Rozwiązane problemy z fizyki podstawowej

1. Igazy transakcyjne w zamknięty pojemnik początkowo mają objętość V i nacisk P. Jeśli ciśnienie końcowe wynosi 4P, a objętość jest stała, jaka jest wartość ciśnieniatio początkowej energii kinetycznej z końcową energia kinetyczna.

Znany:

Ciśnienie początkowe (P₁) = P

Końcowe ciśnienie (P₂) = 4P

Objętość początkowa (V₁) = V

Objętość końcowa (V₂) = V

Chciał: Stosunek początkowej energii kinetycznej do końcowej energii kinetycznej (KE₁ :KE₂)

rozwiązanie:

Związek między ciśnieniem (P), objętością (V) i energią kinetyczną (KE) gazy doskonałe :

Stosunek początkowej energii kinetycznej do końcowej energii kinetycznej:

2. Jaka jest średnia energia kinetyczna ruchu translacyjnego cząsteczek gazu doskonałego w temperaturze 57°C?^oC.

Znany:

Temperatura gazu (T) = 57^oC + 273 = 330 kelwinów

Boltzmannstała (k) = 1.38 x 10^-23 Dżul/Kelwin

Chciał: Średnia energia kinetyczna translacyjna

rozwiązanie:

Związek między energią kinetyczną (KE) a temperatura gazu (T):

Średnia energia kinetyczna ruchu translacyjnego:

3. Gaz w 27^oC w zamkniętym pojemniku. Jeżeli energia kinetyczna gazu wzrośnie dwukrotnie w stosunku do początkowej energii kinetycznej, to końcowa temperatura gazu wyniesie…

Znany:

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

Początkowa energia kinetyczna =KE

Końcowa energia kinetyczna = 4 KE

Chciał: Temperatura końcowa (T₂)

rozwiązanie:

4. Gaz doskonały znajduje się w zamkniętym pojemniku, jest podgrzewany do temperatury końcowej średnia prędkość Liczba cząstek gazu wzrasta trzykrotnie w stosunku do początkowej średniej prędkości. Jeśli początkowa temperatura gazu wynosi 27^oC, wówczas końcowa temperatura gazu doskonałego wynosi…

Znany:

Temperatura początkowa = 27^oC + 273 = 300 kelwinów

Prędkość początkowa = v

Prędkość końcowa = 2 V

poszukiwany : Ttemperatura końcowa gazu doskonałego

rozwiązanie:

Ostateczna średnia prędkość = 2 razy początkowa średnia prędkość

5. Trzy mole gazu znajdują się w przestrzeni o objętości 36 litrów. Każda cząsteczka gazu ma energię kinetyczną równą 5 x 10^-21 Dżul. Uniwersalna stała gazowa = 8.315 J/mol·K i stała Boltzmanna = 1.38 x 10^-23 J/K. Jakie jest ciśnienie gazu w pojemniku?

Znany:

Liczba moli (n) = 3 mole

Objętość = 36 litrów = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³

Stała Boltzmanna (k) = 1.38 x 10^-23 J / K

Energia kinetyczna (KE) = 5 x 10^-21 Dżul

Uniwersalna stała gazowa (R) = 8.315 J/mol.K

poszukiwany :Ciśnienie gazu (P)

rozwiązanie:

Oblicz temperaturę korzystając z równania energii kinetycznej gazu.

Oblicz ciśnienie gazu, korzystając z równania prawa gazu doskonałego (w liczbie moli, n):

PV = n RT

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

P (36 x 10^-3) = 6024.22

Ciśnienie gazu wynosi 1.67 x 10⁵ Pascal lub 1.67 atmosfery.

Przeczytaj więcej

1. jagazy transakcyjne w zamknięty pojemnik początkowo mają objętość V i temperatura P. Temperatura końcowa wynosi 5/4T, a temperatura końcowa nacisk wynosi 2P. Jaka jest końcowa objętość gazu?

Znany:

Objętość początkowa (V₁) = V

Temperatura początkowa (T₁) = T

Temperatura końcowa (T₂) = 5/4 T

Ciśnienie początkowe (P₁) = P

Ciśnienie końcowe (P₂) = 2P

Chciał: Objętość końcowa (V₂)

rozwiązanie:

2. Określ objętość 2.00 molaes gazów (gaz doskonały) w warunkach standardowych (STP). STP = Standardowa Temperatura i Ciśnienie.

Znany:

Mole gazu (n) = 2 molees

Temperatura standardowa (T) = 0 ^oC = 0 + 273 = 273 Kelwiny

Ciśnienie standardowe (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa

Uniwersalna stała gazowa (R) = 8.315 dżuli/mole.Kelwin

poszukiwany :Objętość gazów (V)

rozwiązanie:

Równanie Prawo gazu doskonałego (w liczbie moli, n)

Objętość 2 moli gazu wynosi 44.8 litra.

Objętość 1 mola gazu wynosi 45.4 litra / 2 = 22.4 litra.

Objętość 1 mola dowolnego gazu wynosi 22.4 litra.

3. 4 litry gazu tlenowego mają temperaturę 27°C i ciśnienie 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) w zamkniętym pojemniku. Uniwersalna stała gazowa (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1 i liczba Avogadra (N_A) = 6.02 x 10²³ cząsteczki/moleJakie są cząsteczki tlenu w pojemniku?

Znany:

Objętość gazów (V) = 4 litry = 4 dm³ = 4 x 10^-3 m³

Temperatura gazów (T) = 27^oC = 27 + 273 = 300 Kelwiny

Ciśnienie gazów (P) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Uniwersalna stała gazowa (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1

Liczba Avogadra (N_A) = 6.02 x 10²³

poszukiwany :Jakie są cząsteczki gazów tlenowych w pojemniku (N)

rozwiązanie:

W 1 molu tlenu znajduje się 1.93 x 10²³ cząsteczki tlenu.

4. Pojemnik zawierający gaz neonowy (Ne, masa atomowa = 20 u) w standardowej temperaturze i ciśnieniu (STP)) ma objętość 2 m³. Określ masę neonu!

Znany:

Masa atomowa neonu = 20 gramów/mole = 0,02 kg/mole

Temperatura standardowa (T) = 0^oC = 273 Kelwiny

Ciśnienie standardowe (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pascal

Objętość (V) = 2 m³

poszukiwany : masa (M) gazu neonowego

rozwiązanie:

W standardowej temperaturze i ciśnieniu (STP), 1 mole jakichkolwiek gazów, zawiera gaz neonowy, mieć głośność 22.4 litrs = 22.4 dmXNUMX³ = 0.0448 m³.

W objętości 2 m³, jest 44.6 moli neonu.

Względna masa atomowa neonu wynosi 20 gramów/mol.

Oznacza to, że w 1 molu znajduje się 20 gramów, czyli 0.02 kg neonu. Ponieważ w 1 molu znajduje się 0.02 kg neonu, to w 44.6 mola znajduje się 44.6 mola x 0.02 kg/mol = 0.892 kg = 892 gramy neonu.

Przeczytaj więcej

1. Ipoczątkowo gazy transakcyjne mają nacisk P. i temperatura T. Gaz przechodzi przez proces izochoryczny tak, aby ciśnienie końcowe było czterokrotnie wyższe od ciśnienia początkowego. Jaka jest temperatura końcowa gazu?

Znany:

Ciśnienie początkowe (P₁) = P

Ciśnienie końcowe (P₂) = 4P

Temperatura początkowa (T₁) = T

Chciał: Temperatura końcowa (T₂)

rozwiązanie:

Formuła Prawo Gay-Lussaca :

Temperatura końcowa staje się czterokrotnie wyższa od temperatury początkowej.

2. W zamkniętym pojemniku gazy doskonałe mają początkowo temperaturę 27^oC. Jeśli ciśnienie końcowe będzie dwukrotnie wyższe od ciśnienia początkowego, jaka będzie temperatura końcowa?

Znany:

Ciśnienie początkowe (P₁) = P

Ciśnienie końcowe (P₂) = 2P

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

Chciał: Temperatura końcowa (T₂)

rozwiązanie:

3. Opona została napompowana do ciśnienia 2 atm w temperaturze 27°C. Po jeździe temperatura w oponie wzrasta do 47°C. Jakie jest teraz ciśnienie w oponie?

Znany:

Ciśnienie atmosferyczne = 1 atm = 1 x 10⁵ Pa

Początkowe ciśnienie manometryczne = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Początkowe ciśnienie bezwzględne (P₁) = 1 atm + 2 atm = 3 atm = 3 x 10⁵ Pa

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

Temperatura końcowa (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K

Poszukiwany : Ostateczna temperatura wskaźnika

rozwiązanie:

Końcowe ciśnienie manometryczne = końcowe ciśnienie bezwzględne – ciśnienie atmosferyczne

Końcowe ciśnienie manometryczne = 3.2 atm – 1 atm

Końcowe ciśnienie manometryczne = 2.2 atm

Przeczytaj więcej

1. W zamkniętym pojemniku gaz rozszerza się tak, że jego objętość końcowa staje się trzykrotnie większa od objętości początkowej (V = objętość początkowa, T = objętość początkowa). temperatura). Jaka będzie temperatura końcowa?

Znany:

Objętość początkowa (V₁) = V

Objętość końcowa (V₂) = 3V

Temperatura początkowa (T₁) = T

Chciał: Temperatura końcowa (T₂)

rozwiązanie:

Formuła Prawo Charlesa :

Końcowa temperatura gazów staje się trzykrotnie wyższa od temperatury początkowej.

2. jagazy transakcyjne początkowo mają objętość V i temperaturę T. Jeżeli gaz podlega proces izobaryczny tak, że temperatura stanie się 2 razy wyższa od temperatury początkowej, wówczas końcowa objętość gazów będzie wynosić…

Znany:

Objętość początkowa (V₁) = V

Temperatura początkowa (T₁) = T

Temperatura końcowa (T₂) = 2T

Chciał: objętość końcowa (V₂)

rozwiązanie:

Końcowa objętość gazów staje się dwukrotnie większa od objętości początkowej.

3. W zamkniętym pojemniku gazy doskonałe początkowo mają objętość 2 litrów i temperaturę 27^oC. Jeżeli końcowa objętość gazów wyniesie 3 litry, to końcowa temperatura wyniesie…

Znany:

Objętość początkowa (V₁) = 2 litry = 2 dm³ = 2 x 10^-3 m³

Objętość końcowa (V₂) = 3 litry = 3 dm³ = 3 x 10^-3 m³

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

Poszukiwany : Temperatura końcowa (T₂)

rozwiązanie:

Temperatura końcowa wynosi 177 stopni^oC lub 177 + 273 = 450 kelwinów.

Przeczytaj więcej

1. Niektóre gazy doskonałe początkowo mają nacisk P i objętość V. Jeżeli gaz ulega proces izotermiczny tak, że ciśnienie końcowe będzie czterokrotnie większe od ciśnienia początkowego, wówczas objętość końcowa gazu będzie wynosić…

Znany:

Ciśnienie początkowe (P₁) = P

Końcowe ciśnienie (P₂) = 4P

Objętość początkowa (V₁) = V

Chciał: Objętość końcowa (V₂)

rozwiązanie:

Formuła Prawo Boyle'a :

PV = stały

P₁ V₁ = P₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V

Końcowa objętość gazów wynosi ¼ razy większa od objętości początkowej.

2. W zamkniętym pojemniku gaz rozpręża się tak, że finał Tom staje się 2 razy większa objętość od objętości początkowej (V = objętość początkowa, P = ciśnienie początkowe). Końcowe ciśnienie gazów wynosi…

Znany:

Ciśnienie początkowe (P₁) = P

Objętość początkowa (V₁) = V

Objętość końcowa (V₂) = 2V

poszukiwany : Końcowe ciśnienie (P₂)

rozwiązanie:

P₁ V₁ = P₂ V₂

PV = P₂ (2V)

P = P₂ (2)

P₂ = P / 2 = ½ P

Ciśnienie gazu staje się półkrotnie wyższe od ciśnienia początkowego.

3. W zamkniętym pojemniku gazy mają ciśnienie 2 atm i objętość 1 litra. Jeśli ciśnienie gazu spadnie do 4 atm, objętość gazu wzrośnie...

Znany:

Ciśnienie początkowe (P₁) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Końcowe ciśnienie (P₂) = 4 atm = 4 x 10⁵ Pa

Objętość początkowa (V₁) = 1 litr = 1 dm³ = 1 x 10^-3 m³

poszukiwany : Objętość końcowa (V₂)

rozwiązanie:

P₁ V₁ = P₂ V₂

(X 2 10⁵)(1 x 10^-3) = (4 x 10⁵) V₂

(1)(1 x 10^-3) = (2) V₂

X 1 10^-3 = (2) V₂

V₂ = ½ x 10^-3

V₂ = 0.5 x 10^-3 m³ = 0.5 dmXNUMX³ = 0.5 litrs

Przeczytaj więcej

1. Trzy kondensatory, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, są połączone szeregowo i równolegleOkreśl pojemność pojedynczego kondensatora, który będzie miał taki sam efekt jak kombinacja.

Znany:

Kondensator C₁ = 2 μF

Kondensator C₂ = 4 μF

Kondensator C₃ = 4 μF

Poszukiwany : Pojemność równoważna (C)

rozwiązanie:

Kondensator C₂ i C₃ połączone równolegle. Pojemność równoważna:

C_P = C₂ + C.₃ = 4 + 4 = 8 μF

Kondensator C₁ i C_p połączone szeregowo. Pojemność równoważna:

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

C = 8/5 μF

2. Pięć kondensatory C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF, C₅ = 10 μF, są połączone szeregowo i równolegle. Określ pojemność pojedynczego kondensatora, który będzie miał taki sam efekt jak połączenie.

Znany:

Kondensator C₁ = 2 μF

Kondensator C₂ = 4 μF

Kondensator C₃ = 6 μF

Kondensator C₄ = 5 μF

Kondensator C₅ = 10 μF

Poszukiwany : Pojemność równoważna (DO)

rozwiązanie:

Kondensator C₂ i C₃ są połączone równolegle. Pojemność równoważna:

C_P = C₂ + C.₃

C_P = 4 + 6

C_P = 10 μF

Kondensator C₁C_PC₄ i C₅ są połączone szeregowo. Pojemność równoważna:

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. do₁ = 3 μFC₂ = 4 μF i C₃ = 3 μF, są połączone szeregowo i równolegle. Określ energia elektryczna na scalone.

Znany:

Kondensator C₁ = 3 μF

Kondensator C₂ = 4 μF

Kondensator C₃ = 3 μF

Poszukiwany : Pojemność równoważna (DO)

rozwiązanie:

Kondensator C₂ i C₃ są połączone równolegle. Pojemność równoważna:

C_P = C₂ + C.₃

C_P = 4 + 3

C_P = 7 μF

Kondensator C₁ oraz C_P są połączone szeregowo. Pojemność równoważna:

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

Energia elektryczna w obwodach:

E = ½ CV²

E = ½ (X 2.1 10^-6) (12²)

E = ½ (2.1 x 10^-6)(144)

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

E = 151.2 x 10^-6 Dżul

E = 1.5 x 10^-4 Dżul

Przeczytaj więcej

1. Cztery kondensatory, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, są połączone w seria. Określ pojemność pojedynczego kondensator co da taki sam efekt jak kombinacja.

Znany:

Kondensator C₁ = 2 μF

Kondensator C₂ = 1 μF

Kondensator C₃ = 3 μF

Kondensator C₃ = 4 μF

Poszukiwany : Pojemność równoważna

rozwiązanie:

Pojemność równoważna:

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

Równoważna pojemność całej kombinacji is 0.48 μF.

2. Określ ładunek na kondensatorze C₁ Jeśli różnica potencjałów pomiędzy P oraz Q is 12 Wolt…

Znany:

Kondensator C₁ = 10 μF= 1X 0 10^-6 F

Kondensator C₂ = 20 μF= 2X 0 10^-6 F

Różnica potencjałów (V) = 12 Wolt

Poszukiwany : ładunek na kondensatorze C₁ (Q₁)

rozwiązanie:

Pojemność równoważna:

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

Ładunek elektryczny na równoważnym kondensatorze:

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

Q = 80 μC

Kondensatory są połączone szeregowo tak, że ładunek elektryczny na kondensatorach równoważnych = ładunek elektryczny na kondensatorach C₁ = ładunek elektryczny na kondensatorze C₂.

Ładunek elektryczny na kondensatorze C₁ jest 80 μC.

3. Dwa kondensatory, C₁ = 2 μF i C₂ = 4 μF, Są połączone szeregowo. Kondensatory są naładowane. Różnica potencjałów na kondensatorze C₁ wynosi 2 wolty. Ładunek elektryczny na kondensatorze C₂ jest…

Znany:

Cwodacitor C₁ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Cwodacitor C₂ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Różnica potencjałów na kondensatorze C₁ (V₁) = 2 wolty

poszukiwany : Ładunek elektryczny na kondensatorze C₂.

rozwiązanie:

Ładunek elektryczny na kondensatorze C₁ :

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

Q₁ = 4 μC

Kondensatory są połączone szeregowo, aby ładunek elektryczny na kondensatorze był gromadzony C₁ = ładunek elektryczny na kondensatorze C₂.

Ładunek na kondensatorze C₂ is 4 μC.

Przeczytaj więcej

1. Cztery kondensatoryC₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, są połączone równolegle. Określ pojemność pojedynczego kondensatora, który będzie miał taki sam efekt jak połączenie.

Znany:

Kondensator C₁ = 2 μF

Kondensator C₂ = 1 μF

Kondensator C₃ = 3 μF

Kondensator C₃ = 4 μF

Poszukiwany : Pojemność równoważna

rozwiązanie:

Pojemność równoważna:

C = C₁ + C.₂ + C.₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF = 9 μF

Równoważna pojemność całego układu wynosi 9 μF.

2. Określ opłata na kondensatorze C₂ Jeśli różnica potencjałów między punktem A i B jest 9 woltów…

Znany:

Cwodacitor C₁ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

Cwodacitor C₂ = 30 μF = 30 x 10^-6 F

Potencjalna różnica między punktami A oraz B (V_AB) = 9 wolty

poszukiwany : ładunek na kondensatorze C₂ (Q₂)

rozwiązanie:

Różnica potencjałów:

Kondensatory są połączone równolegle tak, że różnica potencjałów między A i B (V_AB) = różnica potencjałów na kondensatorze C₁ (V₁) = różnica potencjałów na kondensatorze C₂ (V₂) = 9 woltów.

Ładunek elektryczny na kondensatorze C₂ :

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

Q₂ = 270 μC

Ładunek elektryczny na kondensatorze C₂ is 270 μC.

3. Trzy kondensatory C₁ = 4 μF, C₂ = 2 μF, C₃ = 3 μF, są połączone równolegle. Kondensatory są naładowane. Różnica potencjałów na kondensatorze C₂ wynosi 4 wolty. Określ

(a) Ładunek elektryczny na kondensatorze C₁C₂ i C₃

(b) Ładunek elektryczny na równoważnym kondensatorze całej kombinacji

Znany:

Cwodacitor 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

Różnica potencjałów na kondensatorze C₂ (V₂) = 4 wolty

poszukiwany : Ładunek elektryczny na kondensatorze C₃ (Q₃)

rozwiązanie:

(A) Ładunek elektryczny na kondensatorze C₃

Różnica potencjałów na kondensatorze C₃ :

Kondensatory są połączone równolegle, tak aby różnica potencjałów na kondensatorze wynosiła C₃ (V₃) = różnica potencjałów na kondensatorze C₂ (V₂) = różnica potencjałów na kondensatorze C₁ (V₁) = różnica potencjałów na kondensatorach równoważnych (V) = 4 woltów

Ładunek elektryczny na kondensatorze C₁ :

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

Q₁ = 16 μC

Ładunek elektryczny na kondensatorze C₂ :

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

Q₂ = 8 μC

Ładunek elektryczny na kondensatorze C₃ :

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

Q₃ = 12 μC

(B) Ładunek elektryczny na równoważnym kondensatorze

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

Q = 16 μC+8 μC+12 μC = 36 μC

Rozwiązanie alternatywne:

Pojemność równoważna:

C=C₁ + C.₂ + C.₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF = 9 μF

C = 9 x 10^-6 F

Różnica potencjałów na kondensatorze równoważnym:

V₁ = V₂ = V₃ = V = 4 wolty

Ładunek elektryczny na równoważnym kondensatorze:

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

Q = 36 μC

Przeczytaj więcej