Решени задачи по основна физика

1. Iсделки с газове в затворен контейнер първоначално имат обем V и налягане P. Ако крайното налягане е 4P и обемът се поддържа постоянен, каква е ра?tio на началната кинетична енергия с крайната кинетична енергия.

Известни:

Първоначално налягане (P₁) = P

Крайно налягане (P₂) = 4P

Първоначален обем (V₁) = V

Краен обем (V₂) = V

Търси се: Съотношението на началната кинетична енергия към крайната кинетична енергия (KE₁ : КE₂)

решение:

Връзката между налягането (P), обема (V) и кинетичната енергия (KE) на идеални газове :

Съотношението на началната кинетична енергия към крайната кинетична енергия:

2. Каква е средната транслационна кинетична енергия на молекулите в идеален газ при 57^oC.

Известни:

Температура на газа (Т) = 57^oC + 273 = 330 Келвина

Болцманконстантата на (k) = 1.38 x 10^-23 Джаул/Келвин

Търси се: Средната транслационна кинетична енергия

решение:

Връзката между кинетичната енергия (KE) и температура на газа (T):

Средната транслационна кинетична енергия:

3. Газ в 27^oC в затворен съд. Ако кинетичната енергия на газа се увеличи 2 пъти спрямо началната кинетична енергия, тогава крайната температура на газа е…

Известни:

Начална температура (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Начална кинетична енергия = КE

Крайна кинетична енергия = 4 KE

Търси се: Крайната температура (T₂)

решение:

4. Идеалният газ се намира в затворен съд и се нагрява, така че е крайно... средна скорост на частиците газ се увеличава 3 пъти началната средна скорост. Ако началната температура на газа е 27^oC, тогава крайната температура на идеалния газ е…

Известни:

Начална температура = 27^oC + 273 = 300 Келвина

Начална скорост = v

Крайна скорост = 2v

Търся : Ткрайната температура на идеалния газ

решение:

Крайната средна скорост = 2 х началната средна скорост

5. Три мола газ се намират в пространство с обем 36 литра. Всяка газова молекула има кинетична енергия от 5 x 10^-21 Джаул. Универсална газова константа = 8.315 J/mol.K и константа на Болцман = 1.38 x 10^-23 Дж/К. Какво е налягането на газа в съда.

Известни:

Брой молове (n) = 3 мола

Обем = 36 литра = 36 дм³ = 36 х 10^-3 m³

Константа на Болцман (k) = 1.38 x 10^-23 Дж./К.

Кинетична енергия (KE) = 5 x 10^-21 джаул

Универсална газова константа (R) = 8.315 J/mol·K

Търся Налягане на газа (P)

решение:

Изчислете температурата, използвайки уравнението на кинетичната енергия на газа.

Изчислете налягането на газа, използвайки уравнението на закона за идеалния газ (в брой молове, n):

PV = n RT

П (36 x 10^-3) = (3)(8.315)(241.5)

П (36 x 10^-3) = 6024.22

Налягането на газа е 1.67 x 10⁵ Паскал или 1.67 атмосфери.

Прочетете повече

1. азсделки с газове в затворен контейнер първоначално имат обем V и температура В. Крайната температура е 5/4T и крайната налягане е 2P. Какъв е крайният обем на газа?

Известни:

Начален обем (V₁) = V

Начална температура (T₁) = Т

Крайна температура (T₂) = 5/4 Т

Начално налягане (P₁) = P

Крайно налягане (P₂) = 2P

Търси се: Краен обем (V₂)

решение:

2. Определете обема на 2.00 moles на газове (идеален газ) при стандартна температура и налягане. STP = Стандартна температура и налягане.

Известни:

Молове газ (n) = 2 moles

Стандартна температура (T) = 0 ^oC = 0 + 273 = 273 Келвина

Стандартно налягане (P) = 1 атм = 1.013 x 10⁵ Pa

Универсална газова константа (R) = 8.315 джаула/молe.Келвин

Търся Обем на газовете (V)

решение:

Уравнение на Закон за идеалния газ (в броя на моловете, n)

Обемът на 2 мола газове е 44.8 литра.

Обемът на 1 мол газове е 45.4 литра / 2 = 22.4 литра.

Обемът на 1 мол от всеки газ е 22.4 литра.

3. 4 литра кислороден газ има температура 27°C и налягане 2 атм (1 атм = 10⁵ Pa) в затворен съд. Универсална газова константа (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1 и числото на Авогадро (N_A) = 6.02 х 10²³ молекули/молeКакви са молекулите на кислородните газове в контейнера?

Известни:

Обем на газовете (V) = 4 литра = 4 дм³ = 4 х 10^-3 m³

Температура на газовете (T) = 27^oC = 27 + 273 = 300 Келвина

Налягане на газовете (P) = 2 атм = 2 x 10⁵ Pa

Универсална газова константа (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1

Числото на Авогадро (N_A) = 6.02 x 10²³

Търся Какви са молекулите на кислородните газове в контейнера (N)

решение:

В 1 мол кислороден газ има 1.93 x 10²³ кислородни молекули.

4. Съд, съдържащ неонов газ (Ne, атомна маса = 20 u) при стандартна температура и налягане (STP) има обем от 2 м³Определете масата на неоновия газ!

Известни:

Атомна маса на неона = 20 грама/молe = 0,02 кг/молe

Стандартна температура (Т) = 0^oC = 273 Келвина

Стандартно налягане (P) = 1 атм = 1.013 x 10⁵ Паскал

Обем (V) = 2 м³

Търся : маса (M) неонов газ

решение:

При стандартна температура и налягане (STP), 1 молe от всякакви газове, включват неонов газ, имат обем 22.4 литраs = 22.4 дм³ = 0.0448 m³.

В обем от 2 м³, има 44.6 мола неонов газ.

Относителната атомна маса на неоновия газ е 20 грама/мол.

Това означава, че в 1 мол има 20 грама или 0.02 кг неонов газ. Тъй като в 1 мол има 0.02 кг неонов газ, тогава в 44.6 мола има 44.6 мола x 0.02 кг/мол = 0.892 кг = 892 грама неонови газове.

Прочетете повече

1. Iпървоначално имат налягане П и температура Т. Газът претърпява изохоричен процес така че крайното налягане да стане 4 пъти по-голямо от началното налягане. Каква е крайната температура на газа?

Известни:

Начално налягане (P₁) = P

Крайно налягане (P₂) = 4P

Начална температура (T₁) = Т

Търси се: Крайна температура (T₂)

решение:

Формулата на Законът на Гей-Люсак :

Крайната температура става 4 пъти по-висока от началната.

2. В затворен съд идеалните газове първоначално имат температура 27^oВ. Ако крайното налягане става 2 пъти началното налягане, каква е крайната температура?

Известни:

Начално налягане (P₁) = P

Крайно налягане (P₂) = 2P

Начална температура (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Търси се: Крайна температура (T₂)

решение:

3. Гума е напомпана до манометър 2 атм при 27°C. След шофиране температурата в гумата се повишава до 47°C. Какво е налягането в гумата сега?

Известни:

Атмосферното налягане = 1 атм = 1 x 10⁵ Pa

Началното манометърно налягане = 2 атм = 2 x 10⁵ Pa

Началното абсолютно налягане (P₁) = 1 атм + 2 атм = 3 атм = 3 x 10⁵ Pa

Началната температура (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Крайната температура (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K

Търси се: Крайната температура на манометъра

решение:

Крайното манометърно налягане = крайно абсолютно налягане – атмосферно налягане

Крайното манометрично налягане = 3.2 атм – 1 атм

Крайното манометрично налягане = 2.2 атм.

Прочетете повече

1. В затворен съд газът се разширява така, че крайният обем става 3 пъти по-голям от първоначалния обем (V = начален обем, T = начален температура). Каква е крайната температура?

Известни:

Начален обем (V₁) = V

Краен обем (V₂) = 3V

Начална температура (T₁) = Т

Търси се: Крайна температура (T₂)

решение:

Формулата на Законът на Чарлз :

Крайната температура на газовете става 3 пъти по-висока от началната температура.

2. азГазовете първоначално имат обем V и температура T. Ако газът претърпи изобарен процес така че температурата да стане 2 пъти началната температура, тогава крайният обем на газовете е…

Известни:

Начален обем (V₁) = V

Начална температура (T₁) = Т

Крайна температура (T₂) = 2T

Търси се: краен обем (V₂)

решение:

Крайният обем на газовете става 2 пъти по-голям от първоначалния обем.

3. В затворен съд идеалните газове първоначално имат обем 2 литра и температура 27^oC. Ако крайният обем на газовете стане 3 литра, тогава крайната температура е…

Известни:

Начален обем (V₁) = 2 литра = 2 дм³ = 2 х 10^-3 m³

Краен обем (V₂) = 3 литра = 3 дм³ = 3 х 10^-3 m³

Начална температура (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Търси се: Крайна температура (T₂)

решение:

Крайната температура е 177^oC или 177 + 273 = 450 Келвина.

Прочетете повече

1. Някои идеални газове първоначално имат налягане P и обем V. Ако газът претърпи изотермичен процес така че крайното налягане да стане 4 пъти началното налягане, тогава крайният обем на газа е…

Известни:

Първоначално налягане (P₁) = P

Крайно налягане (P₂) = 4P

Първоначален обем (V₁) = V

Търси се: Краен обем (V₂)

решение:

Формулата на Законът на Бойл :

PV = постоянен

P₁ V₁ = Р₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V)₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V

Крайният обем на газовете е ¼ пъти първоначалния обем.

2. В затворен съд газът се разширява, така че окончателен сила на звука става 2 пъти началния обем (V = начален обем, P = начално налягане). Крайното налягане на газовете е…

Известни:

Първоначално налягане (P₁) = P

Първоначален обем (V₁) = V

Краен обем (V₂) = 2V

Търся : Крайно налягане (P₂)

решение:

P₁ V₁ = Р₂ V₂

PV = P₂ (2V)

Р = P₂ S

P₂ = P / 2 = ½ P

Налягането на газа става ½ пъти по-голямо от първоначалното налягане.

3. В затворен съд газове с налягане 2 атм и обем 1 литър. Ако налягането на газа стане 4 атм, тогава обемът на газа става...

Известни:

Първоначално налягане (P₁) = 2 атм = 2 x 10⁵ Pa

Крайно налягане (P₂) = 4 атм = 4 x 10⁵ Pa

Първоначален обем (V₁) = 1 литър = 1 дм³ = 1 х 10^-3 m³

Търся : Краен обем (V₂)

решение:

P₁ V₁ = Р₂ V₂

(2 х 10⁵)(1 x 10^-3) = (4 x 10⁵) V₂

(1)(1 x 10^-3) = (2) V₂

1 х 10^-3 = (2) V₂

V₂ = ½ x 10^-3

V₂ = 0.5 х 10^-3 m³ = 0.5 дм³ = 0.5 литърs

Прочетете повече

1. Три кондензатора, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, са свързани последователно и паралелноОпределете капацитета на един кондензатор, който ще има същия ефект като комбинацията от тях.

Известни:

Кондензатор C₁ = 2 μF

Кондензатор C₂ = 4 μF

Кондензатор C₃ = 4 μF

Търси се: Еквивалентният капацитет (C)

решение:

Кондензатор C₂ и С₃ свързани паралелно. Еквивалентният капацитет:

C_P = С₂ + С₃ = 4 + 4 = 8 μF

Кондензатор C₁ и С_p свързани последователно. Еквивалентният капацитет:

1/С = 1/С₁ + 1 /C_P = 1/2 + 1/8 = 4/8 + 1/8 = 5/8

C = 8/5 μF

2. Пет кондензатори, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF, C₅ = 10 μF, са свързани последователно и паралелно. Определете капацитета на единичен кондензатор, който ще има същия ефект като комбинацията.

Известни:

Кондензатор C₁ = 2 μF

Кондензатор C₂ = 4 μF

Кондензатор C₃ = 6 μF

Кондензатор C₄ = 5 μF

Кондензатор C₅ = 10 μF

Търси се: Еквивалентният капацитет (° С)

решение:

Кондензатор C₂ и С₃ са свързани паралелно. Еквивалентният капацитет:

C_P = С₂ + С₃

C_P = 4 + 6

C_P = 10 μF

Кондензатор C₁, C_P, C₄ и С₅ са свързани последователно. Еквивалентният капацитет:

1/С = 1/С₁ + 1 /C_P + 1/C₄ + 1/C₅

1/C = 1/2 + 1/10 + 1/5 + 1/10

1/C = 5/10 + 1/10 + 2/10 +1/10

1/C = 9/10

C = 10/9 μF

3. C₁ = 3 μF, C₂ = 4 μФ и C₃ = 3 μF, са свързани последователно и паралелно. Определете електрическа енергия на вериги.

Известни:

Кондензатор C₁ = 3 μF

Кондензатор C₂ = 4 μF

Кондензатор C₃ = 3 μF

Търси се: Еквивалентният капацитет (° С)

решение:

Кондензатор C₂ и С₃ са свързани паралелно. Еквивалентният капацитет:

C_P = С₂ + С₃

C_P = 4 + 3

C_P = 7 μF

Кондензатор C₁ намлява C_P са свързани последователно. Еквивалентният капацитет:

1/С = 1/С₁ + 1 /C_P

1/C = 1/3 + 1/7

1/C = 7/21 + 3/21

1/C = 10/21

C = 21/10

C = 2.1 μF

C = 2.1 x 10^-6 F

Електрическата енергия във веригите:

E = ½ CV²

E = ½ (2.1 х 10^-6)(12²)

E = ½ (2.1 x 10^-6) (144)

E = (2.1 x 10^-6) (72)

E = 151.2 x 10^-6 джаул

E = 1.5 x 10^-4 джаул

Прочетете повече

1. Четири кондензатора, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, са свързани в серияОпределете капацитета на единичен кондензатор което ще има същия ефект като комбинацията.

Известни:

Кондензатор C₁ = 2 μF

Кондензатор C₂ = 1 μF

Кондензатор C₃ = 3 μF

Кондензатор C₃ = 4 μF

Търси се: Еквивалентният капацитет

решение:

Еквивалентният капацитет:

1/С = 1/С₁ + 1/С₂ + 1/С₃ + 1/С₄

1 / C = 1/2 + 1/1 + 1/3 +1/4

1 / C = 6/12 + 12/12 + 4/12 +3/12

1 / C = 25 / 12

C = 12 / 25

C = 0.48

Еквивалентният капацитет на цялата комбинация is 0.48 μF.

2. Определете заряда на кондензатор C₁ Ако потенциална разлика между P намлява Q is 12 Волт…

Известни:

Кондензатор C₁ = 10 μF= 10 х 10^-6 F

Кондензатор C₂ = 20 μF= 20 х 10^-6 F

Потенциална разлика (V) = 12 Волт

Търси се: зарядът на кондензатор C₁ (Q₁)

решение:

Еквивалентният капацитет:

1/С = 1/С₁ + 1 /C₂

1/C = 1/10 + 1/20 = 2/20 + 1/20 = 3/20

C = 20/3 μF = (20/3) x 10^-6 F

Електрически заряд на еквивалентния кондензатор:

Q = (C)(V) = (20/3)(12)(10)^-6) = 80 x 10^-6 C

Q = 80 μC

Кондензаторите са свързани последователно така че електрическият заряд на еквивалентните кондензатори = електрическият заряд на кондензаторите C₁ = електрически заряд върху кондензатор C₂.

Електрическият заряд върху кондензатора C₁ е 80 μC.

3. Два кондензатора, C₁ = 2 μF и C₂ = 4 μF, са свързани последователно. Кондензаторите са заредени. Потенциалната разлика на кондензатор C₁ е 2 волта. Електрическият заряд на кондензатор C₂ е ...

Известни:

CВодиcитор C₁ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

CВодиcитор C₂ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Потенциалната разлика на кондензатора C₁ (V₁) = 2 волта

Търся : Електрически заряд върху кондензатор C₂.

решение:

Електрически заряд върху кондензатор C₁ :

Q₁ = С₁ V₁ = (2 x 10^-6)(2) = 4 x 10^-6 C

Q₁ = 4 μC

Кондензаторите са свързани последователно, така че електрическият заряд върху кондензатора C₁ = електрически заряд върху кондензатор C₂.

Зарядът на кондензатора C₂ is 4 μC.

Прочетете повече

1. четири кондензатори, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, са свързани паралелно. Определете капацитета на единичен кондензатор, който ще има същия ефект като комбинацията.

Известни:

Кондензатор C₁ = 2 μF

Кондензатор C₂ = 1 μF

Кондензатор C₃ = 3 μF

Кондензатор C₃ = 4 μF

Търси се: Еквивалентният капацитет

решение:

Еквивалентният капацитет:

C = С₁ + С₂ + С₃

C = 4 μЖ + 2 μЖ + 3 μF = 9 г. μF

Еквивалентният капацитет на цялата комбинация е 9 μF.

2. Определете такса на кондензатор C₂ Ако потенциална разлика между точка А и Б е 9 волта…

Известни:

CВодиcитор C₁ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

CВодиcитор C₂ = 30 μF = 30 x 10^-6 F

Потенциална разлика между точките A намлява Б (В_AB) = 9 волта

Търся : зарядът на кондензатора C₂ (Q₂)

решение:

Потенциална разлика:

Кондензаторите са свързани паралелно така че потенциалната разлика между A и B (V_AB) = потенциалната разлика на кондензатор C₁ (V₁) = потенциалната разлика на кондензатор C₂ (V₂) = 9 волта.

Електрически заряд върху кондензатор C₂ :

Q₂ = С₂ V₂ = (30 x 10^-6)(9) = 270 x 10^-6 C

Q₂ = 270 μC

Електрическият заряд върху кондензатора C₂ is 270 μC.

3. Три кондензатори, C₁ = 4 μF, C₂ = 2 μF, C₃ = 3 μF, са свързани паралелно. Кондензаторите са заредени. Потенциалната разлика на кондензатора C₂ е 4 волта. Определете

(а) Електрически заряд върху кондензатор C₁, C₂ и С₃

(б) Електрически заряд върху еквивалентния кондензатор на цялата комбинация

Известни:

CВодиcитор C₁ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Cкондензатор C₂ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Cкондензатор C₃ = 3 μF = 3 x 10^-6 F

Потенциална разлика на кондензатора C₂ (V₂) = 4 волта

Търся : Електрически заряд върху кондензатор C₃ (Q₃)

решение:

(А) Електрически заряд върху кондензатор C₃

Потенциалната разлика на кондензатора C₃ :

Кондензаторите са свързани паралелно, така че потенциалната разлика върху тях... C₃ (V₃) = потенциалната разлика на кондензатора C₂ (V₂) = потенциалната разлика на кондензатора C₁ (V₁) = потенциалната разлика на еквивалентни кондензатори (V) = 4 волта

Електрически заряд върху кондензатор C₁ :

Q₁ = С₁ V₁ = (4 x 10^-6)(4) = 16 x 10^-6 C

Q₁ = 16 μC

Електрически заряд върху кондензатор C₂ :

Q₂ = С₂ V₂ = (2 x 10^-6)(4) = 8 x 10^-6 C

Q₂ = 8 μC

Електрически заряд върху кондензатор C₃ :

Q₃ = С₃ V₃ = (3 x 10^-6)(4) = 12 x 10^-6 C

Q₃ = 12 μC

(Б) Електрически заряд върху еквивалентен кондензатор

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

Q = 16 μС+8 μС+12 μC = 36 μC

Алтернативно решение:

Еквивалентният капацитет:

С = С₁ + С₂ + С₃

C = 4 μЖ + 2 μЖ + 3 μF = 9 г. μF

C = 9 x 10^-6 F

Потенциалната разлика на еквивалентния кондензатор:

V₁ = V₂ = V₃ = V = 4 волта

Електрическият заряд на еквивалентния кондензатор:

Q = CV = (9 x 10^-6)(4) = 36 x 10^-6 C

Q = 36 μC

Прочетете повече