання	Фізична величина
p	Па	Тиск
V	м3	Об׳ єм
T	К	Температура
N	Одиниці без найменування	Число молекул
NA	моль-1	Число Авогадро
m	кг	Маса
ρ	кг/м3	Густина речовини
m0	кг	Маса молекули
М	кг/моль	Молярна маса
Мк	Одиниці без найменування	Відносна молекулярна маса
ν	Моль	Кількість речовини

 

Домашня контрольна робота №3

Перший рівень

1. Чому дорівнює молярна маса кисню О₂?

А) 16 г/моль;

Б) 32 кг/моль;

В) 32 моль;

Г) 32·10-3 кг/моль.

2. На якому графіку зображено ізотермічний процес?

A)

Б)

В)

Г)

3. Вкажіть рівняння Шарля.

А) ;

Б) ;

В) ;

Г) .

Другий рівень

1. Газ нагріли ізобарно так, що його об’єм збільшився в 1, 2 рази. Як змінилась абсолютна температура газу під час нагрівання?

А) збільшилась в 1, 2 рази;	Б) не змінилася;
В) підвищилася на 1, 2 К;	Г) зменшилась в 1, 2 рази.

2. У балоні міститься 0, 44 кг вуглекислого газу при температурі 290 К і тиску

2, 9·10⁶ Па. Який об’єм балона.

А) 16, 62 л;

Б) 0, 029 м3;

В) 8, 31·10-3 м3;

Г) 83, 1·10-3 м3.

3. Визначити середню кінетичну енергію хаотичного поступального руху молекул водню при температурі 300 К.

А) 6, 21·10-21 Дж;

Б) 6, 21·10-23 Дж;

В) 6, 21·10-22 Дж;

Г) 6, 21·10-20 Дж.

4. Який об’єм займе газ температурою 77°С, якщо при 27°С його об’єм складав 6 л?

А) 7 л;

Б) 17 л;

В) 14 л;

Г) 28 л.

Третій рівень

1. Налита у склянку вода масою 50 г випарувалась за 10 діб. Скільки у середньому молекул води вилітало щосекунди з її поверхні?

2. Природний газ, що використовується для побутових потреб, перебуває в балоні об’ємом 50 л під тиском 2 МПа при температурі -3°С. Який об’єм займав би цей газ за нормальних умов?

3. На якій глибині бульбашки повітря мають радіус удвічі менший, ніж біля поверхні води? Вважати атмосферний тиск нормальним і температуру води скрізь однаковою.

Четвертий рівень

1. У балоні об’ємом 3 л перебуває газ, молекули якого складаються з атомів вуглецю і водню. Яка хімічна формула газу, якщо його температура 27°С, маса 3, 86 г, а тиск у балоні 0, 2 МПа?

2. Визначити кількість атомів водню, які входять до складу Сонця. Відомо, що маса Сонця становить 2·10³⁰ кг і воно на 70% за масою складається з водню.

3. На рисунку показаний замкнутий цикл. Накреслити цю діаграму в рТ та VT координатах.     Відповіді: ІІІ рівень: 1) 1, 94· 1018; 2) 1 м3; 3) 72, 07 м. IV рівень: 1) метан (СН4); 2) 8, 43· 1056; 3).

4. ОСНОВИ ТЕРМОДИНАМІКИ

Внутрішня енергія та робота; кількість теплоти; перший закон термодинаміки; теплові машини, їх ККД

І закон термодинаміки

Зміна внутрішньої енергії внаслідок переходу її з одного стану в інший дорівнює сумі роботи зовнішніх сил і кількості теплоти наданої системі.

Кількість теплоти, наданої системі, йде на зміну її внутрішньої енергії й на виконання системою роботи над зовнішніми тілами.

- І закон термодинаміки, А= -А'

А – робота над системою;

А' - робота самої системи.

Внутрішня енергія: .

Робота при ізобарному процесі:

Рисунок 4.1 - Три різні шляхи переходу зі стану (1) у стан (2). У всіх трьох випадках газ робить різну роботу, рівну площі під графіком процесу

Теплові двигуни – періодично діючі двигуни, що виконують роботу за рахунок отриманої ззовні теплоти.

Рисунок 4.2 – Принцип дії теплових двигунів (1 – нагрівник; 2 – холодильник)

ККД теплових двигунів:

,

Робота: A= Q₁ – Q₂.

Максимально високий ККД досягається в циклі Карно (див. рис. 4.3):

Q = 0 - адіабатний процес

Теплоємність тіла: С = сm.

Рівняння теплового балансу:

Q₁+Q₂+Q₃+…+Q_n = 0.

Кількість теплоти:

- нагрівання та охолодження: Q = cm (t_k – t_н);

- плавлення та кристалізація: Q_пл = λ m, Q_крист = - λ m;

- пароутворення та конденсація: Q_пар = rm, Q_конд = -rm;

- згорання палива: Q_згор = qm.

Рисунок 4.4 – Графік фазових переходів води

 

 

Таблиця 4.1 – Основні фізичні величини з теми «Основи термодинаміки»

Позначення	Одиниці вимірювання	Фізична величина
А	Дж	Робота
U	Дж	Внутрішня енергія
Q	Дж	Кількість теплоти
η	%, одиниці без найменування	ККД
λ	Дж/кг	Питома теплоємність плавлення
с	Дж/кг· К	Питома теплоємність речовини
С	Дж/кг	Теплоємність тіла
r	Дж/кг	Питома теплота пароутворення
q	Дж/кг	Питома теплота згорання палива
Т	К	Температура
t	º С	Температура

 

Домашня контрольна робота № 4

Перший рівень

1. Сполучіть назви величин з їхніми позначеннями.

А) зміна внутрішньої енергії;	1) U;
Б) кількість теплоти;	2) Δ U;
В) питома теплота пароутворення;	3) r;
Г) внутрішня енергія;	4) Q.

2. Q ₁ – кількість теплоти, яку передає нагрівач робочому тілу теплової машини протягом циклу, а Q ₂ – кількість теплоти, яку при цьому передає робоче тіло холодильнику. Поставте відповідний знак між Q ₁ і Q ₂.

А) Q 1 < Q 2;

Б) Q 1 > Q 2;

В) Q 1 = Q 2;

Г) Q 1 > > Q 2.

3. Який вигляд має формула, що виражає І закон термодинаміки?

А) ;

Б) ;

В) ;

Г) .

Другий рівень

1. Яка з наведених формул виражає І закон термодинаміки для адіабатного процесу?

А) ;	Б) ;	В) ;	Г) .
2. Газ переходить зі стану 1 у стан 2. Яку роботу він виконує? А) 2 кДж; Б) 4 кДж; В) -2 кДж; Г) 0.

3. Визначити ККД автомобільного двигуна, який за рахунок кожного кілоджоуля теплоти, що виділяється за рахунок згоряння бензину, виконує роботу 300 Дж.

А) 30%;

Б) 60%;

В) 70%;

Г) інша відповідь.

4. Скільки потрібно спалити бензину, щоб виділилось 230 МДж теплоти?

А) 5 кг;

Б) 46 кг;

В) 0, 5 кг;

Г) інша відповідь.

Третій рівень

1. На скільки знизиться температура кави внаслідок додавання до неї 20 г молока при температурі 6º С, якщо у склянці міститься 200 г кави при температурі 94º С? Теплоємністю склянки і теплообміном з навколишнім середовищем знехтувати, питомі теплоємності молока і кави рахувати однаковими.

2. У циліндрі під поршнем, що може вільно переміщатися, щільно прилягаючи до поверхні циліндра, міститься 0, 1 кг повітря. Яку роботу виконає повітря при ізобарному нагріванні на 200 К?

3. З якою найменшою швидкістю повинен рухатись шматок льоду, щоб внаслідок

непружного удару об перешкоду розплавитись?

Четвертий рівень

1. У вертикальному циліндрі міститься гелій, закритий поршнем, масою 10 кг і площею 10 см². Поршень може переміщатися без тертя в циліндрі, щільно прилягаючи до нього. Яку кількість теплоти потрібно надати газу для того, щоб потенціальна енергія взаємодії поршня із Землею збільшилася на 50 Дж? Атмосферний тиск нормальний.

2. У посудину, де міститься 300 см³ води при температурі 10º С, помістили шматок льоду масою 0, 4 кг при температурі -20º С. Визначити масу води в посудині після встановлення в ній теплової рівноваги. Теплоємністю посудини і теплообміном між нею та навколишнім середовищем знехтувати.

3. Автомобіль витрачає 5, 67 кг бензину на 50 км шляху. Визначити потужність, яку розвиває двигун, якщо швидкість руху автомобіля 90 км/год і ККД двигуна 22%.

 

Відповіді:

ІІІ рівень: 1) 8º С; 2) 5, 73 кДж; 3) 812 м/с.

IV рівень: 1) 253 Дж; 2) 287 г; 3) 28690 Вт.

 

 

5. ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ-ІІ

Випаровування і кипіння; вологість повітря; поверхневий натяг та капілярні явища; кристалічні та аморфні тіла

 

Рідина – агрегатний стан речовини, проміжний між твердим і газоподібним (див. рис. 5.1). Пароутворення відбувається двома способами – випаровуванням і кипінням. Процеси випаровування і конденсації відбуваються безперервно.

Рисунок 5.1 – Фазові переходи

Тиск:

Тиск на глибині h: p = ρ gh.

Густина:

Рисунок 5.2 - Висота підняття рідини по капіляру

Сила Архімеда: F_A = ρ _рідgV_тіла.

Сила поверхневого натягу: F_п.н. = σ l.

Енергія поверхневого натягу: Е _п.н. = σ S.

Висота підняття (спуску) рідини по капіляру (див. рис. 5.2): .

Відносна вологість повітря:

, р - парціальний тиск;

, ρ - абсолютна вологість повітря.

 

 

Таблиця 5.1 – Основні фізичні величини з теми «Основи молекулярно-кінетичної теорії - ІІ»

Позначення	Одиниці вимірювання	Фізична величина
p	Па	Тиск
V	м3	Об׳ єм
m	кг	Маса
σ	Н/м	Коефіцієнт поверхневого натягу
r	м	Радіус капіляра
g	м/с2	Прискорення вільного падіння
ρ	кг/м3	Густина
S	м2	Площа
h	м	Висота стовпчика рідини
φ	%	Відносна вологість