Geléist Problemer an der Basisphysik

1. IGasen an engem zougemaach Container ufanks hunn Volumen V an Drock P. Wann den Enddrock 4P ass an de Volumen konstant gehale gëtt, wat ass dann de ratio vun der initialer kinetescher Energie mat der finaler kinetescher Energie.

Bekannt:

Ufanksdrock (P₁) = P

Finale Drock (P₂) = 4P

Ufank Volumen (V₁) = V

Finale Volumen (V₂) = V

Gewënscht: D'Verhältnes vun der initialer kinetescher Energie zu der finaler kinetescher Energie (KE₁ :KE₂)

Léisung:

D'Relatioun tëscht Drock (P), Volumen (V) a kinetischer Energie (KE) vun ideal Gasen :

D'Verhältnes vun der initialer kinetischer Energie zu der finaler kinetischer Energie:

2. Wat ass déi duerchschnëttlech translationell kinetesch Energie vu Molekülen an engem ideale Gas bei 57?^oC.

Bekannt:

Temperatur vum Gas (T) = 57^oC + 273 = 330 Kelvin

Boltzmannd'Konstant (k) = 1.38 x 10^-23 Joule/Kelvin

Gewënscht: Déi duerchschnëttlech translationell kinetesch Energie

Léisung:

D'Bezéiung tëscht kinetischer Energie (KE) an der Temperatur vum Gas (T):

Déi duerchschnëttlech translationell kinetesch Energie:

3. E Gas bei 27^oC an engem zouenen Container. Wann d'kinetesch Energie vum Gas ëm dat duebelt Mol vun der initialer kinetischer Energie eropgeet, ass déi endgülteg Temperatur vum Gas also ...

Bekannt:

Ufankstemperatur (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Initial kinetesch Energie =KE

Schlusskinetesch Energie = 4 KE

Gewënscht: Déi lescht Temperatur (T₂)

Léisung:

4. En idealt Gas ass an engem zouenen Behälter, et gëtt erhëtzt, sou datt et endgülteg ass duerchschnëttlech Geschwindegkeet vun de Gaspartikelen erhéicht sech ëm den dräifache vun der initialer Duerchschnëttsgeschwindegkeet. Wann d'Ufankstemperatur vum Gas ass 27^oC, dann ass déi endgülteg Temperatur vum Idealgas ...

Bekannt:

Ufankstemperatur = 27^oC + 273 = 300 Kelvin

Ufanksgeschwindegkeet =v

Finale Geschwindegkeet = 2v

Gewënschte : T.d'Endtemperatur vun engem ideale Gas

Léisung:

Déi lescht Duerchschnëttsgeschwindegkeet = 2x an déi initial Duerchschnëttsgeschwindegkeet

5. Dräi Mol Gas sinn an engem Raum mat engem Volume vun 36 Liter. All Gasmolekül huet eng kinetesch Energie vu 5 x 10^-21 Joule. Universal Gaskonstant = 8.315 J/mol.K an Boltzmann-Konstant = 1.38 x 10^-23 J/K. Wat ass den Gasdrock am Behälter?

Bekannt:

Zuel vun de Moleküllen (n) = 3 Moleküllen

Volumen = 36 Liter = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³

Boltzmanns Konstant (k) = 1.38 x 10^-23 J/K dir

Kinetesch Energie (KE) = 5 x 10^-21 Joule

Universal Gaskonstant (R) = 8.315 J/mol.K

Gewënschte Gasdrock (P)

Léisung:

Berechent d'Temperatur mat Hëllef vun der Equatioun vun der kinetescher Energie vum Gas.

Berechent den Gasdrock mat der Equatioun vum ideale Gasgesetz (an der Unzuel vu Mol, n):

PV = n RT

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

P (36 x 10^-3) = 6024.22

Den Gasdrock ass 1.67 x 10⁵ Pascal oder 1.67 Atmosphären.

méi liesen

1. EchGasen an engem zougemaach Container ufanks hunn Volumen V an Temperatur Q. Déi final Temperatur ass 5/4T an déi final Drock ass 2P. Wat ass den Endvolumen vum Gas?

Bekannt:

Ufanksvolumen (V₁) = V

Ufankstemperatur (T₁) = T

Endtemperatur (T₂) = 5/4 T

Ufanksdrock (P₁) = P

Enddrock (P₂) = 2P

Gewënscht: Schlussvolumen (V₂)

Léisung:

2. Bestëmmt de Volume vun 2.00 moles vu Gasen (ideal Gas) bei STP. STP = Standardtemperatur an -drock.

Bekannt:

Mol Gas (n) = 2 moles

Standardtemperatur (T) = 0 ^oC = 0 + 273 = 273 Kelvin

Standarddrock (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa

Universal Gaskonstant (R) = 8.315 Joule/moleKelvin

Gewënschte Volumen vun de Gasen (V)

Léisung:

Equatioun vun Idealt Gasgesetz (an der Zuel vu Moles, n)

De Volume vun 2 Mol Gas ass 44.8 Liter.

De Volumen vun 1 Mol Gas ass 45.4 Liter / 2 = 22.4 Liter.

De Volumen vun 1 Mol vun all Gas ass 22.4 Liter.

3. 4 Liter Sauerstoffgas hunn eng Temperatur vun 27°C an en Drock vun 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) an engem zouenen Behälter. Universal Gaskonstant (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1 an d'Zuel vum Avogadro (N_A) = 6.02 x 10²³ Molekülen/MoleWat sinn d'Moleküle vu Sauerstoffgaser am Behälter?

Bekannt:

Gasvolumen (V) = 4 Liter = 4 dm³ = 4 x 10^-3 m³

Temperatur vun de Gasen (T) = 27^oC = 27 + 273 = 300 Kelvin

Gasdrock (P) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Universal Gaskonstant (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1

Avogadro seng Zuel (N_A) = 6.02 x 10²³

Gewënschte Wat sinn d'Moleküle vu Sauerstoffgaser am Behälter (N)?

Léisung:

An 1 Mol Sauerstoffgas sinn 1.93 x 10²³ Sauerstoffmoleküle.

4. E Behälter mat engem Neongas (Ne, Atommass = 20 u) bei Standardtemperatur an -drock (STP)) huet e Volumen vun 2 m³Bestëmmt d'Mass vum Neongas!

Bekannt:

Atommass vum Neon = 20 Gramm/Mole = 0,02 kg/mole

Standard Temperatur (T) = 0^oC = 273 Kelvin

Standard Drock (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pascal

Volumen (V) = 2 m³

Gewënschte : Mass (m) vum Neongas

Léisung:

Bei Standardtemperatur an Drock (STP), 1 Mole vun iergendenger Gas, Neongas enthalen, hunn Volumen 22.4 Liters = 22.4 dm³ = 0.0448m³.

Am Volume vun 2 m³, Et ginn 44.6 Mol Neongas.

Déi relativ Atommass vum Neongas ass 20 Gramm/Mol.

Dëst bedeit, datt an 1 Mol 20 Gramm oder 0.02 kg Neongas sinn. Well an 1 Mol 0.02 kg Neongas sinn, dann sinn an 44.6 Mol 44.6 Mol x 0.02 kg/Mol = 0.892 kg = 892 Gramm Neongas.

méi liesen

1. IDeal Gasen hunn ufanks Drock P an Temperatur T. De Gas ënnergeet den isochoresche Prozess sou datt den Enddrock 4 Mol méi héich ass wéi den Ufanksdrock. Wat ass déi Endtemperatur vum Gas?

Bekannt:

Ufanksdrock (P₁) = P

Enddrock (P₂) = 4P

Ufankstemperatur (T₁) = T

Gewënscht: Endtemperatur (T₂)

Léisung:

D'Formel vun Gay-Lussac säi Gesetz :

Déi final Temperatur gëtt 4 Mol sou héich wéi déi initial Temperatur.

2. An engem zouenen Behälter hunn ideal Gase ufanks eng Temperatur vun 27^oC. Wann Den Enddrock gëtt duebel sou héich wéi den Ufanksdrock, wat ass déi Endtemperatur?

Bekannt:

Ufanksdrock (P₁) = P

Enddrock (P₂) = 2P

Ufankstemperatur (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Gewënscht: Endtemperatur (T₂)

Léisung:

3. E Pneu gëtt mat engem Manometerdrock vun 2 atm bei 27°C gefëllt. No enger Fuer klëmmt d'Temperatur am Pneu op 47°C. Wéi héich ass den Drock am Pneu elo?

Bekannt:

Den Atmosphärendrock = 1 atm = 1 x 10⁵ Pa

Den initialen Iwwerdrock = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Den initialen absoluten Drock (P₁) = 1 atm + 2 atm = 3 atm = 3 x 10⁵ Pa

Déi initial Temperatur (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Déi final Temperatur (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K

Gesicht: Déi lescht Temperatur vum Miessinstrument

Léisung:

Den endgültege Moossdrock = endgültege absoluten Drock – Atmosphärendrock

Den endgültege Moossdrock = 3.2 atm – 1 atm

Den endgültege Moossdrock = 2.2 atm

méi liesen

1. An engem zouenen Behälter dehnt sech de Gas aus, sou datt de Schlussvolumen dräimol sou grouss ass wéi den initialen Volumen (V = initialen Volumen, T = initialen Volumen). Temperatur). Wat ass déi endgülteg Temperatur?

Bekannt:

Ufanksvolumen (V₁) = V

Schlussvolumen (V₂) = 3V

Ufankstemperatur (T₁) = T

Gewënscht: Endtemperatur (T₂)

Léisung:

D'Formel vun Charles Gesetz :

Déi final Temperatur vun de Gasen gëtt dräimol sou héich wéi déi initial Temperatur.

2. EchDealgaser hunn ufanks Volumen V an Temperatur T. Wann de Gas dem isobare Prozess sou datt d'Temperatur duebel sou héich ass wéi déi initial Temperatur, dann ass dat endgültegt Volumen vun de Gasen ...

Bekannt:

Ufanksvolumen (V₁) = V

Ufankstemperatur (T₁) = T

Endtemperatur (T₂) = 2T

Gewënscht: Schlussvolumen (V₂)

Léisung:

Dat endlecht Volumen vun de Gaser gëtt duebel sou grouss wéi dat ursprénglecht Volumen.

3. An engem zouenen Behälter hunn ideal Gaser ufanks e Volumen vun 2 Liter an eng Temperatur vun 27^oC. Wann de Schlussvolumen vun de Gasen 3 Liter gëtt, dann ass déi final Temperatur…

Bekannt:

Ufanksvolumen (V₁) = 2 Liter = 2 dm³ = 2 x 10^-3 m³

Schlussvolumen (V₂) = 3 Liter = 3 dm³ = 3 x 10^-3 m³

Ufankstemperatur (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Gesicht: Endtemperatur (T₂)

Léisung:

Déi lescht Temperatur ass 177^oC oder 177 + 273 = 450 Kelvin.

méi liesen

1. E puer ideal Gase hunn ufanks Drock P a Volumen V. Wann de Gas ënnergeet isotherme Prozess sou datt den Enddrock 4 Mol méi héich ass wéi den Ufanksdrock, dann ass dat endlecht Gasvolumen…

Bekannt:

Ufanksdrock (P₁) = P

Finale Drock (P₂) = 4P

Ufank Volumen (V₁) = V

Gewënscht: Finale Volumen (V₂)

Léisung:

D'Formel vun Boyles Gesetz :

PV = stännegem

P₁ V₁ = P dir₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V

De Schlussvolumen vun de Gaser ass ¼ Mol den initialen Volumen.

2. An engem zouenen Behälter dehnt sech de Gas aus, sou datt de Finale Volume Ginn 2-mol den Ufanksvolumen (V = Ufanksvolumen, P = Ufanksdrock). Den endgültege Gasdrock ass ...

Bekannt:

Ufanksdrock (P₁) = P

Ufank Volumen (V₁) = V

Finale Volumen (V₂) = 2V

Gewënschte : Finale Drock (P₂)

Léisung:

P₁ V₁ = P dir₂ V₂

PV = P₂ (2 V)

P = dir P₂ (2)

P₂ = P / 2 = ½ P

Den Gasdrock gëtt d'Halschent vum Ufanksdrock.

3. An engem zouenen Behälter, Gaser mat engem Drock vun 2 atm an engem Volumen vun 1 Liter. Wann de Gasdrock 4 atm gëtt, da gëtt de Gasvolumen...

Bekannt:

Ufanksdrock (P₁) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Finale Drock (P₂) = 4 atm = 4 x 10⁵ Pa

Ufank Volumen (V₁) = 1 Liter = 1 dm³ = 1 x 10^-3 m³

Gewënschte : Finale Volumen (V₂)

Léisung:

P₁ V₁ = P dir₂ 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 = ½x 10^-3

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

méi liesen

1. Dräi Kondensatoren, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, sinn Serie- a parallelverbonneBestëmmt d'Kapazitéit vun engem eenzege Kondensator, deen deeselwechten Effekt wéi d'Kombinatioun huet.

Bekannt:

Kondensator C₁ = 2 μF

Kondensator C₂ = 4 μF

Kondensator C₃ = 4 μF

Gesicht: Déi gläichwäerteg Kapazitéit (C)

Léisung:

Kondensator C₂ a C₃ parallel ugeschloss. Déi gläichwäerteg Kapazitéit:

C_P = C₂ + C.₃ = 4 + 4 = 8 μF

Kondensator C₁ a C_p a Serie geschalt. Déi gläichwäerteg Kapazitéit:

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

C = 8/5 μF

2. Fënnef Kondensatoren, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF, C₅ = 10 μF, sinn a Serie a parallel ugeschloss. Bestëmmt d'Kapazitéit vun engem eenzege Kondensator, deen deeselwechten Effekt wéi d'Kombinatioun huet.

Bekannt:

Kondensator C₁ = 2 μF

Kondensator C₂ = 4 μF

Kondensator C₃ = 6 μF

Kondensator C₄ = 5 μF

Kondensator C₅ = 10 μF

Gesicht: Déi gläichwäerteg Kapazitéit (C)

Léisung:

Kondensator C₂ a C₃ sinn parallel ugeschloss. Déi gläichwäerteg Kapazitéit:

C_P = C₂ + C.₃

C_P = 4+6

C_P = 10 μF

Kondensator C₁, C_P, C₄ a C₅ sinn a Serie verbonnen. Déi gläichwäerteg Kapazitéit:

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 an C₃ = 3 μF, sinn a Serie a parallel ugeschloss. Bestëmmt d' elektresch Energie um Kreesleef.

Bekannt:

Kondensator C₁ = 3 μF

Kondensator C₂ = 4 μF

Kondensator C₃ = 3 μF

Gesicht: Déi gläichwäerteg Kapazitéit (C)

Léisung:

Kondensator C₂ a C₃ sinn parallel ugeschloss. Déi gläichwäerteg Kapazitéit:

C_P = C₂ + C.₃

C_P = 4+ 3

C_P = 7 μF

Kondensator C₁ an C_P sinn a Serie verbonnen. Déi gläichwäerteg Kapazitéit:

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 = 2.1x10^-6 F

Déi elektresch Energie op de Circuiten:

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

méi liesen

1. Véier Kondensatoren, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, sinn ugeschloss an SerieBestëmmt d'Kapazitéit vun enger eenzeger Kondensator dat wäert deeselwechten Effekt hunn wéi d'Kombinatioun.

Bekannt:

Kondensator C₁ = 2 μF

Kondensator C₂ = 1 μF

Kondensator C₃ = 3 μF

Kondensator C₃ = 4 μF

Gesicht: Déi gläichwäerteg Kapazitéit

Léisung:

Déi gläichwäerteg Kapazitéit:

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

Déi gläichwäerteg Kapazitéit vun der ganzer Kombinatioun is 0.48 μF.

2. Bestëmmt d'Ladung um Kondensator C₁ wann dat potenziellen Ënnerscheed tëschent P an Q is 12 Volt…

Bekannt:

Kondensator C₁ = 10 μF = dir 10 x 10^-6 F

Kondensator C₂ = 20 μF = dir 20 x 10^-6 F

Potenzialënnerscheed (V) = 12 Volt

Gesicht: d'Ladung um Kondensator C₁ (Q₁)

Léisung:

Déi gläichwäerteg Kapazitéit:

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

Elektresch Charge um Äquivalentkondensator:

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

Q = 80 μC

Kondensatoren sinn a Serie ugeschloss sou datt elektresch Ladung op den äquivalente Kondensatoren = elektresch Ladung op Kondensatoren C₁ = elektresch Ladung um Kondensator C₂.

Déi elektresch Ladung um Kondensator C₁ ass 80 μC.

3. Zwee Kondensatoren, C₁ = 2 μF an C₂ = 4 μF, sinn a Serie verbonnen. D'Kondensatore sinn gelueden. D'Potenzialdifferenz um Kondensator C₁ ass 2 Volt. Déi elektresch Ladung um Kondensator C₂ ass ...

Bekannt:

Capacitor C₁ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Capacitor C₂ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Potenzialënnerscheed um Kondensator C₁ (V₁) = 2 Volt

Gewënschte : Elektresch Ladung um Kondensator C₂.

Léisung:

Elektresch Ladung um Kondensator C₁ :

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

Q₁ = 4 μC

Kondensatore sinn a Serie ugeschloss, sou datt d'elektresch Ladung um Kondensator C₁ = elektresch Ladung um Kondensator C₂.

D'Ladung um Kondensator C₂ is 4 μC.

méi liesen

1. Uewen capacitors, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, sinn parallel ugeschloss. Bestëmmt d'Kapazitéit vun engem eenzege Kondensator, deen deeselwechten Effekt wéi d'Kombinatioun huet.

Bekannt:

Kondensator C₁ = 2 μF

Kondensator C₂ = 1 μF

Kondensator C₃ = 3 μF

Kondensator C₃ = 4 μF

Gesicht: Déi gläichwäerteg Kapazitéit

Léisung:

Déi gläichwäerteg Kapazitéit:

C = C₁ + C.₂ + C.₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF = 9 dir μF

Déi gläichwäerteg Kapazitéit vun der ganzer Kombinatioun ass 9 μF.

2. Bestëmmt den Vitesse op engem Kondensator C₂ wann dat potenziellen Ënnerscheed tëscht Punkt A a B ass 9 Volt…

Bekannt:

Capacitor C₁ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

Capacitor C₂ = 30 μF = 30 x 10^-6 F

Potenzialënnerscheed tëscht Punkten A an B (V_AB) = 9 Volt

Gewënschte : d'Ladung um Kondensator C₂ (Q₂)

Léisung:

Potenzialënnerscheed:

Kondensatore sinn parallel ugeschloss sou datt d'Potenzialdifferenz tëscht A a B (V_AB) = d'Potenzialdifferenz um Kondensator C₁ (V₁) = d'Potenzialdifferenz um Kondensator C₂ (V₂) = 9 Volt.

Elektresch Ladung um Kondensator C₂ :

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

Q₂ = 270 μC

Déi elektresch Ladung um Kondensator C₂ is 270 μC.

3. Dräi Kondensatoren, C₁ = 4 μF, C₂ = 2 μF, C₃ = 3 μF, sinn parallel ugeschloss. D'Kondensatore sinn gelueden. D'Potenzialdifferenz um Kondensator C₂ ass 4 Volt. Bestëmmt

(a) Elektresch Ladung um Kondensator C₁, C₂ a C₃

(b) Elektresch Ladung um Äquivalentkondensator vun der ganzer Kombinatioun

Bekannt:

Capacitor C₁ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

CKondensator C₂ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

CKondensator C₃ = 3 μF = 3 x 10^-6 F

Potenzialënnerscheed um Kondensator C₂ (V₂) = 4 Volt

Gewënschte : Elektresch Ladung um Kondensator C₃ (Q₃)

Léisung:

(a) Elektresch Ladung um Kondensator C₃

Potenzialënnerscheed um Kondensator C₃ :

Kondensatore sinn parallel ugeschloss, sou datt d'Potenzialdifferenz um Kondensator C₃ (V₃) = d'Potenzialdifferenz um Kondensator C₂ (V₂) = d'Potenzialdifferenz um Kondensator C₁ (V₁) = d'Potenzialdifferenz um Äquivalentkondensator (V) = 4 Volt

Elektresch Ladung um Kondensator C₁ :

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

Q₁ = 16 μC

Elektresch Ladung um Kondensator C₂ :

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

Q₂ = 8 μC

Elektresch Ladung um Kondensator C₃ :

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

Q₃ = 12 μC

(B) Elektresch Ladung op engem Äquivalentkondensator

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

Q = 16 μC+8 μC+12 μC = 36 μC

Alternativ Léisung:

Déi gläichwäerteg Kapazitéit:

C = C₁ + C.₂ + C.₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF = 9 dir μF

C = 9x10^-6 F

D'Potenzialdifferenz um Äquivalentkondensator:

V₁ = V an₂ = V an₃ = V = 4 Volt

Déi elektresch Ladung um Äquivalentkondensator:

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

Q = 36 μC

méi liesen