Riješeni zadaci iz osnovne fizike

1. Iplinovi u zatvoreni kontejner u početku imaju volumen V i pritisak P. Ako je konačni pritisak 4P, a zapremina se održava konstantnom, kolika je ra?tio početne kinetičke energije sa konačnom kinetička energija.

Poznato:

Početni pritisak (P₁) = P

Konačni pritisak (P₂) = 4P

Početni volumen (V₁) = V

Konačni volumen (V₂) = V

Wanted: Odnos početne kinetičke energije i konačne kinetičke energije (KE₁ :KE₂)

Rešenje:

Odnos između pritiska (P), zapremine (V) i kinetičke energije (KE) idealnih gasova :

Odnos početne kinetičke energije i konačne kinetičke energije:

2. Kolika je prosječna translacijska kinetička energija molekula u idealnom gasu na 57^oC.

Poznato:

Temperatura plina (T) = 57^oC + 273 = 330 Kelvina

Boltzmannkonstanta (k) = 1.38 x 10^-23 Džul/Kelvin

Wanted: Prosječna translaciona kinetička energija

Rešenje:

Odnos između kinetičke energije (KE) i temperatura plina (T):

Prosječna translaciona kinetička energija:

3. Plin na 27^oC u zatvorenoj posudi. Ako se kinetička energija plina poveća 2 puta u odnosu na početnu kinetičku energiju, onda je konačna temperatura plina…

Poznato:

Početna temperatura (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Početna kinetička energija =KE

Konačna kinetička energija = 4 KE

Wanted: Konačna temperatura (T₂)

Rešenje:

4. Idealni plin se nalazi u zatvorenoj posudi, zagrijava se tako da je konačno prosječna brzina Prosječna brzina čestica gasa se povećava 3 puta u odnosu na početnu prosječnu brzinu. Ako je početna temperatura gasa 27^oC, onda je konačna temperatura idealnog gasa…

Poznato:

Početna temperatura = 27^oC + 273 = 300 Kelvina

Početna brzina = v

Konačna brzina = 2v

Wanted :TKonačna temperatura idealnog gasa

Rešenje:

Konačna prosječna brzina = 2x početna prosječna brzina

5. Tri mola plina nalaze se u prostoru zapremine 36 litara. Svaki molekul gasa ima kinetičku energiju od 5 x 10^-21 Džul. Univerzalna plinska konstanta = 8.315 J/mol·K i Boltzmannova konstanta = 1.38 x 10^-23 J/K. Koliki je pritisak gasa u posudi?

Poznato:

Broj molova (n) = 3 mola

Zapremina = 36 litara = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³

Boltzmannova konstanta (k) = 1.38 x 10^-23 J / K

Kinetička energija (KE) = 5 x 10^-21 Joule

Univerzalna plinska konstanta (R) = 8.315 J/mol·K

Wanted Pritisak plina (P)

Rešenje:

Izračunajte temperaturu koristeći jednačinu kinetičke energije gasa.

Izračunajte pritisak gasa koristeći jednačinu zakona idealnog gasa (u broju molova, n):

PV = n RT

P (36 x 10^-3) = (3)(8.315)(241.5)

P (36 x 10^-3) = 6024.22

Pritisak gasa je 1.67 x 10⁵ Pascal ili 1.67 atmosfera.

Čitaj više

1. Japlinovi u zatvoreni kontejner u početku imaju volumen V i temperatura P. Konačna temperatura je 5/4T i konačna pritisak je 2P. Kolika je konačna zapremina gasa?

Poznato:

Početna zapremina (V₁) = V

Početna temperatura (T₁) = T

Konačna temperatura (T₂) = 5/4 T

Početni pritisak (P₁) = P

Konačni pritisak (P₂) = 2P

Wanted: Konačna zapremina (V)₂)

Rešenje:

2. Odredite zapreminu 2.00 molaes gasova (idealni gas) pri standardnoj temperaturi i tlaku (STP). STP = Standardna temperatura i tlak.

Poznato:

Moli plina (n) = 2 moles

Standardna temperatura (T) = 0 ^oC = 0 + 273 = 273 Kelvina

Standardni pritisak (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa

Univerzalna plinska konstanta (R) = 8.315 džula/moleKelvin

Wanted Zapremina gasova (V)

Rešenje:

Jednadžba Zakon idealnog gasa (u broju molova, n)

Zapremina 2 mola gasova je 44.8 litara.

Zapremina 1 mola gasova je 45.4 litara / 2 = 22.4 litara.

Zapremina 1 mola bilo kojeg gasa je 22.4 litra.

3. 4 litre plinovitog kisika ima temperaturu od 27°C i pritisak od 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) u zatvorenoj posudi. Univerzalna plinska konstanta (R) = 8.314 J·mole^-1.K^-1 i Avogadrov broj (N_A) = 6.02 x 10²³ molekula/moleKoji su molekuli kisika u posudi?

Poznato:

Zapremina gasova (V) = 4 litre = 4 dm³ = 4 x 10^-3 m³

Temperatura gasova (T) = 27^oC = 27 + 273 = 300 Kelvina

Pritisak gasova (P) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Univerzalna plinska konstanta (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1

Avogadrov broj (N_A) = 6.02 x 10²³

Wanted Koji su molekuli kisika u posudi (N)

Rešenje:

U 1 molu gasovitog kisika nalazi se 1.93 x 10²³ molekule kisika.

4. Posuda koja sadrži neon (Ne, atomska masa = 20 u) na standardnoj temperaturi i pritisku (STP) ima zapreminu od 2 m³Odredite masu neonskog gasa!

Poznato:

Atomska masa neona = 20 grama/mole = 0,02 kg/mole

Standardna temperatura (T) = 0^oC = 273 Kelvina

Standardni pritisak (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ paskal

Volumen (V) = 2 m³

Wanted : Masa (M) neonskog plina

Rešenje:

Na standardnoj temperaturi i pritisku (STP), 1 mole bilo kojih plinova, uključuju neonski plin, imati volumen 22.4 litars = 22.4 dm³ = 0.0448 m³.

U zapremini od 2 m³, postoji 44.6 mola neonskog plina.

Relativna atomska masa neonskog plina je 20 grama/molu.

To znači da se u 1 molu nalazi 20 grama ili 0.02 kg neonskog plina. Budući da se u 1 molu nalazi 0.02 kg neonskog plina, onda se u 44.6 molu nalazi 44.6 mola x 0.02 kg/mol = 0.892 kg = 892 grama neonskih plinova.

Čitaj više

1. Iplinovi iz ugovora u početku imaju pritisak P and temperatura T. Plin prolazi kroz izohorni proces tako da konačni pritisak postane 4 puta veći od početnog pritiska. Kolika je konačna temperatura gasa?

Poznato:

Početni pritisak (P₁) = P

Konačni pritisak (P₂) = 4P

Početna temperatura (T₁) = T

Wanted: Konačna temperatura (T₂)

Rešenje:

Formula za Gay-Lussacov zakon :

Konačna temperatura postaje četiri puta veća od početne temperature.

2. U zatvorenoj posudi, idealni gasovi u početku imaju temperaturu od 27^oC. Ako konačni pritisak postaje dvostruko veći od početnog pritiska, koja je konačna temperatura?

Poznato:

Početni pritisak (P₁) = P

Konačni pritisak (P₂) = 2P

Početna temperatura (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Wanted: Konačna temperatura (T₂)

Rešenje:

3. Guma je napunjena do manometarskog pritiska od 2 atm na temperaturi od 27°C. Nakon vožnje, temperatura unutar gume raste na 47°C. Koliki je sada pritisak unutar gume?

Poznato:

Atmosferski pritisak = 1 atm = 1 x 10⁵ Pa

Početni manometarski pritisak = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Početni apsolutni pritisak (P₁) = 1 atm + 2 atm = 3 atm = 3 x 10⁵ Pa

Početna temperatura (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Konačna temperatura (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K

Traži se: Konačna temperatura mjerača

Rešenje:

Konačni manometarski pritisak = konačni apsolutni pritisak – atmosferski pritisak

Konačni manometarski pritisak = 3.2 atm – 1 atm

Konačni manometarski pritisak = 2.2 atm

Čitaj više

1. U zatvorenoj posudi, gas se širi tako da konačna zapremina postane 3 puta veća od početne zapremine (V = početna zapremina, T = početna temperaturaKolika je konačna temperatura?

Poznato:

Početna zapremina (V₁) = V

Konačna zapremina (V)₂) = 3V

Početna temperatura (T₁) = T

Wanted: Konačna temperatura (T₂)

Rešenje:

Formula za Charlesov zakon :

Konačna temperatura gasova postaje tri puta veća od početne temperature.

2. JaGasovi u početku imaju zapreminu V i temperaturu T. Ako gas prolazi kroz izobarni proces tako da temperatura postane dvostruko veća od početne temperature, tada je konačna zapremina gasova…

Poznato:

Početna zapremina (V₁) = V

Početna temperatura (T₁) = T

Konačna temperatura (T₂) = 2T

Wanted: konačna zapremina (V₂)

Rešenje:

Konačna zapremina gasova postaje dvostruko veća od početne zapremine.

3. U zatvorenoj posudi, idealni gasovi u početku imaju zapreminu od 2 litre i temperaturu od 27^oC. Ako konačna zapremina gasova postane 3 litre, onda je konačna temperatura…

Poznato:

Početna zapremina (V₁) = 2 litre = 2 dm³ = 2 x 10^-3 m³

Konačna zapremina (V)₂) = 3 litre = 3 dm³ = 3 x 10^-3 m³

Početna temperatura (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Traži se: Konačna temperatura (T₂)

Rešenje:

Konačna temperatura je 177^oC ili 177 + 273 = 450 Kelvina.

Čitaj više

1. Neki idealni plinovi u početku imaju pritisak P i zapremine V. Ako gas prolazi kroz izotermni proces tako da konačni pritisak postane 4 puta veći od početnog pritiska, tada je konačna zapremina gasa…

Poznato:

Početni pritisak (P₁) = P

Konačni pritisak (P₂) = 4P

Početni volumen (V₁) = V

Wanted: Konačni volumen (V₂)

Rešenje:

Formula za Boyleov zakon :

PV = konstanta

P₁ V₁ = P₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V)₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V

Konačna zapremina gasova je ¼ puta početna zapremina.

2. U zatvorenoj posudi, plin se širi tako da konačna zapremina postaje 2 puta veća od početne zapremine (V = početna zapremina, P = početni pritisak). Konačni pritisak gasova je…

Poznato:

Početni pritisak (P₁) = P

Početni volumen (V₁) = V

Konačni volumen (V₂) = 2V

Wanted : Konačni pritisak (P₂)

Rešenje:

P₁ V₁ = P₂ V₂

PV = P₂ (2V)

P = P₂ (2)

P₂ = P / 2 = ½ P

Pritisak gasa postaje upola veći od početnog pritiska.

3. U zatvorenoj posudi, gasovi imaju pritisak od 2 atm i zapreminu od 1 litre. Ako pritisak gasa postane 4 atm, tada zapremina gasa postaje...

Poznato:

Početni pritisak (P₁) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Konačni pritisak (P₂) = 4 atm = 4 x 10⁵ Pa

Početni volumen (V₁) = 1 litar = 1 dm³ = 1 x 10^-3 m³

Wanted : Konačni volumen (V₂)

Rešenje:

P₁ V₁ = P₂ V₂

(2 x 10⁵)(1 x 10^-3) = (4 x 10⁵) V₂

(1)(1 x 10^-3) = (2) V₂

1 x 10^-3 = (2) V₂

V₂ = ½ x 10^-3

V₂ = 0.5 x 10^-3 m³ = 0.5 dm³ = 0.5 litars

Čitaj više

1. Tri kondenzatora, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, su spojeni serijski i paralelnoOdredite kapacitet pojedinačnog kondenzatora koji će imati isti efekat kao i kombinacija.

Poznato:

kondenzator C₁ = 2 μF

Kondenzator C₂ = 4 μF

Kondenzator C₃ = 4 μF

Traži se: Ekvivalentni kapacitet (C)

Rešenje:

kondenzator C₂ i C₃ spojeni paralelno. Ekvivalentni kapacitet:

C_P = C₂ +C₃ = 4 + 4 = 8 μF

kondenzator C₁ i C_p spojeni serijski. Ekvivalentni kapacitet:

1/C = 1/C₁ + 1 /C_P = 1/2 + 1/8 = 4/8 + 1/8 = 5/8

C = 8/5 μF

2. Pet kondenzatori, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF, C₅ = 10 μF, su spojeni serijski i paralelno. Odredite kapacitet pojedinačnog kondenzatora koji će imati isti učinak kao i kombinacija.

Poznato:

Kondenzator C₁ = 2 μF

Kondenzator C₂ = 4 μF

Kondenzator C₃ = 6 μF

Kondenzator C₄ = 5 μF

Kondenzator C₅ = 10 μF

Traži se: Ekvivalentni kapacitet (C)

Rešenje:

kondenzator C₂ i C₃ su spojeni paralelno. Ekvivalentni kapacitet:

C_P = C₂ +C₃

C_P = 4 + 6

C_P = 10 μF

kondenzator C₁, C_P, C₄ i C₅ su spojeni serijski. Ekvivalentni kapacitet:

1/C = 1/C₁ + 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 μF i C₃ = 3 μF, su spojeni serijski i paralelno. Odredite električna energija na krugovi.

Poznato:

Kondenzator C₁ = 3 μF

Kondenzator C₂ = 4 μF

Kondenzator C₃ = 3 μF

Traži se: Ekvivalentni kapacitet (C)

Rešenje:

kondenzator C₂ i C₃ su spojeni paralelno. Ekvivalentni kapacitet:

C_P = C₂ +C₃

C_P = 4 + 3

C_P = 7 μF

kondenzator C₁ i C_P su spojeni serijski. Ekvivalentni kapacitet:

1/C = 1/C₁ + 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

Električna energija na strujnim krugovima:

E = ½ CV²

E = ½ (2.1 x 10^-6) (12²)

E = ½ (2.1 x 10^-6)(144)

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

E = 151.2 x 10^-6 Joule

E = 1.5 x 10^-4 Joule

Čitaj više

1. Četiri kondenzatora, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, su povezani u serijaOdredite kapacitet jednog kondenzator što će imati isti efekat kao i kombinacija.

Poznato:

Kondenzator C₁ = 2 μF

Kondenzator C₂ = 1 μF

Kondenzator C₃ = 3 μF

Kondenzator C₃ = 4 μF

Traži se: Ekvivalentni kapacitet

Rešenje:

Ekvivalentni kapacitet:

1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ + 1/C₄

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

Ekvivalentni kapacitet cijele kombinacije is 0.48 μF.

2. Odredite naboj na kondenzatoru C₁ ako je potencijalna razlika između P i Q is 12 Volt…

Poznato:

Kondenzator C₁ = 10 μF= 10 x 10^-6 F

Kondenzator C₂ = 20 μF= 20 x 10^-6 F

Razlika potencijala (V) = 12 Volt

Traži se: naboj na kondenzatoru C₁ (Q₁)

Rešenje:

Ekvivalentni kapacitet:

1/C = 1/C₁ + 1 /C₂

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

C = 20/3 μF = (20/3) x 10^-6 F

Electric charge na ekvivalentnom kondenzatoru:

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

Q = 80 μC

Kondenzatori su spojeni serijski tako da je električni naboj na ekvivalentnim kondenzatorima = električni naboj na kondenzatorima C₁ = električni naboj na kondenzatoru C₂.

Električni naboj na kondenzatoru C₁ je 80 μC.

3. Dva kondenzatora, C₁ = 2 μF i C₂ = 4 μF, su spojeni serijski. Kondenzatori su napunjeni. Razlika potencijala na kondenzatoru C₁ je 2 volta. Električni naboj na kondenzatoru C₂ je ...

Poznato:

Capacitor C₁ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Capacitor C₂ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Razlika potencijala na kondenzatorima C₁ (V₁) = 2 volti

Wanted : Električni naboj na kondenzatoru C₂.

Rešenje:

Električni naboj na kondenzatoru C₁ :

Q₁ = C₁ V₁ = (2 x 10^-6)(2) = 4 x 10^-6 C

Q₁ = 4 μC

Kondenzatori su spojeni serijski tako da se na njima stvara električni naboj. C₁ = električni naboj na kondenzatoru C₂.

Naboj na kondenzatoru C₂ is 4 μC.

Čitaj više

1. Rerna kondenzatori, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, su spojeni paralelno. Odredite kapacitet jednog kondenzatora koji će imati isti učinak kao kombinacija.

Poznato:

kondenzator C₁ = 2 μF

kondenzator C₂ = 1 μF

kondenzator C₃ = 3 μF

kondenzator C₃ = 4 μF

Traži se: Ekvivalentni kapacitet

Rešenje:

Ekvivalentni kapacitet:

C = C₁ +C₂ +C₃

C = 4 μŽ + 2 μŽ + 3 μF=9 μF

Ekvivalentni kapacitet cijele kombinacije je 9 μF.

2. Odredite opterećenje na kondenzatoru C₂ ako je potencijalna razlika između tačke A i B je 9 volti…

Poznato:

Capacitor C₁ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

Capacitor C₂ = 30 μF = 30 x 10^-6 F

Potencijalna razlika između tačaka A i B (V_AB) = 9 volti

Wanted : naboj na kondenzatoru C₂ (Q₂)

Rešenje:

Potencijalna razlika:

Kondenzatori su spojeni paralelno tako da je potencijalna razlika između A i B (V_AB) = razlika potencijala na kondenzatoru C₁ (V₁) = razlika potencijala na kondenzatoru C₂ (V₂) = 9 volti.

Električni naboj na kondenzatoru C₂ :

Q₂ = C₂ V₂ = (30 x 10^-6)(9) = 270 x 10^-6 C

Q₂ = 270 μC

Električni naboj na kondenzatoru C₂ is 270 μC.

3. tri kondenzatori, C₁ = 4 μF, C₂ = 2 μF, C₃ = 3 μF, su spojeni paralelno. Kondenzatori su napunjeni. Razlika potencijala na kondenzatorima C₂ je 4 volta. Odredite

(a) Električni naboj na kondenzatoru C₁, C₂ i C₃

(b) Električni naboj na ekvivalentnom kondenzatoru cijele kombinacije

Poznato:

Capacitor C₁ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Ckondenzator C₂ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Ckondenzator C₃ = 3 μF = 3 x 10^-6 F

Razlika potencijala na kondenzatoru C₂ (V₂) = 4 volti

Wanted : Električni naboj na kondenzatoru C₃ (Q₃)

Rešenje:

(A) Električni naboj na kondenzatoru C₃

Razlika potencijala na kondenzatorima C₃ :

Kondenzatori su spojeni paralelno tako da je potencijalna razlika na kondenzatoru C₃ (V₃) = razlika potencijala na kondenzatoru C₂ (V₂) = razlika potencijala na kondenzatoru C₁ (V₁) = razlika potencijala na ekvivalentnom kondenzatoru (V) = 4 volti

Električni naboj na kondenzatoru C₁ :

Q₁ = C₁ V₁ = (4 x 10^-6)(4) = 16 x 10^-6 C

Q₁ = 16 μC

Električni naboj na kondenzatoru C₂ :

Q₂ = C₂ V₂ = (2 x 10^-6)(4) = 8 x 10^-6 C

Q₂ = 8 μC

Električni naboj na kondenzatoru C₃ :

Q₃ = C₃ V₃ = (3 x 10^-6)(4) = 12 x 10^-6 C

Q₃ = 12 μC

(B) Električni naboj na ekvivalentnom kondenzatoru

Q = Q₁ +Q₂ +Q₃

Q = 16 μC+8 μC+12 μC = 36 μC

Alternativno rješenje:

Ekvivalentni kapacitet:

C = C₁ +C₂ +C₃

C = 4 μŽ + 2 μŽ + 3 μF=9 μF

C = 9 x 10^-6 F

Razlika potencijala na ekvivalentnom kondenzatoru:

V₁ = V₂ = V₃ = V = 4 Volta

Električni naboj na ekvivalentnom kondenzatoru:

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

Q = 36 μC

Čitaj više