Физические основы термодинамики Напряженность электрического поля .

Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Опытное обоснование корпускулярно волнового дуализма свойств вещества. Волновые свойства микрочастиц и соотношение неопределенностей. Описание микрочастиц в кантовой механике. Волновая функция. Уравнение Шредингера. Частица в одномерной потенциальной яме. Прохождение частицы над и под потенциальным барьером. Туннельный эффект.

Внутренняя энергия

12.21. Определить внутреннюю энергию U азота, содержащего количество вещества n=l моль, при критической температуре Ткр=126 К. Вычисления выполнить для четырех значений объемов V:1) 20л;2) 2л,3) 0,2л;4)Vкр.

12.22. Кислород, содержащий количество вещества n=l моль, находится при температуре Т=350 К. Найти относительную погрешность e в вычислении внутренней энергии газа, если газ рассматривать как идеальный. Расчеты выполнить для двух значений объема V: 1) 2 л; 2) 0,2 л.

12.23. Найти внутреннюю энергию U углекислого газа массой m=132 г при нормальном давлении p0 и температуре T==300 К в двух случаях, когда газ рассматривают: 1) как идеальный; 2) как реальный.

12.24. Кислород массой т=8 г занимает объем V=20 см при температуре T=300 К. Определить внутреннюю энергию U кислорода.

12.25. Определить изменение DU внутренней энергии неона, содержащего количество вещества n=l моль, при изотермическом расширении его объема от V1=1 л до V2=2 л.

12.26. Объем углекислого газа массой m=0,1 кг увеличился от V1=103 л до V2=104 л. Найти работу А внутренних сил взаимодействия молекул при этом расширении газа.

12.27. В сосуде вместимостью V1= 1 л содержится m=10 г азота. Определить изменение DT температуры азота, если он расширяется в пустоту до объема V2=10 л.

12.28. Газообразный хлор массой m=7,l г находится в сосуде вместимостью V1=0,l л. Какое количество теплоты Q необходимо подвести к хлору, чтобы при расширении его в пустоту до объема V2=1 л температура газа осталась неизменной?

Поверхностное натяжение. Капиллярные явления

12.29. Масса m 100 капель спирта, вытекающего из капилляра, равна 0,71 г. Определить поверхностное натяжение s спирта, если диаметр d шейки капли в момент отрыва равен 1 мм.

12.30. Трубка имеет диаметр d1=0,2 см. На нижнем конце трубки повисла капля воды, имеющая в момент отрыва вид шарика. Найти диаметр d2 этой капли.

12.31. Какую работу А нужно совершить, чтобы, выдувая мыльный пузырь, увеличить его диаметр от d1=l см до d2=ll см? Считать процесс изотермическим.

12.32. Две капли ртути радиусом r=1 мм каждая слились в одну большую каплю. Какая энергия Е выделится при этом слиянии? Считать процесс изотермическим.

12.33. Воздушный пузырек диаметром d=2 мкм находится в воде у самой ее поверхности. Определить плотность р воздуха в пузырьке, если воздух над поверхностью воды находится при нормальных условиях.

12.34. На сколько давление р воздуха внутри мыльного пузыря больше атмосферного давления ро, если диаметр пузыря d=5 «т?

12.35. Определить силу F, прижимающую друг к другу две стеклянные пластинки размерами 10´10 см, расположенные параллельно друг другу, если расстояние l между пластинками равно 22 мкм, а пространство между ними заполнено водой. Считать мениск вогнутым с диаметром d, равным расстоянию между пластинками.

12.36. Покровное стеклышко для микроскопа имеет вид круга диаметром d=16 мм. На него нанесли воду массой m=0,1 г и наложили другое такое же стеклышко; в результате оба стеклышка слиплись. С какой силой F, перпендикулярной поверхностям стеклышек, надо растягивать их, чтобы разъединить? Считать, что вода полностью смачивает стекло и поэтому меньший радиус r кривизны боковой поверхности водяного слоя равен половине расстояния d между стеклышками.

12.37. Глицерин поднялся в капиллярной трубке на высоту h=20 мм. Определить поверхностное натяжение s глицерина, если диаметр d канала трубки равен 1 мм.

12.38. Диаметр d канала стеклянной трубки чашечного ртутного барометра равен 5 мм. Какую поправку Dp нужно вводить в отсчеты по этому барометру, чтобы получить верное значение атмосферного давления?

12.39. Разность DА уровней жидкости в коленах U-образной трубки равна 23 мм. Диаметры d1 и d2 каналов в коленах трубки равны соответственно 2 и 0,4 мм. Плотность р жидкости равна 0,8 г/см3. Определить поверхностное натяжение а жидкости.

12.40. В жидкость нижними концами опущены две вертикальные капиллярные трубки с внутренними диаметрами d1=0,05 см и d2=0,l см. Разность Dh уровней жидкости в трубках равна 11,6 мм. Плотность р жидкости равна 0,8 г/см3. Найти поверхностное натяжение s жидкости.

12.41. В воду опущена на очень малую глубину стеклянная трубка с диаметром d внутреннего канала, равным 1 мм. Найти массу т вошедшей в трубку воды.'

12.42. Капиллярная трубка диаметром d=0,5 мм наполнена водой. На нижнем конце трубки вода повисла в виде капли. Эту каплю можно принять за часть сферы радиуса r=3 мм. Найти высоту h столбика воды в трубке.

12.43. Широкое колено U-образного ртутного; манометра имеет диаметр d1=4 см, узкое d2=0,25 см. разность DА уровней ртути в обоих коленах равна 200 мм. Найти давление p которое показывает манометр, приняв во внимание поправку на капиллярность,

12.44. На какую высоту h поднимается вода между двумя параллельными друг другу стеклянными пластинками, если расстояние d между ними равно 0,2 мм?

Гидродинамика В широкой части горизонтально расположенной трубы нефть течет со скоростью v1=2 м/с. Определить скорость v2 нефти в узкой части трубы, если разность Dр давлений в широкой и узкой частях ее равна 6,65 кПа.

Электростатика Закон Кулона. Взаимодействие заряженных частиц

На участке I на заряд Q1 действуют две противоположно направленные силы: F1 и F2. Сила F1, действующая со стороны заряда 9Q, в любой точке этого участка будет больше, чем сила F2, действующая со стороны заряда -Q, так как больший (по модулю) заряд 9Q всегда находится ближе к заряду Q1, чем меньший заряд -Q. Поэтому равновесие на этом участке невозможно

Решение. Закон Кулона позволяет вычислить силу взаимодействия точечных зарядов. По условию задачи, один из зарядов не является точечным, а представляет собой заряд, равномерно распределенный по длине стержня. Однако если выделить на стержне дифференциально малый участок длиной dl, то находящийся на нем заряд dQ=tdl можно рассматривать как точечный и тогда по закону Кулона сила взаимодействия между зарядами Q1 и dQ:

Два одинаковых заряженных шарика подвешены в одной точке на нитях одинаковой длины. При этом нити разошлись на угол a. Шарики погружаются в масло плотностью p0=8×102 кг/м3. Определить диэлектрическую проницаемость e масла, если угол расхождения нитей при погружении шариков в масло остается неизменным. Плотность материала шариков р=1,6×103 кг/м3.

Взаимодействие точечного заряда с зарядом, равномерно распределенным Тонкий стержень длиной l=10 см равномерно заряжен. Линейная плотность t заряда равна 1 мкКл/м. На продолжении оси стержня на расстоянии а=20 см от ближайшего его конца находится точечный заряд Q=100 нКл. Определить силу F взаимодействия заряженного стержня и точечного заряда.

Атом. Частица в сферически симметричном поле. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни. Спектры водородоподобных атомов. Пространственное распределение плотности вероятности для электрона в атоме водорода. Спин электрона. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Периодическая система элементов Менделеева.
Физика примеры решения задач