Problemi risolti di fisica di base

1. Itrattare i gas in un contenitore chiuso inizialmente hanno volume V e pressione P. Se la pressione finale è 4P e il volume viene mantenuto costante, qual è il rapportotio dell'energia cinetica iniziale con la finale energia cinetica.

Conosciuto :

Pressione iniziale (P₁) = P

Pressione finale (P₂) = 4P

Volume iniziale (V₁) = v

Volume finale (V₂) = v

Ricercato: Il rapporto tra l'energia cinetica iniziale e l'energia cinetica finale (KE₁ :KE₂)

soluzione:

La relazione tra pressione (P), volume (V) ed energia cinetica (KE) di gas ideali :

Il rapporto tra l'energia cinetica iniziale e l'energia cinetica finale:

2. Qual è l'energia cinetica traslazionale media delle molecole in un gas ideale a 57^oC.

Conosciuto :

Temperatura del gas (T) = 57^oC + 273 = 330 Kelvin

Boltzmannla costante (k) = 1.38 x 10 ^{all'23 ottobre} Joule/Kelvin

Ricercato: L'energia cinetica traslazionale media

soluzione:

La relazione tra energia cinetica (KE) e l' temperatura del gas (T):

L'energia cinetica traslazionale media:

3. Un gas a 27^oC in un contenitore chiuso. Se l'energia cinetica del gas aumenta di 2 volte l'energia cinetica iniziale, la temperatura finale del gas sarà...

Conosciuto :

Temperatura iniziale (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Energia cinetica iniziale = kE

Energia cinetica finale = 4 KE

Ricercato: La temperatura finale (T₂)

soluzione:

4. Un gas ideale è in un contenitore chiuso, viene riscaldato in modo che sia finale velocità media di particelle di gas aumenta di 3 volte la velocità media iniziale. Se la temperatura iniziale del gas è 27^oC, quindi la temperatura finale del gas ideale è…

Conosciuto :

Temperatura iniziale = 27^oC + 273 = 300 Kelvin

Velocità iniziale = v

Velocità finale = 2V

Ricercato : Tla temperatura finale del gas ideale

soluzione:

La velocità media finale = 2 x la velocità media iniziale

5. In uno spazio di volume pari a 36 litri sono presenti tre moli di gas. Ogni molecola di gas ha un'energia cinetica di 5 x 10 ^{all'21 ottobre} Joule. Costante universale dei gas = 8.315 J/mole.K e costante di Boltzmann = 1.38 x 10 ^{all'23 ottobre} J/K. Qual è la pressione del gas nel contenitore?

Conosciuto :

Numero di moli (n) = 3 moli

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

Costante di Boltzmann (k) = 1.38 x 10 ^{all'23 ottobre} J / K

Energia cinetica (EC) = 5 x 10^-21 Joule

Costante universale dei gas (R) = 8.315 J/mole.K

Ricercato Pressione del gas (P)

soluzione:

Calcola la temperatura utilizzando l'equazione dell'energia cinetica dei gas.

Calcola la pressione del gas utilizzando l'equazione della legge dei gas ideali (in numero di moli, n):

PV = n RT

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

P (36 x 10^-3) = 6024.22

La pressione del gas è 1.67 x 10⁵ Pascal o 1.67 atmosfere.

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1. iotrattare i gas in un contenitore chiuso inizialmente hanno volume V e temperatura D. La temperatura finale è 5/4T e la temperatura finale pressione è 2P. Qual è il volume finale del gas?

Conosciuto :

Volume iniziale (V₁) = v

Temperatura iniziale (T₁) = T

Temperatura finale (T₂) = 5/4 T

Pressione iniziale (P₁) = P

Pressione finale (P₂) = 2P

Ricercato: Volume finale (V₂)

soluzione:

2. Determinare il volume di 2.00 moles di gas (gas ideale) a STP. STP = Temperatura e Pressione Standard.

Conosciuto :

Moli di gas (n) = 2 moles

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

Pressione standard (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa

Costante universale dei gas (R) = 8.315 Joule/moleKelvin

Ricercato : Volume dei gas (V)

soluzione:

Equazione di Legge dei gas ideali (in numero di moli, n)

Il volume di 2 moli di gas è di 44.8 litri.

Il volume di 1 mole di gas è 45.4 litri / 2 = 22.4 litri.

Il volume di 1 mole di qualsiasi gas è di 22.4 litri.

3. 4 litri di gas ossigeno hanno una temperatura di 27°C e una pressione di 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) in un contenitore chiuso. Costante universale dei gas (R) = 8.314 J/mole^-1.K^-1 e il numero di Avogadro (N_A) = 6.02 x 10²³ molecole/molecolaeQuali sono le molecole di ossigeno gassoso presenti nel contenitore?

Conosciuto :

Volume dei gas (V) = 4 litri = 4 dm³³ = 4 x 10^-3 m³

Temperatura dei gas (T) = 27^oC = 27 + 273 = 300 Kelvin

Pressione dei gas (P) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Costante universale dei gas (R) = 8.314 J/mole^-1.K^-1

Numero di Avogadro (N_A) = 6.02 x 10²³

Ricercato Quali sono le molecole di ossigeno gassoso presenti nel contenitore (N)?

soluzione:

In 1 mole di ossigeno gassoso ci sono 1.93 x 10²³ molecole di ossigeno.

4. Un contenitore contenente un gas neon (Ne, massa atomica = 20 u) a temperatura e pressione standard (STP)) ha un volume di 2 m³³Determina la massa del gas neon!

Conosciuto :

Massa atomica del neon = 20 grammi/mole = 0,02 kg/mole

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

Pressione standard (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pascal

Volume (V) = 2 m³

Ricercato : massa (M) di gas neon

soluzione:

A temperatura e pressione standard (STP), 1 mole di qualsiasi gas, includere il gas neon, avere volume 22.4 litros = 22.4 dm³ = 0.0448 m³.

Nel volume di 2 m³, Ci sono 44.6 moli di gas neon.

La massa atomica relativa del gas neon è di 20 grammi/mole.

Ciò significa che in 1 mole ci sono 20 grammi, ovvero 0.02 kg, di gas neon. Poiché in 1 mole ci sono 0.02 kg di gas neon, allora in 44.6 moli ci sono 44.6 moli x 0.02 kg/mole = 0.892 kg = 892 grammi di gas neon.

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1. Igas di scambio inizialmente hanno pressione P e temperatura T. Il gas subisce la processo isocoro in modo che la pressione finale diventi 4 volte la pressione iniziale. Qual è la temperatura finale del gas?

Conosciuto :

Pressione iniziale (P₁) = P

Pressione finale (P₂) = 4P

Temperatura iniziale (T₁) = T

Ricercato: Temperatura finale (T₂)

soluzione:

La formula di Legge di Gay-Lussac :

La temperatura finale diventa 4 volte la temperatura iniziale.

2. In un contenitore chiuso, i gas ideali hanno inizialmente una temperatura di 27^oC. Se La pressione finale raddoppia rispetto alla pressione iniziale. Qual è la temperatura finale?

Conosciuto :

Pressione iniziale (P₁) = P

Pressione finale (P₂) = 2P

Temperatura iniziale (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Ricercato: Temperatura finale (T₂)

soluzione:

3. Uno pneumatico viene gonfiato a una pressione manometrica di 2 atm a 27 °C. Dopo aver guidato, la temperatura all'interno dello pneumatico sale a 47 °C. Qual è ora la pressione all'interno dello pneumatico?

Conosciuto :

La pressione atmosferica = 1 atm = 1 x 10⁵ Pa

La pressione manometrica iniziale = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

La pressione assoluta iniziale (P₁) = 1 atm + 2 atm = 3 atm = 3 x 10⁵ Pa

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

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

Ricercato : La temperatura finale del misuratore

soluzione:

La pressione manometrica finale = pressione assoluta finale – pressione atmosferica

La pressione manometrica finale = 3.2 atm – 1 atm

La pressione manometrica finale è pari a 2.2 atm.

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1. In un contenitore chiuso, il gas si espande in modo che il volume finale diventi 3 volte il volume iniziale (V = volume iniziale, T = volume iniziale temperaturaQual è la temperatura finale?

Conosciuto :

Volume iniziale (V₁) = v

Volume finale (V₂) = 3V

Temperatura iniziale (T₁) = T

Ricercato: Temperatura finale (T₂)

soluzione:

La formula di La legge di Carlo :

La temperatura finale dei gas diventa 3 volte la temperatura iniziale.

2. ioI gas di scarico inizialmente hanno volume V e temperatura T. Se il gas subisce il processo processo isobarico in modo che la temperatura diventi il ​​doppio della temperatura iniziale, quindi il volume finale dei gas è...

Conosciuto :

Volume iniziale (V₁) = v

Temperatura iniziale (T₁) = T

Temperatura finale (T₂) = 2T

Ricercato: volume finale (V₂)

soluzione:

Il volume finale dei gas diventa il doppio del volume iniziale.

3. In un contenitore chiuso, i gas ideali hanno inizialmente un volume di 2 litri e una temperatura di 27^oC. Se il volume finale dei gas diventa 3 litri, allora la temperatura finale è…

Conosciuto :

Volume iniziale (V₁) = 2 litri = 2 dm³ = 2 x 10^-3 m³

Volume finale (V₂) = 3 litri = 3 dm³ = 3 x 10^-3 m³

Temperatura iniziale (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Ricercato : Temperatura finale (T₂)

soluzione:

La temperatura finale è 177^oC o 177 + 273 = 450 Kelvin.

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1. Alcuni gas ideali inizialmente hanno pressione P e volume V. Se il gas subisce processo isotermico in modo che la pressione finale diventi 4 volte la pressione iniziale, quindi il volume finale del gas è…

Conosciuto :

Pressione iniziale (P₁) = P

Pressione finale (P₂) = 4P

Volume iniziale (V₁) = v

Ricercato: Volume finale (V₂)

soluzione:

La formula di legge di Boyle :

PV = costante

P₁ V₁ = P₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V

Il volume finale dei gas è ¼ volte il volume iniziale.

2. In un contenitore chiuso, il gas si espande in modo che finale volume diventa 2 volte il volume iniziale (V = volume iniziale, P = pressione iniziale). La pressione finale dei gas è…

Conosciuto :

Pressione iniziale (P₁) = P

Volume iniziale (V₁) = v

Volume finale (V₂) = 2V

Ricercato : Pressione finale (P₂)

soluzione:

P₁ V₁ = P₂ V₂

PV = P₂ (2V)

P = P₂ (2)

P₂ = P / 2 = ½ P

La pressione del gas diventa pari alla metà della pressione iniziale.

3. In un contenitore chiuso, un gas ha una pressione di 2 atm e un volume di 1 litro. Se la pressione del gas diventa 4 atm, il volume del gas diventa...

Conosciuto :

Pressione iniziale (P₁) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

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

Volume iniziale (V₁) = 1 litri = 1 dm³ = 1 x 10^-3 m³

Ricercato : Volume finale (V₂)

soluzione:

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 litros

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1. Tre condensatori, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, sono collegati in serie e in paralleloDeterminare la capacità di un singolo condensatore che abbia lo stesso effetto della combinazione.

Conosciuto :

Condensatore C₁ = 2 μF

Condensatore C₂ = 4 μF

Condensatore C₃ = 4 μF

Ricercato : La capacità equivalente (C)

soluzione:

Condensatore C₂ e C₃ collegati in parallelo. La capacità equivalente:

C_P = C₂ C +₃ = 4 + 4 = 8 μF

Condensatore C₁ e C_p collegati in serie. La capacità equivalente:

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

C = 8/5 μF

2. Cinque condensatori, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF, C₅ = 10 μF, sono collegati in serie e in parallelo. Determinare la capacità di un singolo condensatore che avrà lo stesso effetto della combinazione.

Conosciuto :

Condensatore C₁ = 2 μF

Condensatore C₂ = 4 μF

Condensatore C₃ = 6 μF

Condensatore C₄ = 5 μF

Condensatore C₅ = 10 μF

Ricercato : La capacità equivalente (C)

soluzione:

Condensatore C₂ e C₃ sono collegati in parallelo. La capacità equivalente:

C_P = C₂ C +₃

C_P = 4 + 6

C_P = 10 μF

Condensatore C₁, C_P, C₄ e C₅ sono collegate in serie. La capacità equivalente:

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 e C₃ = 3 μF, sono collegati in serie e in parallelo. Determinare energia elettrica sul canale circuiti.

Conosciuto :

Condensatore C₁ = 3 μF

Condensatore C₂ = 4 μF

Condensatore C₃ = 3 μF

Ricercato : La capacità equivalente (C)

soluzione:

Condensatore C₂ e C₃ sono collegati in parallelo. La capacità equivalente:

C_P = C₂ C +₃

C_P = 4 + 3

C_P = 7 μF

Condensatore C₁ and C_P sono collegate in serie. La capacità equivalente:

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'energia elettrica nei circuiti:

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

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1. Quattro condensatori, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, sono collegati in serie. Determinare la capacità di un singolo condensatore che avrà lo stesso effetto della combinazione.

Conosciuto :

Condensatore C₁ = 2 μF

Condensatore C₂ = 1 μF

Condensatore C₃ = 3 μF

Condensatore C₃ = 4 μF

Ricercato : La capacità equivalente

soluzione:

La capacità equivalente:

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 capacità equivalente dell'intera combinazione is 0.48 μF.

2. Determinare la carica sul condensatore C₁ se l' differenza di potenziale fra P and Q is 12 Volt…

Conosciuto :

Condensatore C₁ = 10 μF= 10 x 10^-6 F

Condensatore C₂ = 20 μF= 20 x 10^-6 F

Differenza di potenziale (V) = 12 Volt

Ricercato : la carica sul condensatore C₁ (Q₁)

soluzione:

La capacità equivalente:

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

Carica elettrica sul condensatore equivalente:

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

Q = 80 μC

I condensatori sono collegati in serie in modo che la carica elettrica sui condensatori equivalenti = carica elettrica sui condensatori C₁ = carica elettrica sul condensatore C₂.

La carica elettrica sul condensatore C₁ è 80 μC.

3. Due condensatori, C₁ = 2 μF e C₂ = 4 μF, sono collegati in serie. I condensatori sono carichi. La differenza di potenziale sul condensatore C₁ è di 2 Volt. La carica elettrica sul condensatore C₂ è…

Conosciuto :

Cacquaciter C₁ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Cacquaciter C₂ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

La differenza di potenziale sui condensatori C₁ (V₁) = 2 Volt

Ricercato : Carica elettrica sul condensatore C₂.

soluzione:

Carica elettrica sul condensatore C₁ :

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

Q₁ = 4 μC

I condensatori sono collegati in serie in modo che la carica elettrica sul condensatore C₁ = carica elettrica sul condensatore C₂.

La carica sul condensatore C₂ is 4 μC.

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1. quattro condensatori, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, sono collegati in parallelo. Determinare la capacità di un singolo condensatore che avrà lo stesso effetto della combinazione.

Conosciuto :

Condensatore C₁ = 2 μF

Condensatore C₂ = 1 μF

Condensatore C₃ = 3 μF

Condensatore C₃ = 4 μF

Ricercato : La capacità equivalente

soluzione:

La capacità equivalente:

C = C₁ C +₂ C +₃

C = 4 μFA + 2 μFA + 3 μF = 9 μF

La capacità equivalente dell'intera combinazione è 9 μF.

2. Determina il carica sul condensatore C₂ se l' differenza di potenziale tra il punto A e il punto B è 9 Volt…

Conosciuto :

Cacquaciter C₁ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

Cacquaciter C₂ = 30 μF = 30 x 10^-6 F

Differenza potenziale tra i punti A and B (V_AB) = 9 Volt

Ricercato : la carica sul condensatore C₂ (Q₂)

soluzione:

Differenza di potenziale:

I condensatori sono collegati in parallelo in modo che la differenza di potenziale tra A e B (V_AB) = la differenza di potenziale sul condensatore C₁ (V₁) = la differenza di potenziale sul condensatore C₂ (V₂) = 9 Volt.

Carica elettrica sul condensatore C₂ :

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

Q₂ = 270 μC

La carica elettrica sul condensatore C₂ is 270 μC.

3. Tre condensatori, C₁ = 4 μF, C₂ = 2 μF, C₃ = 3 μF, sono collegati in parallelo. I condensatori sono carichi. La differenza di potenziale sui condensatori C₂ è di 4 Volt. Determina

(a) Carica elettrica sul condensatore C₁, C₂ e C₃

(b) Carica elettrica sul condensatore equivalente dell'intera combinazione

Conosciuto :

Cacquaciter C₁ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Ccondensatore C₂ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Ccondensatore C₃ = 3 μF = 3 x 10^-6 F

Differenza di potenziale sul condensatore C₂ (V₂) = 4 Volt

Ricercato : Carica elettrica sul condensatore C₃ (Q₃)

soluzione:

(A) Carica elettrica sul condensatore C₃

La differenza di potenziale sui condensatori C₃ :

I condensatori sono collegati in parallelo in modo che la differenza di potenziale sul condensatore C₃ (V₃) = la differenza di potenziale sul condensatore C₂ (V₂) = la differenza di potenziale sul condensatore C₁ (V₁) = la differenza di potenziale sul condensatore equivalente (V) = 4 Volt

Carica elettrica sul condensatore C₁ :

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

Q₁ = 16 μC

Carica elettrica sul condensatore C₂ :

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

Q₂ = 8 μC

Carica elettrica sul condensatore C₃ :

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

Q₃ = 12 μC

(B) Carica elettrica sul condensatore equivalente

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

Q = 16 μC+8 μC+12 μC = 36 μC

Soluzione alternativa:

La capacità equivalente:

C = C₁ C +₂ C +₃

C = 4 μFA + 2 μFA + 3 μF = 9 μF

C = 9 x 10^-6 F

La differenza di potenziale sul condensatore equivalente:

V₁ = V₂ = V₃ = V = 4 Volt

La carica elettrica sul condensatore equivalente:

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

Q = 36 μC

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