Том-1_РУ-1. Учебное пособие для студентов инженерно технических специальностей высших учебных заведений. Донецк
 Скачать 2.41 Mb.
|
Явления переноса §33 Явления переноса 33.1 Среднее число столкновений молекул в единицу времени. Средняя длина свободного пробега молекул Конечные размеры молекул и их огромная концентрация даже в газах при обычных условиях приводят к тому, что молекулы непрерывно сталкиваются друг с другом. Рассчитаем среднее число столкновений, которое испытывает молекула за единицу времени в однородном газе. Минимальное расстояние d, на которое сближаются при столкновении центры молекул, называют эффективным диаметром молекулы (рис. 33.1). Площадь круга радиусом d называется эффективным сечением молекулы: 2 d π = σ 111 Молекулярная физика и термодинамика Предположим, что все молекулы неподвижны, а одна движется со сред- ней арифметической скоростью < v>. При движении молекула сталкивается со всеми молекулами газа, центры которых отстоят от траектории движения ее центра на расстояниях меньших или равных d. За единицу времени рас- сматриваемая молекула столкнется со всеми моле- кулами, центры которых лежат внутри цилиндра длиной t l > =< v и радиусом d (рис. 33.2). Пусть n – концентрация молекул, т.е. число молекул в единице объема. Объем выделенного ци- линдра > < π = v 2 d V , так как молекула за секунду (t=1с) пролетает расстояние равное ее средней скорости. Число столкновений за одну секунду будет равно числу молекул в цилиндре, т.е. n d z > < π >= < v 2 d Рисунок 33.1 d Если учесть, что все молекулы движутся, и что распределение молекул по скоростям подчиняется распределению Максвелла, то появится дополнитель- ный множитель 2 , т.е. число столкновений за се- кунду l Рисунок 33.2 n d z > < π >= < v 2 2 (33.1) Расстояние, которое молекула пролетает за время свободного пробега от одного столкновения до следующего, называется длиной свободного пробега. Длина свободного пробега является случайной величиной, подчиняющейся ве- роятностному закону. Поэтому вводится средняя длина свободного пробега – среднее расстояние, проходимое молекулой между двумя последова- тельными столкновениями. > λ < n d z 2 2 1 π = > < > < >= λ < v (33.2) Состояние газообразной среды, в котором средняя длина свободного про- бега молекул соизмерима с размерами сосуда, называется вакуумом. Различают низкий, средний и высокий вакуум. Низкий – давление меняется от атмосферного до 10 −3 мм рт. ст. Средний – давление меняется от10 −3 мм рт. ст. до 10 −6 мм рт. ст. Высокий – давление меняется от10 −6 мм рт. ст. до 10 −9 мм рт. ст. 33.2 Явления переноса в газах Участвуя в тепловом движении, молекулы переходят из одних точек про- странства в другие. При этом они переносят присущую им энергию, массу и импульс. Это приводит к возникновению процессов, которые объединяют об- щим названием явления переноса. К явлениям переноса относятся: теплопро- водность (обусловленная переносом энергии в виде тепла), диффузия (обуслов- 112 Молекулярная физика и термодинамика ленная переносом массы) и внутреннее трение или вязкость (обусловленная пе- реносом импульса). 33.2.1 Теплопроводность газов Если температура газа в различных местах различна, то и средняя энергия молекул также будет различной. Перемещаясь вследствие теплового движения из одних мест в другие, молекулы переносят запасенную ими энергию, что и обуславливает процесс теплопроводности. Молекулы, переместившись из более нагретых областей газа в менее на- гретые, отдают часть своей энергии окружающим частицам. И наоборот, мед- леннее движущиеся молекулы, попадая из менее нагретых областей в более на- гретые, увеличивают свою энергию за счет соударений с молекулами, имею- щими бόльшие скорости и энергии. Теплопроводность – направленный перенос тепла от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию их темпера- туры . Перенос тепла описывается законом Фурье* (1822 г.): dt dS dx dT K Q ⊥ − = δ , (33.3) где – количество переносимого тепла за время dt через площадку Q δ ⊥ dS , рас- положенную перпендикулярно направлению переноса тепла; dx dT – градиент температуры; (напоминаем, что понятие градиента подроб- но рассматривалось в §3). K – коэффициент теплопроводности. Знак «минус» указывает на то, что перенос тепла происходит в направле- нии убывания температуры. Из закона Фурье (33.3) следует выражение для коэффициента теплопро- водности: dt dS dx dT Q K ⊥ δ − = (33.4) Единица измерения коэффициента теплопроводности в СИ К м Вт с м м К Дж ⋅ = ⋅ ⋅ = 2 ] [К Коэффициент теплопроводности (К) характеризует способность веще- ства проводить тепло и показывает, какое количество тепла переносится через единичную площадку за единицу времени при градиенте температуры равном единице. ________________________________________________________________________________________________________________________ *Фурье Жан Батист Жозеф (1768–1830), французский математик и физик. 113 Молекулярная физика и термодинамика В кинетической теории газов показано, что коэффициент теплопроводно- сти газов можно рассчитывать по следующей формуле: V c K ρ > >< λ < = v 3 1 , (33.5) где – средняя длина свободного пробега молекул, > λ < > < v – средняя ариф- метическая скорость, ρ – плотность газа, с V – удельная теплоемкость при посто- янном объеме. Газы являются наихудшими проводниками тепла. Коэффициент тепло- проводности газов зависит от температуры. С повышением температуры он возрастает. 33.2.2 Диффузия в газах Если в разных частях системы имеются различные газы, то тепловое движение перемешивает их до тех пор, пока повсюду не образуется однородная смесь молекул, в которой парциальное давление и плотность каждого газа бу- дут одинаковыми во всем объеме. Этот процесс называется диффузией газов. Диффузия в газе – процесс перемешивания молекул, сопровождающий- ся переносом массы из мест с бόльшей концентрацией данных молекул в места с меньшей концентрацией этих молекул. В смеси газов диффузия вызывается различием в плотностях отдельных газов в разных частях объемов смеси. В химически чистом газе при постоянной температуре диффузия возникает вследствие неодинаковой плотности в разных частях объема газа и заключается в переносе массы газа из мест с бόльшей плотностью в места с меньшей плотностью. В химически однородном газе перенос вещества при диффузии подчиня- ется закону Фика* (1855 г.) dt dS dx d D dm ⊥ ρ − = , (33.6) где dm – масса вещества, диффундировавшего за время dt через площадку ⊥ dS , расположенную перпендикулярно направлению переноса вещества; dx d ρ – градиент плотности – величина, показывающая, на сколько отлича- ются плотности двух точек, отстоящих друг от друга на единицу длины; D – коэффициент диффузии. Знак «минус» указывает на то, что перенос массы осуществляется в сто- рону убывания плотности. Из закона Фика (33.6) следует выражение: dt dS dx d dm D ⊥ ρ − = (33.7) ________________________________________________________________________________________________________________________ *Фик Адольф (1829–1901), немецкий ученый-физиолог. 114 Молекулярная физика и термодинамика Коэффициент диффузии (D) показывает, какая масса вещества перено- сится через единичную площадку за единицу времени при градиенте плотно- сти, равном единице. Единица измерения коэффициента диффузии в СИ с м с м м м кг кг 2 2 3 ] [ = ⋅ ⋅ ⋅ = D В кинетической теории газов доказывается, что коэффициент диффузии можно рассчитывать по формуле: > >< λ < = v 3 1 D , (33.8) Коэффициент диффузии газов растет с температурой пропорционально T , а с ростом давления коэффициент диффузии уменьшается. 33.2.3 Внутреннее трение (вязкость) газов Если имеется слой газа, движущийся относительно остальной массы с не- которой скоростью, то обмен молекулами между движущимся слоем и осталь- ной частью газа сопровождается переносом импульса. Молекулы, переходящие из движущегося слоя в другие, переносят с собой избыток импульса, который путем столкновений распределяется между молекулами, имеющими меньшие скорости. В результате этого переноса между соприкасающимися слоями воз- никают силы внутреннего трения, тормозящие движение быстрого слоя и уско- ряющие движение медленного. Внутреннее трение (вязкость) – взаимодействие между слоями газа, которые движутся с различными скоростями, сопровождающееся перено- сом импульса направленного движения из более быстрых слоев в более мед- ленные. Для явления внутреннего трения справедлив закон Ньютона (1687 г.): dt dS dx d dp ⊥ η − = v , (33.9) где dp – импульс, переносимый за время dt через площадку ⊥ dS , расположен- ную перпендикулярно направлению переноса импульса; dx d v – градиент скорости; η – коэффициент внутреннего трения (динамическая вязкость). Знак «минус» указывает на то, что перенос импульса происходит в направ- лении убывания скорости. Из закона Ньютона (33.9) следует выражение: 115 Молекулярная физика и термодинамика dt dS dx d dp ⊥ − = η v (33.10) Коэффициент внутреннего трения ( η) показывает, какой импульс пе- реносится через единичную площадку за единицу времени при градиенте ско- рости равном единице. Единица измерения коэффициента внутреннего трения (вязкости) в СИ с Па с м кг с м с м м с м кг ⋅ = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = η 2 ] [ , (читается: “паскаль-секунда”). Из газокинетических представлений можно получить следующую форму- лу для расчета коэффициента внутреннего трения: ρ > >< λ < = η v 3 1 (33.11) Можно показать, что коэффициент внутреннего трения газов не зависит от давления, но увеличивается с ростом температуры пропорционально T . Сопоставляя формулы (33.5), (33.8) и (33.11), можно получить связь меж- ду коэффициентами переноса: ρ = η D , (33.12) V V c D c K ρ = η = (33.13) Все три рассмотренных явления имеют много общего. Во всех трех пере- нос какой-либо величины из одной части вещества в другую совершается до тех пор, пока данная величина не распределится равномерно по объему. Под- черкнем, что речь идет не о движении некоторой части газа как целого и пере- мещении вместе с ним некоторой величины (макроскопический процесс), а о переносе физической величины неупорядоченным тепловым движением (мик- роскопический процесс). 33.3 Явления переноса в жидкостях и твердых телах Вследствие теплового движения в жидкостях, также как и в газах, проис- ходят явления переноса. Формально эти явления описываются теми же закона- ми, что и в газах (см. формулы (33.3), (33.6), (33.9)). Однако характер теплового движения в жидкости существенно отличается от имеющегося в газах и, поэто- му, механизм процессов переноса также оказывается иным. Выражения для коэффициентов переноса, полученные для газов на основании молекулярной теории, неприменимы к жидкостям. Неприменимы к жидкостям и зависимо- сти коэффициентов переноса от давления и температуры, которые вытекали в качестве следствий из выражений коэффициентов переноса через молекуляр- 116 Молекулярная физика и термодинамика ные величины – длину свободного пробега, среднюю арифметическую скорость и плотность. Не соблюдаются для жидкостей и те соотношения между коэффи- циентами переноса, которые имеют место для газов. Опустив математическое обоснование, кратко опишем отличия коэффи- циентов переноса жидкостей и твердых тел от соответствующих коэффициен- тов в газах. Наибольшей теплопроводностью отличаются металлы. Самый теплопро- водящий металл – серебро. С повышением температуры теплопроводность чис- тых металлов уменьшается, а теплопроводность большинства сплавов – увели- чивается. У жидкостей в среднем меньше как само значение коэффициента теп- лопроводности, так и его колебание для разных веществ. С повышением темпе- ратуры коэффициент теплопроводности жидкостей уменьшается. Материалы с K<0,25 Вт/(м ⋅К) называются теплоизоляционными. Боль- шинство теплоизоляционных материалов имеет пористую структуру, поэтому их нельзя рассматривать как сплошную среду. Коэффициент теплопроводности пористых материалов является условной величиной. Коэффициенты диффузии в жидкостях, при температурах ниже критиче- ской, малы по сравнению с коэффициентами диффузии в соответствующих па- рах или газах при обычных давлениях. Например, для воды при Т=300 К имеем D ≈ 1,5⋅10 –9 м 2 /с, а для паров воды в воздухе при той же температуре и атмо- сферном давлении D ≈ 2⋅10 5 м 2 /с. С увеличением температуры коэффициент диффузии в жидкостях быстро возрастает. Если температура приближается к критической, то средняя скорость частиц жидкости приближается к средней скорости молекул в реальном газе, и значения коэффициентов диффузии в жидкостях становятся близкими по вели- чинам к коэффициентам диффузии газов. Внутреннее трение при температурах, близких к критической, в жидко- стях имеет ту же природу, что и в газах. При температурах, близких к темпера- турам плавления, вязкость жидкости имеет совсем другой механизм. 117 Молекулярная физика и термодинамика • Обратите внимание! Различайте следующие термины: Вероятность термодинамическая – число различных способов, которыми реализуется данное состояние. Выражается целым, как правило, очень большим числом. Вероятность математическая – численная мера объективной возможности появления того или иного события. Выражается дробным числом, заключен- ным в интервале от 0 до 1. • Изучив раздел «Молекулярная физика и термодинамика», студент должен ЗНАТЬ: Суть понятий: Макросистема, параметры состояния, термодинамическая система, статистиче- ская система. Идеальный газ, реальный газ. Равновесное и неравновесное со- стояния, термодинамический процесс, обратимый и необратимый процесс, изо- процесс, цикл. Число степеней свободы. Теплообмен. Абсолютный нуль темпе- ратуры. Определения физических величин, их единицы измерения и формулы, по ко- торым рассчитываются величины: Относительная атомная масса, относительная молекулярная масса, молярная масса, количество вещества, эффективный диаметр молекулы. Давление, объем, термодинамическая температура. Теплоемкость, внутренняя энергия, количест- во тепла. Энтропия. Коэффициент поверхностного натяжения. Уравнения: Уравнение состояния идеального газа (Менделеева-Клапейрона), основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Уравнение Майера. Уравнения изотермического, изохорного, изобарного, адиабатного процессов. Уравнение Ван-дер-Ваальса для реального газа. Законы: Закон Дальтона. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Пер- вое начало термодинамики, второе начало термодинамики. Закон Фурье для те- плопроводности. Закон Фика для диффузии. Закон Ньютона для внутреннего трения. Распределения: Распределение Максвелла по модулю скоростей. Распределение Больцмана по координатам. Явления: Диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Смачивание, несмачивание. Капиллярные явления. 118 Молекулярная физика и термодинамика Формулы: Расчет средней арифметической, наиболее вероятной, среднеквадратичной ско- ростей; барометрическая формула Лапласа. Работа, совершаемая в изопроцессах; внутренняя энергия, коэффициент полез- ного действия тепловой машины. Длина свободного пробега, коэффициенты диффузии, теплопроводности, внут- реннего трения. Графики: Распределения Максвелла и Больцмана, изопроцессы, цикл Карно. Зависимость сил межмолекулярного взаимодействия от расстояния между молекулами, экс- периментальные изотермы Эндрюса. Классические опыты: Опыт Штерна. Опыт Перрена. ТЕСТ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПО ТЕМЕ «МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА» Инструкция. Данный тест предназначен для проверки знаний по теме “Молекулярная физика и термодинамика”. Ответьте на вопросы. Подсчитайте количество правильных от- ветов, используя таблицу кодов. Если Вы дали 1) 40-50 правильных ответов – уровень усвоения материала темы высокий. 2) 30-40 правильных ответов – уровень усвоения материала темы средний. 3) 20-30 правильных ответов – уровень усвоения материала темы низкий. 4) меньше 20 правильных ответов – Вы не усвоили учебный материал. Прочитайте его еще раз. 1. Укажите формулу, по которой можно подсчитать общее количество молекул газа в сосуде. 1. T k p N = 2. А N M m N = 3. M m n N = 4. M m N = 2. Какими эффектами в газе нужно пренебречь, чтобы газ считать идеальным? 1. Размерами молекул. 2. Взаимодействием молекул при столкновении. 3. Взаимодействием молекул на расстоянии. 4. Столкновениями молекул. 5. Массами молекул. 3. Параметрами состояния макросистемы являются … 1) температура; 3) число степеней свободы молекулы; 2) давление; 4) энтропия. 4. Укажите формулу, которая представляет собой уравнение состояния идеаль- ного газа. 1. kT gh m e p p 0 0 − = 2. RT M m pV = 3. 2 3 1 кв v m n p = 4. 〉 ε 〈 = n p 3 2 119 Молекулярная физика и термодинамика 5. Укажите формулу, которая выражает основное уравнение кинетической тео- рии газов (уравнение Клаузиуса). 1. T k n p = 2. RT M m pV = 3. 2 3 1 кв v m n p = 4. 〉 ε 〈 = n p 3 2 6. Укажите формулу, которая описывает распределение молекул газа по моду- лю скоростей. 1. kT gh m e p p 0 0 − = 2. 2 2 2 0 ) ( v v v kT m e A f − = 3. kT z U e n n ) ( 0 − = 4. 2 2 2 v m W k = 7. Каково соотношение температур газа, график распределения молекул по скоростям для которых имеет вид, представленный на рисунке? v f(v) T 1 T 2 T 3 1. T 1 < T 2 < T 3 2. T 1 > T 2 > T 3 3. T 1 > T 3 > T 2 4. T 2 > T 1 > T 3 8. Температура газа повысилась в 4 раза. Как изменяется величина наиболее вероятной скорости молекул? 1. Уменьшится в 2 раза. 2. Останется неизменной. 3. Увеличится в 2 раза. 4. Увеличится в 4 раза. 9. Укажите формулы, которые выражают зависимость давления газа от высоты в поле тяготения Земли. (m 0 – масса молекулы, M – молярная масса, ρ – плотность газа) 1. RT gh e p p ρ − = 0 2. RT Mgh e p p 0 = 3. kT gh m e p p 0 0 − = 4. RT Mgh e p p − = 0 10. Укажите формулы, которые описывают распределение молекул газа по вы- соте в поле тяготения Земли. 1. kT gh m e p p 0 0 − = 2. 2 2 2 0 ) ( v v v kT m e A f − = 3. mgh W = 4. kT gh m e n n 0 0 − = 11. Какой смысл имеет величина U(z) в формуле kT z U e n n ) ( 0 − = для случая рас- пределения молекул в силовом поле? 1. Потенциальная энергия одной молекулы. 2. Средняя кинетическая энергия хаотического движения одной молекулы. 3. Потенциальная энергия всех молекул в единице объема. 4. Потенциальная энергия взаимодействия молекул между собой. 12. В состав внутренней энергии системы входят … 1) кинетическая энергия движения системы как целого. 2) потенциальная энергия взаимодействия молекул и атомов системы. 3) потенциальная энергия системы во внешних полях. 4) кинетическая энергия хаотического движения молекул и атомов системы. 120 Молекулярная физика и термодинамика 13. На рисунке приведены графики зависимости концентрации молекул газа в поле тяготения от высоты при различных температурах. Каково соотноше- ние между температурами газа? 1. T 3 < T 2 < T 1 2. T 1 < T 2 < T 3 3. T 3 > T 1 > T 2 4. T 3 < T 1 < T 2 14. Температурой тела называется … 1) величина, характеризующая состояние термодинамического равнове- сия макроскопической системы. 2) мера средней кинетической энергии хаотического движения молекул. 3) характеристика агрегатного состояния вещества. 4) мера числа столкновений молекул. 5) мера внутренней энергии вещества. n n 0 h T 1 T 2 T 3 15. Газ нагревают при постоянном давлении. Как изменяется плотность газа с изменением температуры? 1. Пропорционально T . 3. Обратно пропорционально T. 2. Пропорционально T. 4. Не изменяется. 16. Укажите формулу для вычисления внутренней энергии идеального газа. 1. RT i m U 2 = 2. RT i M m U 2 = 3. T N i M m U A 2 = 4. T k N M m U A = 17. Как зависит внутренняя энергия идеального газа от температуры? 1. UT 2. T U 3. 2 T U 4. T U 1 18. Функцией состояния системы являются … 1) совершенная работа. 2) внутренняя энергия. 3) энтропия. 4) количество тепла. 5) давление. 19. Количеством тепла называется … 1) мера энергии, переданной телу при теплопередаче. 2) энергия тела за вычетом кинетической энергии тела как целого и по- тенциальной энергии тела во внешнем силовом поле. 3) степень нагретости тела. 4) количество энергии, переданное одним телом другому. 20. Укажите одну из формулировок первого начала термодинамики. 1. Энтропия замкнутой системы не может убывать. 2. Невозможен вечный двигатель второго рода, т.е. такой периодически действующий двигатель, который получал бы тепло от одного резер- вуара и превращал это тепло полностью в работу. 3. Невозможен процесс, единственным конечным результатом которого была бы совершённая работа за счёт получения количества тепла. 4. Количество тепла, сообщенное системе, идет на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы над внешними тела- ми. 121 Молекулярная физика и термодинамика 21. Укажите формулу, которая является математическим выражением первого начала термодинамики. 1. W k S log = 2. A U Q + Δ = 3. T Q dS δ = 4. V P C C = γ 22. Молярная теплоемкость идеального газа при постоянном объеме равна … 1. R i C V 2 = 2. R i i C V 2 + = 3. R i C V 2 2 + = 4. 0 = V C 23. Молярная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении равна … 1. R i C P 2 = 2. R i C P 2 2 + = 3. R i i C P 2 + = 4. 0 = p C 24. Уравнением Майера называют соотношение … 1. 2. R C C V P = − A U Q + Δ = 3. R i C P ⋅ + = 2 2 4. V P C C = γ 25. Укажите формулу, которая связывает энтропию с термодинамической ве- роятностью. 1. W k S log = 2. )! ( ! ! n N n N S − = 3. T Q dS δ = 4. W S 1 = 26. Для какого из процессов при m = const выполняется равенство 2 2 1 1 T p T p = ? 1. Изобарного 2. Адиабатного 3. Изотермического 4. Изохорного 27. Для какого из процессов при m = const выполняется равенство 2 2 1 1 T V T V = ? 1. Изотермического 2. Адиабатного 3. Изохорного 4. Изобарного 28. Для какого из процессов при m = const выполняется равенство ? 2 2 1 1 V p V p = 1. Изотермического 2. Адиабатного 3. Изохорного 4. Изобарного 29. Для какого из процессов при m = const выполняется равенство γ γ = 2 2 1 1 V p V p ? 1. Изотермического 2. Адиабатного 3. Изохорного 4. Изобарного 30. Работа, совершаемая газом при изобарном процессе равна … 1. 2 1 1 1 ln p p V p A = 2. 0 = A 3. ( ) 2 1 T T C M m A V − = 4. ( ) 1 2 V V p A − = 31. Работа, совершаемая газом при изохорном процессе равна … 1. 2 1 1 1 ln p p V p A = 2. 0 = A 3. ( ) 2 1 T T C M m A V − = 4. ( ) 1 2 V V p A − = 32. Работа, совершаемая газом при изотермическом процессе равна … 1. 2 1 1 1 ln p p V p A = 2. 0 = A 3. ( ) 2 1 T T C M m A V − = 4. ( ) 1 2 V V p A − = 33. Работа, совершаемая газом при адиабатном процессе равна … 122 Молекулярная физика и термодинамика 1. 2 1 1 1 ln p p V p A = 2. 0 = A 3. ( ) 2 1 T T C M m A V − = 4. ( ) 1 2 V V p A − = 34. Адиабатным процессом называют … 1) процесс, происходящий при постоянном объеме. 2) процесс, происходящий при постоянном давлении. 3) процесс, происходящий при постоянной температуре. 4) процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой. 5) процесс, в результате которого система возвращается в исходное состояние. 35. Происходит адиабатное расширение газа. Как изменяются при этом внут- ренняя энергия и температура? Какая работа совершается при этом (положи- тельная или отрицательная)? 1. U ↑ T↑ A<0 2. U ↓ T↑ A<0 ↑ − увеличивается 3. U ↓ T↓ A>0 4. U ↑ T↓ A<0 ↓ − уменьшается 36. Укажите одну из формулировок второго начала термодинамики. 1. Количество тепла, подведенное к системе, идёт на изменение её внут- ренней энергии и совершение работы над внешними телами. 2. Невозможен процесс, единственным конечным результатом которого была бы передача тепла от менее нагретого тела к более нагретому. 3. Средняя кинетическая энергия, приходящаяся на одну степень свобо- ды, не зависит от вида степени свободы. 4. Невозможен процесс, единственным конечным результатом которого была бы передача тепла от более нагретого тела к менее нагретому телу. 5. Невозможен вечный двигатель первого рода. 37. Укажите формулу, которая определяет кпд любой тепловой машины (в том числе с необратимым циклом). 1. 1 2 1 T T − = η 2. 1 2 Q Q = η 3. 1 2 1 Q Q − = η 4. 2 1 1 Q Q − = η 38. Кпд обратимой тепловой машины зависит … 1) от химической природы рабочего вещества. 2) от конструкции машины. 3) от температуры нагревателя и холодильника (теплоприемника). 39. На каком из участков цикла Карно рабочее тело получает от нагревателя (теплоотдатчика) теплоту? 3 2 1 4 V p 1. Участок 1-2 2. Участок 2-3 3. Участок 3-4 4. Участок 4-1 40. На каком из участков цикла Карно рабочее тело отдает холодильнику (теплоприемнику) теплоту? 1. Участок 2-3 2. Участок 3-4 3. Участок 4-1 4. Участок 1-2 123 Молекулярная физика и термодинамика 41. Укажите, какая физическая величина «переносится» при теплопроводности. 1. Кинетическая энергия молекул. 2. Масса. 3. Импульс хаотически движущихся молекул. 4. Импульс направленно движущихся молекул. 42. Укажите, какая физическая величина «переносится» при внутреннем трении. 1. Кинетическая энергия молекул. 2. Масса. 3. Импульс хаотически движущихся молекул. 4. Импульс направленно движущихся молекул. 43. Укажите, какая физическая величина «переносится» при диффузии. 1. Кинетическая энергия молекул. 2. Масса. 3. Импульс хаотически движущихся молекул. 4. Импульс направленно движущихся молекул. 44. Укажите основное уравнение, описывающее процесс теплопроводности. 1. dt dS dx d D dm ⊥ ρ − = 2. dt dS dx d dp ⊥ η − = v 3. dt dS dx dT K Q ⊥ − = δ 4. V C K ρ > >< λ < = v 3 1 45. Укажите основное уравнение, описывающее процесс диффузии. 1. dt dS dx d D dm ⊥ ρ − = 2. dt dS dx d dp ⊥ η − = v 3. dt dS dx dT K Q ⊥ − = δ 4. > >< λ < = v 3 1 D 46. Укажите основное уравнение, описывающее процесс внутреннего трения. 1. dt dS dx d D dm ⊥ ρ − = 2. dt dS dx d dp ⊥ η − = v 3. dt dS dx dT K Q ⊥ − = δ 4. ρ > >< λ < = η v 3 1 47. Причиной процесса диффузии является … 1) неоднородность плотности. 2) неоднородность температуры. 3) неоднородность скорости упорядоченного движения молекул. 4) неоднородность скорости хаотического движения молекул. 48. Причиной процесса теплопроводности является … 1) неоднородность плотности. 2) неоднородность температуры. 3) неоднородность скорости упорядоченного движения молекул. 4) неоднородность скорости хаотического движения молекул. 49. Причиной процесса внутреннего трения является … 1) неоднородность температуры. 2) неоднородность скорости упорядоченного движения молекул. 124 Молекулярная физика и термодинамика 3) неоднородность скорости хаотического движения молекул. 4) неоднородность плотности. 50. Вакуумом называется … 1) пространство, в котором нет молекул. 2) состояние газа, при котором средняя длина свободного пробега моле- кул соизмерима с размерами сосуда. 3) состояние газа, при котором отсутствует взаимодействие молекул. 4) состояние газа, при давлении газа менее 133,3 Па (1 мм. рт. ст.). КОДЫ ОТВЕТОВ К ТЕСТУ «Молекулярная физика и термодинамика» № вопр. Код отв. № вопр. Код отв. № вопр. Код отв. № вопр. Код отв. № вопр. Код отв. 1 2 11 1 21 2 31 2 41 1 2 1,3 12 2 22 1 32 1 42 4 3 1,2 13 1,2 23 2 33 3 43 2 4 2 14 2,4 24 1 34 4 44 3 5 3 15 3 25 1 35 3 45 1 6 2 16 2 26 4 36 2 46 2 7 1 17 1 27 4 37 3 47 1 8 3 18 2,3 28 1 38 3 48 2 9 3,4 19 1 29 2 39 1 49 2 10 1,4 20 4 30 4 40 2 50 2 125 Электростатика и постоянный ток 126 ЧАСТЬ 3. ЭЛЕКТРОСТАТИКА И ПОСТОЯННЫЙ ТОК Все тела в природе способны электризоваться, т.е. приобретать электри- ческий заряд. Наличие электрического заряда проявляется в том, что заряжен- ное тело взаимодействует с другими заряженными телами. Имеется два вида электрических зарядов, условно называемых положительными и отрицатель- ными. Заряды одного знака отталкиваются, разных знаков – притягиваются. Взаимодействие между электрически заряженными частицами или макроско- пическими заряженными телами называется электромагнитным взаимодействи- ем. Раздел физики, в котором изучают электромагнитные взаимодействия, называется электродинамикой. Электростатика – раздел электродинамики, в котором рассматривают- ся свойства и взаимодействие неподвижных в инерциальной системе отсчета электрически заряженных тел или частиц, обладающих электрическим зарядом. |