Problèmes résolus en physique fondamentale

1. Icommercialiser des gaz dans un conteneur fermé ont initialement un volume V et la parfaite pression P. Si la pression finale est de 4P et que le volume reste constant, quelle est la vitesse ?tio de l'énergie cinétique initiale avec la valeur finale énergie cinétique.

Connu :

Pression initiale (P₁) = P

Pression finale (P₂) = 4P

Volume initial (V₁) = v

Volume final (V₂) = v

Voulait: Le rapport entre l'énergie cinétique initiale et l'énergie cinétique finale (KE₁ :KE₂)

Solution:

La relation entre la pression (P), le volume (V) et l'énergie cinétique (KE) de gaz parfaits :

Le rapport entre l'énergie cinétique initiale et l'énergie cinétique finale :

2. Quelle est l'énergie cinétique de translation moyenne des molécules d'un gaz parfait à 57 °C ?^oC.

Connu :

Température du gaz (T) = 57^oC + 273 = 330 Kelvin

Boltzmannla constante de (k) = 1.38 x 10^{- 23} Joule/Kelvin

Voulait: L'énergie cinétique de translation moyenne

Solution:

La relation entre l'énergie cinétique (EC) et la la réactivité du gaz (T) :

L'énergie cinétique de translation moyenne :

3. Un gaz à 27^oC dans un récipient fermé. Si l'énergie cinétique du gaz augmente de deux fois par rapport à son énergie cinétique initiale, alors la température finale du gaz est…

Connu :

Température initiale (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Énergie cinétique initiale =KE

Énergie cinétique finale = 4 KE

Voulait: La température finale (T₂)

Solution:

4. Un gaz parfait se trouve dans un récipient fermé ; il est chauffé de sorte qu'il atteigne son état final. vitesse moyenne La vitesse des particules de gaz augmente de trois fois leur vitesse moyenne initiale. Si la température initiale du gaz est 27^oC, La température finale du gaz parfait est alors…

Connu :

Température initiale = 27^oC + 273 = 300 Kelvin

Vitesse initiale = v

Vitesse finale = 2v

recherché : Tla température finale du gaz parfait

Solution:

La vitesse moyenne finale = 2 x la vitesse moyenne initiale

5. Trois moles de gaz se trouvent dans un volume de 36 litres. Chaque molécule de gaz possède une énergie cinétique de 5 x 10^{- 21} Joules. Constante universelle des gaz parfaits = 8.315 J/mol·K et constante de Boltzmann = 1.38 × 10⁻³ J/mol·K^{- 23} J/K. Quelle est la pression du gaz dans le récipient ?

Connu :

Nombre de moles (n) = 3 moles

Volume = 36 litres = 36 dm³³ = 36 x 10^-3 m³

Constante de Boltzmann (k) = 1.38 x 10^{- 23} J / K

Énergie cinétique (EC) = 5 x 10^-21 Joule

Constante universelle des gaz parfaits (R) = 8.315 J/mol.K

recherché : Pression du gaz (P)

Solution:

Calculez la température en utilisant l'équation de l'énergie cinétique des gaz.

Calculez la pression du gaz en utilisant l'équation de la loi des gaz parfaits (en nombre de moles, n) :

PV = n RT

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

P (36 x 10^-3) = 6024.22

La pression du gaz est de 1.67 x 10⁵ Pascal ou 1.67 atmosphères.

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1. jecommercialiser des gaz dans un conteneur fermé ont initialement un volume V et la réactivité Q. La température finale est de 5/4T et la température finale la parfaite pression est 2P. Quel est le volume final du gaz ?

Connu :

Volume initial (V₁) = v

Température initiale (T₁) = T

Température finale (T₂) = 5/4 T

Pression initiale (P₁) = P

Pression finale (P₂) = 2P

Voulait: Volume final (V₂)

Solution:

2. Déterminer le volume de 2.00 moles de gaz (gaz parfait) à TPN. TPN = Température et pression normales.

Connu :

Nombre de moles de gaz (n) = 2 moles

Température standard (T) = 0 ^oC = 0 + 273 = 273 Kelvin

Pression standard (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁻⁵⁵ Pa

Constante universelle des gaz parfaits (R) = 8.315 joules/moleKelvin

recherché : Volume des gaz (V)

Solution:

Équation de Loi des gaz parfaits (en nombre de moles, n)

Le volume de 2 moles de gaz est de 44.8 litres.

Le volume d'une mole de gaz est de 45.4 litres / 2 = 22.4 litres.

Le volume d'une mole de n'importe quel gaz est de 22.4 litres.

3. 4 litres de gaz oxygène ont une température de 27 °C et une pression de 2 atm (1 atm = 10⁻⁵ m³/s).⁵ Pa) dans un récipient fermé. Constante universelle des gaz parfaits (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1 et le nombre d'Avogadro (N_A) = 6.02 x 10²³ molécules/moleQuelles sont les molécules de gaz oxygène présentes dans le récipient ?

Connu :

Volume des gaz (V) = 4 litres = 4 dm³³ = 4 x 10^-3 m³

Température des gaz (T) = 27^oC = 27 + 273 = 300 Kelvin

Pression des gaz (P) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Constante universelle des gaz parfaits (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1

Le nombre d'Avogadro (N_A) = 6.02 × 10²³

recherché Quelles sont les molécules de gaz oxygène dans le récipient (N) ?

Solution:

Dans une mole de gaz oxygène, il y a 1.93 x 10²³ molécules d'oxygène.

4. Un récipient contenant du néon (Ne, masse atomique = 20 u) à température et pression normales (TPN).) a un volume de 2 m³Déterminez la masse du gaz néon !

Connu :

Masse atomique du néon = 20 grammes/mole = 0,02 kg/mole

Température standard (T) = 0^oC = 273 Kelvin

Pression normale (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pascal

Volume (V) = 2 m³

recherché : masse (M) de gaz néon

Solution:

À température et pression normales (CNTP), 1 mole de tous les gaz, y compris le néon, ont du volume 22.4 litress = 22.4 XNUMX dm³ = 0.0448 m³.

Dans un volume de 2 m³, Il y a 44.6 moles de gaz néon.

La masse atomique relative du néon est de 20 grammes par mole.

Cela signifie qu'une mole contient 20 grammes, soit 0.02 kg, de néon. Comme une mole contient 0.02 kg de néon, 44.6 moles contiennent 44.6 moles × 0.02 kg/mol = 0.892 kg = 892 grammes de néon.

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1. ILes gaz d'accord ont initialement la parfaite pression P et la réactivité T. Le gaz subit le processus isochore La pression finale est donc quatre fois supérieure à la pression initiale. Quelle est la température finale du gaz ?

Connu :

Pression initiale (P₁) = P

Pression finale (P₂) = 4P

Température initiale (T₁) = T

Voulait: Température finale (T₂)

Solution:

La formule de Loi de Gay-Lussac :

La température finale est quatre fois supérieure à la température initiale.

2. Dans un récipient fermé, les gaz parfaits ont initialement une température de 27 °C.^oC. Si Si la pression finale devient le double de la pression initiale, quelle est la température finale ?

Connu :

Pression initiale (P₁) = P

Pression finale (P₂) = 2P

Température initiale (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Voulait: Température finale (T₂)

Solution:

3. Un pneu est gonflé à une pression manométrique de 2 atm à 27 °C. Après avoir roulé, la température à l'intérieur du pneu atteint 47 °C. Quelle est la pression à l'intérieur du pneu maintenant ?

Connu :

La pression atmosphérique = 1 atm = 1 x 10⁵ Pa

La pression manométrique initiale = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

La pression absolue initiale (P₁) = 1 atm + 2 atm = 3 atm = 3 x 10⁵ Pa

La température initiale (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

La température finale (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K

Recherché : La température finale de la jauge

Solution:

La pression relative finale = pression absolue finale – pression atmosphérique

La pression manométrique finale = 3.2 atm – 1 atm

La pression manométrique finale = 2.2 atm

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1. Dans un récipient fermé, le gaz se dilate de sorte que son volume final soit trois fois supérieur à son volume initial (V = volume initial, T = volume initial). la réactivitéQuelle est la température finale ?

Connu :

Volume initial (V₁) = v

Volume final (V₂) = 3V

Température initiale (T₁) = T

Voulait: Température finale (T₂)

Solution:

La formule de loi de charles :

La température finale des gaz est trois fois supérieure à la température initiale.

2. jeLes gaz parfaits ont initialement un volume V et une température T. Si le gaz subit la processus isobare de sorte que la température devienne le double de la température initiale, alors le volume final de gaz est…

Connu :

Volume initial (V₁) = v

Température initiale (T₁) = T

Température finale (T₂) = 2T

Voulait: volume final (V₂)

Solution:

Le volume final des gaz est le double du volume initial.

3. Dans un récipient fermé, les gaz parfaits ont initialement un volume de 2 litres et une température de 27 °C.^oC. Si le volume final des gaz est de 3 litres, alors la température finale est de…

Connu :

Volume initial (V₁) = 2 litres = 2 dm³ = 2 x 10^-3 m³

Volume final (V₂) = 3 litres = 3 dm³ = 3 x 10^-3 m³

Température initiale (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Recherché : Température finale (T₂)

Solution:

La température finale est de 177^oC ou 177 + 273 = 450 Kelvin.

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1. Certains gaz parfaits ont initialement la parfaite pression P et volume V. Si le gaz subit processus isotherme de sorte que la pression finale devienne 4 fois la pression initiale, alors le volume final de gaz est…

Connu :

Pression initiale (P₁) = P

Pression finale (P₂) = 4P

Volume initial (V₁) = v

Voulait: Volume final (V₂)

Solution:

La formule de la loi de Boyle :

PV = constant

P₁ V₁ = P₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V

Le volume final des gaz est ¼ fois le volume initial.

2. Dans un récipient fermé, le gaz se dilate de sorte que le finale le volume devient 2 fois le volume initial (V = volume initial, P = pression initiale). La pression finale des gaz est…

Connu :

Pression initiale (P₁) = P

Volume initial (V₁) = v

Volume final (V₂) = 2V

recherché : Pression finale (P₂)

Solution:

P₁ V₁ = P₂ V₂

PV = P₂ (2V)

P = P₂ (2)

P₂ = P / 2 = ½ P

La pression du gaz devient la moitié de sa pression initiale.

3. Dans un récipient fermé, des gaz ont une pression de 2 atm et un volume de 1 litre. Si la pression du gaz passe à 4 atm, alors le volume du gaz devient…

Connu :

Pression initiale (P₁) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Pression finale (P₂) = 4 atm = 4 x 10⁵ Pa

Volume initial (V₁) = 1 litres = 1 dm³ = 1 x 10^-3 m³

recherché : Volume final (V₂)

Solution:

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 XNUMX dm³ = 0.5 litres

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1. Trois condensateurs, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, sont connectés en série et en parallèleDéterminez la capacité d'un condensateur unique qui aura le même effet que la combinaison.

Connu :

Condensateur C₁ = 2 μF

Le condensateur C₂ = 4 μF

Le condensateur C₃ = 4 μF

Recherché : La capacité équivalente (C)

Solution:

Condensateur C₂ et C₃ connectés en parallèle. La capacité équivalente :

C_P = C₂ + ₃ = 4 + 4 = 8 XNUMX μF

Condensateur C₁ et C_p connectés en série. La capacité équivalente :

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

C = 8/5 μF

2. Cinq condensateurs, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF, C₅ Deux condensateurs de 10 μF sont connectés en série et en parallèle. Déterminez la capacité d'un condensateur unique qui produira le même effet que cette association.

Connu :

Le condensateur C₁ = 2 μF

Le condensateur C₂ = 4 μF

Le condensateur C₃ = 6 μF

Le condensateur C₄ = 5 μF

Le condensateur C₅ = 10 μF

Recherché : La capacité équivalente (C)

Solution:

Condensateur C₂ et C₃ sont connectées en parallèle. La capacité équivalente :

C_P = C₂ + ₃

C_P = 4 + 6

C_P = 10 μF

Condensateur C₁, C_P, C₄ et C₅ sont connectées en série. La capacité équivalente :

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 et C₃ = 3 μLes fonctions F et F sont connectées en série et en parallèle. Déterminez la valeur de F. énergie électrique sur le circuits.

Connu :

Le condensateur C₁ = 3 μF

Le condensateur C₂ = 4 μF

Le condensateur C₃ = 3 μF

Recherché : La capacité équivalente (C)

Solution:

Condensateur C₂ et C₃ sont connectées en parallèle. La capacité équivalente :

C_P = C₂ + ₃

C_P = 4 + 3

C_P = 7 μF

Condensateur C₁ et C_P sont connectées en série. La capacité équivalente :

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

L'énergie électrique dans les circuits :

E = ½ CV²

E = ½ (2.1 x 10^-6)(dix²)

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

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1. Quatre condensateurs, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, sont connectés dans SeriesDéterminez la capacité d'un seul élément. condensateur qui aura le même effet que la combinaison.

Connu :

Le condensateur C₁ = 2 μF

Le condensateur C₂ = 1 μF

Le condensateur C₃ = 3 μF

Le condensateur C₃ = 4 μF

Recherché : La capacité équivalente

Solution:

La capacité équivalente :

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

La capacité équivalente de l'ensemble is 0.48 μF.

2. Déterminer la charge du condensateur C₁ si le différence de potentiel jusqu'à XNUMX fois P et Q is 12 Volt…

Connu :

Le condensateur C₁ = 10 μF = 10 x 10^-6 F

Le condensateur C₂ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

Différence de potentiel (V) = 12 Voltage

Recherché : la charge du condensateur C₁ (Q₁)

Solution:

La capacité équivalente :

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

Charge électrique sur le condensateur équivalent :

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

Q = 80 μC

Les condensateurs sont connectés en série de sorte que la charge électrique sur les condensateurs équivalents = charge électrique sur les condensateurs C₁ = charge électrique sur le condensateur C₂.

La charge électrique du condensateur C₁ est 80 μC.

3. Deux condensateurs, C₁ = 2 μF et C₂ = 4 μF, sont connectés en série. Les condensateurs sont chargés. La différence de potentiel aux bornes du condensateur C₁ est de 2 volts. La charge électrique sur le condensateur C₂ est…

Connu :

Ceaucitor C₁ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Ceaucitor C₂ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

La différence de potentiel aux bornes du condensateur C₁ (V₁) = 2 volts

recherché : Charge électrique sur le condensateur C₂.

Solution:

Charge électrique sur le condensateur C₁ :

Q₁ = C₁ V₁ = (2x10^-6)(2) = 4 x 10^-6 C

Q₁ = 4 μC

Les condensateurs sont connectés en série de sorte que la charge électrique sur le condensateur C₁ = charge électrique sur le condensateur C₂.

La charge du condensateur C₂ is 4 μC.

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1. Quatre condensateurs, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ Deux condensateurs de 4 μF sont connectés en parallèle. Déterminez la capacité d'un condensateur unique qui produira le même effet que cette association.

Connu :

Condensateur C₁ = 2 μF

Condensateur C₂ = 1 μF

Condensateur C₃ = 3 μF

Condensateur C₃ = 4 μF

Recherché : La capacité équivalente

Solution:

La capacité équivalente :

C = C₁ + ₂ + ₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF = 9 μF

La capacité équivalente de l'ensemble est de 9 μF.

2. Détermine le charge sur condensateur C₂ si le différence de potentiel entre les points A et B est 9 volts…

Connu :

Ceaucitor C₁ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

Ceaucitor C₂ = 30 μF = 30 x 10^-6 F

Différence potentielle entre les points A et B (V_AB) = 9 volts

recherché : la charge du condensateur C₂ (Q₂)

Solution:

Différence potentielle :

Les condensateurs sont connectés en parallèle de sorte que la différence de potentiel entre A et B (V)_AB) = la différence de potentiel aux bornes du condensateur C₁ (V₁) = la différence de potentiel aux bornes du condensateur C₂ (V₂) = 9 Volts.

Charge électrique sur le condensateur C₂ :

Q₂ = C₂ V₂ = (30x10^-6)(9) = 270 x 10^-6 C

Q₂ = 270 μC

La charge électrique du condensateur C₂ is 270 μC.

3. Trois objectifs condensateurs, C₁ = 4 μF, C₂ = 2 μF, C₃ Deux condensateurs de capacité 3 μF sont connectés en parallèle. Ils sont chargés. La différence de potentiel aux bornes du condensateur C₂ est de 4 volts. Déterminez

(a) Charge électrique sur le condensateur C₁, C₂ et C₃

(b) Charge électrique sur le condensateur équivalent de l'ensemble

Connu :

Ceaucitor C₁ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Ccondensateur C₂ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Ccondensateur C₃ = 3 μF = 3 x 10^-6 F

Différence de potentiel aux bornes du condensateur C₂ (V₂) = 4 volts

recherché : Charge électrique sur le condensateur C₃ (Q₃)

Solution:

(une) Charge électrique sur le condensateur C₃

La différence de potentiel aux bornes du condensateur C₃ :

Les condensateurs sont connectés en parallèle de sorte que la différence de potentiel sur le condensateur C₃ (V₃) = la différence de potentiel aux bornes des condensateurs C₂ (V₂) = la différence de potentiel aux bornes des condensateurs C₁ (V₁) = la différence de potentiel aux bornes de condensateurs équivalents (V) = 4 volts

Charge électrique sur le condensateur C₁ :

Q₁ = C₁ V₁ = (4x10^-6)(4) = 16 x 10^-6 C

Q₁ = 16 μC

Charge électrique sur le condensateur C₂ :

Q₂ = C₂ V₂ = (2x10^-6)(4) = 8 x 10^-6 C

Q₂ = 8 μC

Charge électrique sur le condensateur C₃ :

Q₃ = C₃ V₃ = (3x10^-6)(4) = 12 x 10^-6 C

Q₃ = 12 μC

(B) Charge électrique sur le condensateur équivalent

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

Q = 16 μC + 8 μC + 12 μC = 36 μC

Solution alternative :

La capacité équivalente :

C = C₁ + ₂ + ₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF = 9 μF

C = 9 x 10^-6 F

La différence de potentiel aux bornes du condensateur équivalent :

V₁ = V₂ = V₃ = V = 4 volts

La charge électrique du condensateur équivalent :

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

Q = 36 μC

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