Практическая работа № 8 «Взаимное превращение жидкостей и газов. Твердые тела». 1. Абсолютное давление водяного пара в воздухе Р. Определить относительную влажность воздуха φ (в %), если давление насыщенного пара при этой же температуре Ро = 1,9 кПа.
2. Относительная влажность воздуха вечером при 16ْС равна φ. Определить абсолютную влажность воздуха Р. (Ро=1,81 кПа)
3. Найти относительную влажность воздуха φ в комнате при заданной температуре 30 ْС (Ро=3,18 кПа), если абсолютное давление водяного пара составляет Р.
4. Для отрыва кольца диаметром d от поверхности жидкости потребовалось приложить силу F. Определить коэффициент поверхностного натяжения жидкости σ.
5. При измерении коэффициента поверхностного натяжения спирта отсчитали N капель и определили их массу m. Диаметр пипетки 1,5мм. Определить коэффициент поверхностного натяжения спирта σ.
6. Для определения коэффициента поверхностного натяжения воды была использована пипетка диаметром d. Масса пятидесяти капель 3,1г. Каким по этим данным получится коэффициент поверхностного натяжения воды σ?
7. По капиллярной трубке радиусом 0,7мм жидкость поднялась на высоту H. Найти плотность данной жидкости, если σ =22мН/м.
8. Каким должен быть радиус капиллярной трубки для того, чтобы при полном смачивании вода в капилляре поднялась на высоту H. (ρВ=1000кг/м3 σ в=0,072 Н/м.)
9. Железная линейка при 15ْС имеет длину ℓ0. Определить удлинение линейки при её нагреве до 100ْС. ( α=1,2·10-5 К-1).
10. Определить объемное расширение спирта ∆V, если его перво-начальный объём V0, а нагревание составило ∆t=50ْC. (β=11·10-4 К-1)
Чтобы решить эту задачу, мы можем воспользоваться первым законом термодинамики, который гласит:
ΔU = Q - W,
где ΔU - изменение внутренней энергии газа, Q - тепловое взаимодействие с окружающей средой, W - работа, совершенная над газом.
В данной задаче нам дано, что газ расширяется из объема V1 = 5 л до V2 = 10 л при давлении p = 2026 гПа.
Чтобы найти тепловое взаимодействие Q, нам нужно знать теплоемкость при постоянном объеме газа (Cv). В задаче указано, что Cv = 2,94 кал/моль·град.
Теперь мы можем найти тепловое взаимодействие Q. Формула для этого выглядит следующим образом:
Q = Cv * ΔT,
где ΔT - изменение температуры газа. Чтобы найти ΔT, мы можем использовать формулу для изобарического процесса:
ΔT = p * ΔV / (n * R),
где p - давление, ΔV - изменение объема, n - количество вещества (в данном случае один моль гелия), R - универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/моль·град или R = 1,987 кал/моль·град).
В данной задаче нужно обратить внимание, что давление указано в гПа, поэтому нам нужно перевести его в Па, умножив на 1000. Также обратите внимание, что в формуле ΔT должно быть значение ΔV в СИ (в м^3), поэтому мы переведем его из литров в метры кубические, умножив на 0,001.
Теперь мы можем решить задачу. Подставим известные значения:
p = 2026 гПа * 1000 = 2026000 Па,
ΔV = (V2 - V1) * 0.001 = (10 л - 5 л) * 0.001 = 0.005 м^3,
n = 1 моль,
R = 8,314 Дж/моль·град.
Подставим эти значения в формулу для ΔT:
ΔT = (2026000 Па * 0.005 м^3) / (1 моль * 8,314 Дж/моль·град) ≈ 1224,1 град.
Теперь, чтобы найти Q, мы можем подставить значение ΔT в формулу для Q:
Q = Cv * ΔT = 2,94 кал/моль·град * 1224,1 град ≈ 3600,5 кал.
Теперь у нас есть значение теплового взаимодействия Q.
Остается найти работу W, которую можно посчитать по формуле:
W = p * ΔV,
где p - давление, ΔV - изменение объема.
Подставим известные значения:
W = 2026000 Па * 0.005 м^3 ≈ 10130 Дж.
Теперь мы можем найти ΔU, используя первый закон термодинамики:
ΔU = Q - W = 3600,5 кал - 10130 Дж ≈ -6530,5 Дж.
Изменение внутренней энергии газа в этом процессе составляет примерно -6530,5 Дж.
Надеюсь, что объяснение было понятным и подробным. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их!
В этом вопросе нам нужно определить, какая энергия будет перенесена плоской синусоидальной электромагнитной волной через площадку, перпендикулярную оси х, за время t=5 минут.
Чтобы решить задачу, нам понадобится знать формулу для энергии, передаваемой электромагнитной волной через площадку:
E = P * t,
где E - энергия, P - мощность волны, t - время.
Нам дано, что площадка, через которую будет перенесена энергия, равна s = 20 см². Чтобы использовать эту информацию, нам нужно выразить мощность волны через площадь:
P = E / t.
Теперь нам остается выразить мощность волны через площадь:
P = E / t = (E / s) * (s / t).
(1) P = (E / s) * (s / t).
Также нам дано, что период колебаний волны равен t. Период колебаний волны связан с частотой f следующим соотношением: f = 1 / t.
Мы знаем, что скорость распространения электромагнитной волны по оси х равна скорости света c.
Таким образом, частоту f можно выразить через скорость света и длину волны λ следующим образом:
f = c / λ.
(2) t = 1 / f = λ / c.
Подставляя (2) в (1), получим:
P = (E / s) * (s * c / λ).
Теперь нам нужно определить, какую энергию será means передана волной через площадку s за время t. Обозначим эту энергию как ΔE.
ΔE = P * t.
Подставим (2) в (3), получим:
ΔE = (E / s) * (s * c / λ) * (λ / c) = E.
Ого, получили, что энергия, переданная волной, равна исходной энергии E.
Таким образом, энергия, которая будет перенесена плоской синусоидальной электромагнитной волной через площадку s=20 см², равна исходной энергии E.