Молекулярная физика и термодинамика (стр. 12 из 13)

2.298. Масса m 1000 капель спирта, вытекающего из капилляра, равна 7,1 г. Определить поверхностное натяжение a спирта, если диаметр шейки капли в момент отрыва равен 1 мм.

2.299. Ртуть массой m = 3,2 г помещена между параллельными стеклянными пластинками. Определить силу F, которую необходимо приложить, чтобы расплющить каплю до толщины d = 0,15 мм. Ртуть стекло не смачивает.

2.300. Трубка имеет диаметр d₁ = 0,1 см. На нижнем конце трубки повисла капля воды, имеющая в момент отрыва вид шарика. Вычислить диаметр d₂ этой капли.

2.301. Как и на сколько давление p воздуха внутри мыльного пузыря отличается от атмосферного давления p₀, если диаметр пузыря d = 6 мм?

2.302. Разность Dh уровней жидкости в коленах U- образной трубки равна 2,3 см. Радиусы r₁ и r₂ каналов в коленах трубки равны соответственно 1 мм и 0,2 мм. Плотность r жидкости равна 0,8 г/см³. Определить поверхностное натяжение a жидкости.

2.303. На какую высоту h поднимется бензол в капилляре, внутренний диаметр d которого равен 2 мм ?

2.304. В дне сосуда со ртутью имеется круглое отверстие диаметра d = 72 мкм. Определить, при какой максимальной толщине h слоя ртути она еще не будет вытекать через это отверстие.

2.305. В сосуде с воздухом при давлении p₀ находится мыльный пузырек диаметра d. При изотермическом уменьшении давления воздуха в n раз диаметр пузырька увеличивается в k раз. Определить поверхностное натяжение a мыльной воды.

2.306. Вычислить удельные теплоемкости c кристаллов меди и кобальта по классической теории теплоемкости.

2.307. Определить изменение DU внутренней энергии кристалла никеля при нагревании его от t₁ = 1 °С до t₂ = 221 °C, вычислив теплоемкость C. Масса m кристалла равна 25 г.

2.308. Пользуясь классической теорией, вычислить удельные теплоемкости с кристаллов KCl, NaCl и СaCl₂.

2.309. Вычислить по классической теории теплоемкости теплоемкость C кристалла бромида алюминия AlBr₃ объемом V₁ = 1,1 м³. Плотность r кристалла бромида алюминия равна 3, 01×10³ кг/м³.

2.310. Пользуясь законом Дюлонга и Пти, вычислить удельную теплоемкость c: 1) железа; 2) цинка; 3)никеля.

2.311. Пользуясь законом Дюлонга и Пти, определить, из какого материала сделан металлический шарик массой m= 10 г, если известно, что для его нагревания от t₁ = 11 °С до t₂ = 31 °C требуется затратить Q= 275 Дж тепла.

2.312. Пользуясь законом Дюлонга и Пти, найти, как и во сколько раз отличаются удельные теплоемкости платины и алюминия.

2.313. Свинцовая пуля, летящая со скоростью v= 420 м/с, ударяется о стенку и входит в нее. Считая, что 12% кинетической энергии пули идет на ее нагревание, найти, на сколько градусов нагрелась пуля. Удельную теплоемкость c свинца вычислить по классической теории теплоемкости.

2.314. Пользуясь классической теорией, найти, как и во сколько раз отличаются удельные теплоемкости кристаллов кремния и германия.

2.315. Какие силы надо приложить к концам стального стержня с площадью поперечного сечения S= 11 см², чтобы не дать ему расшириться при нагревании от t₁ = 5 °С до t₂ = 40 °C?

2.316. К стальной проволоке диаметром d= 2,2 мм подвешен груз. Под действием этого груз проволока получила такое же удлинение, как при нагревании на Dt = 20 °С. Вычислить массу m груза.

2.317. Медная проволока натянута горячей при температуре t₁ = 160 °С между двумя прочными неподвижными стенками. При какой температуре t₂, остывая, разорвется проволока? Считать, что закон Гука справедлив вплоть до разрыва проволоки.

2.318. Какую длину должны иметь при t = 0 °С стальной и медный стержни, чтобы при любой температуре стальной стержень был длиннее медного на Dl = 5,5 см.

2.319. При нагревании некоторого металла от t₁ = 0 °С до t₂ = 500 °C его плотность уменьшается в k= 1,027 раза. Найти для этого металла коэффициент линейного расширения a_l , считая его постоянным в данном интервале температур.

2.320. На нагревание медного бруска массой m=100 г , находящегося при температуре t = 0 °С, затрачено Q= 10 кДж тепла. Во сколько раз при этом увеличился его объем? Удельную теплоемкость c меди вычислить, пользуясь классической теорией теплоемкости.

7 Приложения

А Основные физические постоянные (округленные значения)

Физическая постоянная	Обозначение	Значение
Нормальное ускорение свободного падения	g	9,81 м/с2
Гравитационная постоянная	G	6,67 · 10–11 м3/(кг · с2)
Постоянная Авогадро	NA	6,02 · 1023 моль–1
Молярная газовая постоянная	R	8,31 Дж/(моль · К)
Постоянная Больцмана	k	1,38 · 10–23 Дж/К
Элементарный заряд	е	1,6 · 10–19 Кл
Скорость света в вакууме	c	3,0 · 108 м/с
Постоянная Стефана-Больцмана	s	5,67 · 10–8 Вт/(м2 · К4)
Постоянная Вина	b	2,90 · 10–3 м · К
Постоянная Планка	h	6,63 · 10–34 Дж · с
ђ	1,05 · 10–34 Дж · с
Постоянная Ридберга	Ra	1,01 · 107 м–1
Радиус Бора	а0	0,529 · 10–10 м
Комптоновская длина волны электрона	L	2,43 · 10–12 м
Магнитная Бора	mВ	0,927 · 10–23 А · м2
Энергия ионизации атома водорода	Еi	2,18 · 10–18 Дж (13,6 эВ)
Атомная единица массы	а.е.м.	1,660 · 10–27 кг
Электрическая постоянная	e0	8,85 · 10–12 Ф/м
Магнитная постоянная	m0	4 p · 10–7 Гн/м

Б Плотность (r) твердых тел

Вещество	Плотность, кг/м3	Вещество	Плотность, кг/м3	Вещество	Плотность, кг/м3
Алюминий	2,70 · 103	Железо	7,88 · 103	Свинец	11,3·103
Барий	3,50 · 103	Литий	0,53 · 103	Серебро	10,5·103
Ванадий	6,02 · 103	Медь	8,93 · 103	Цезий	1,90·103
Висмут	9,80 · 103	Никель	8,90 · 103	Цинк	7,15× 103

В Плотность (r) жидкостей

Вещество	Плотность кг/м3	Вещество	Плотность кг/м3	Вещество	Плотность кг/м3
Вода	1,00 · 103	Керосин	0,8 · 103	Сероуглерод	1,26 · 103
Глицерин	1,26 · 103	Масло смазочн.	0,9 · 103	Спирт	0,8 · 103
Ртуть	13,6 · 103	Масло каст.	0,96·103	Эфир	0,7 · 103

Г Эффективный диаметр молекул, динамическая вязкость и теплопроводность газов при нормальных условиях

Вещество	Эффективный диаметр d, нм	Динамическая вязкость h мкПа· с	Теплопроводность l, мВт/(м · К)
Азот	0,38	16,6	24,3
Аргон	0,35	21,5	16,2
Водород	0,28	8,66	168
Воздух	0,27	17,2	24,1
Гелий	0,22	18,9	142
Кислород	0,36	19,8	24,4
Пары воды	0,30	8,32	15,8

Д Критические параметры и поправка Ван-дер-Ваальса