Probleme rezolvate în fizică de bază

1. Igaze de tranzacționare într-o recipient închis inițial au volumul V și Presiune P. Dacă presiunea finală este 4P și volumul este menținut constant, care este ratio a energiei cinetice inițiale cu cea finală energie kinetică.

Cunoscut:

Presiune inițială (P₁) = P

Presiunea finală (P₂) = 4P

Volumul initial (V₁) = V

Volumul final (V₂) = V

dorit: Raportul dintre energia cinetică inițială și energia cinetică finală (KE₁ :KE₂)

soluţie:

Relația dintre presiunea (P), volumul (V) și energia cinetică (KE) a gaze ideale :

Raportul dintre energia cinetică inițială și energia cinetică finală:

2. Care este energia cinetică medie de translație a moleculelor într-un gaz ideal la 57^oC.

Cunoscut:

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

Boltzmanne constantă (k) = 1.38 x 10^-23 Joule/Kelvin

dorit: Energia cinetică medie de translație

soluţie:

Relația dintre energia cinetică (EC) și temperatură a gazului (T):

Energia cinetică medie de translație:

3. Un gaz la 27^oC într-un recipient închis. Dacă energia cinetică a gazului crește de 2 ori față de energia cinetică inițială, atunci temperatura finală a gazului este...

Cunoscut:

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

Energia cinetică inițială =KE

Energie cinetică finală = 4 KE

dorit: Temperatura finală (T₂)

soluţie:

4. Un gaz ideal se află într-un recipient închis, este încălzit astfel încât este gazul final viteza medie de particule de gaz crește de 3 ori viteza medie inițială. Dacă temperatura inițială a gazului este 27^oC, atunci temperatura finală a gazului ideal este…

Cunoscut:

Temperatura initiala = 27^oC + 273 = 300 Kelvin

Viteza initiala = v

Viteza finală = 2v

Dorit : Ttemperatura finală a gazului ideal

soluţie:

Viteza medie finală = 2x viteza medie inițială

5. Trei moli de gaz se află într-un spațiu cu un volum de 36 de litri. Fiecare moleculă de gaz are o energie cinetică de 5 x 10^-21 Joule. Constanta universală a gazelor = 8.315 J/mol.K și constanta lui Boltzmann = 1.38 x 10^-23 J/K. Care este presiunea gazului în recipient?

Cunoscut:

Numărul de moli (n) = 3 moli

Volum = 36 litri = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³

Constanta lui Boltzmann (k) = 1.38 x 10^-23 J / K

Energia cinetică (KE) = 5 x 10^-21 joule

Constanta universală a gazelor (R) = 8.315 J/mol K

Dorit Presiunea gazului (P)

soluţie:

Calculați temperatura folosind ecuația energiei cinetice a gazului.

Calculați presiunea gazului folosind ecuația legii gazelor ideale (în număr de moli, n):

PV = n RT

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

P (36 x 10)^-3) = 6024.22

Presiunea gazului este de 1.67 x 10⁵ Pascal sau 1.67 atmosfere.

Află mai multe

1. eugaze de tranzacționare într-o recipient închis inițial au volumul V și temperatură Î. Temperatura finală este 5/4T și temperatura finală Presiune este 2P. Care este volumul final al gazului?

Cunoscut:

Volumul inițial (V₁) = V

Temperatura inițială (T₁) = T

Temperatura finală (T₂) = 5/4 T

Presiunea inițială (P₁) = P

Presiunea finală (P₂) = 2P

dorit: Volum final (V₂)

soluţie:

2. Determinați volumul a 2.00 molies de gaze (gaz ideal) la STP. STP = Temperatură și Presiune Standard.

Cunoscut:

Moli de gaz (n) = 2 molies

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

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

Constanta universală a gazelor (R) = 8.315 Jouli/moleKelvin

Dorit Volumul gazelor (V)

soluţie:

Ecuația de Legea gazelor ideale (în numărul de moli, n)

Volumul a 2 moli de gaz este de 44.8 litri.

Volumul unui mol de gaz este de 45.4 litri / 2 = 22.4 litri.

Volumul unui mol din orice gaz este de 22.4 litri.

3. 4 litri de oxigen gazos au o temperatură de 27°C și o presiune de 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) într-un recipient închis. Constanta universală a gazelor (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1 și numărul lui Avogadro (N_A) = 6.02 x 10²³ molecule/moleCare sunt moleculele de oxigen gazos din recipient?

Cunoscut:

Volumul gazelor (V) = 4 litri = 4 dm³ = 4 x 10^-3 m³

Temperatura gazelor (T) = 27^oC = 27 + 273 = 300 grade Kelvin

Presiunea gazelor (P) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Constanta universală a gazelor (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1

Numărul lui Avogadro (N_A) = 6.02 x 10²³

Dorit Care sunt moleculele de oxigen gazos din recipient (N)

soluţie:

Într-un mol de oxigen gazos, există 1.93 x 10²³ molecule de oxigen.

4. Un recipient care conține un gaz neon (Ne, masă atomică = 20 u) la temperatură și presiune standard (STP) are un volum de 2 m³Determinați masa gazului neon!

Cunoscut:

Masa atomică a neonului = 20 grame/mole = 0,02 kg/mole

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

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

Volumul (V) = 2 m³

Dorit : masa (M) de gaz neon

soluţie:

La temperatură și presiune standard (STP), 1 mole a oricăror gaze, include gaz neon, au volum 22.4 litrus = 22.4 dm³ = 0.0448 m³.

În volumul de 2 m³, există 44.6 moli de gaz neon.

Masa atomică relativă a gazului neon este de 20 grame/mol.

Aceasta înseamnă că într-un mol există 20 de grame sau 0.02 kg de gaz neon. Deoarece într-un mol există 0.02 kg de gaz neon, atunci în 44.6 moli există 44.6 moli x 0.02 kg/mol = 0.892 kg = 892 grame de gaz neon.

Află mai multe

1. Igazele tranzacționate au inițial Presiune P și temperatură T. Gazul suferă proces izocor astfel încât presiunea finală să devină de 4 ori presiunea inițială. Care este temperatura finală a gazului?

Cunoscut:

Presiunea inițială (P₁) = P

Presiunea finală (P₂) = 4P

Temperatura inițială (T₁) = T

dorit: Temperatura finală (T₂)

soluţie:

Formula lui legea lui Gay-Lussac :

Temperatura finală devine de 4 ori mai mare decât temperatura inițială.

2. Într-un recipient închis, gazele ideale au inițial o temperatură de 27°F^oC. Dacă Dacă presiunea finală devine de 2 ori presiunea inițială, care este temperatura finală?

Cunoscut:

Presiunea inițială (P₁) = P

Presiunea finală (P₂) = 2P

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

dorit: Temperatura finală (T₂)

soluţie:

3. O anvelopă este umplută la o presiune manometrică de 2 atm la 27°C. După un parcurs cu mașina, temperatura din interiorul anvelopei crește la 47°C. Care este presiunea din interiorul anvelopei acum?

Cunoscut:

Presiunea atmosferică = 1 atm = 1 x 10⁵ Pa

Presiunea manometrică inițială = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Presiunea absolută inițială (P₁) = 1 atm + 2 atm = 3 atm = 3 x 10⁵ Pa

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

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

Căutat: Temperatura finală a indicatorului

soluţie:

Presiunea manometrică finală = presiunea absolută finală – presiunea atmosferică

Presiunea manometrică finală = 3.2 atm – 1 atm

Presiunea manometrică finală = 2.2 atm

Află mai multe

1. Într-un recipient închis, gazul se dilată astfel încât volumul final devine de 3 ori mai mare decât volumul inițial (V = volumul inițial, T = volumul inițial temperatură). Care este temperatura finală?

Cunoscut:

Volumul inițial (V₁) = V

Volum final (V₂) = 3V

Temperatura inițială (T₁) = T

dorit: Temperatura finală (T₂)

soluţie:

Formula lui legea lui Charles :

Temperatura finală a gazelor devine de 3 ori mai mare decât temperatura inițială.

2. eugazele au inițial volumul V și temperatura T. Dacă gazul suferă proces izobar astfel încât temperatura devine de 2 ori mai mare decât temperatura inițială, atunci volumul final al gazelor este...

Cunoscut:

Volumul inițial (V₁) = V

Temperatura inițială (T₁) = T

Temperatura finală (T₂) = 2T

dorit: volum final (V₂)

soluţie:

Volumul final de gaze devine de 2 ori volumul inițial.

3. Într-un recipient închis, gazele ideale au inițial un volum de 2 litri și o temperatură de 27°F.^oC. Dacă volumul final de gaze devine 3 litri, atunci temperatura finală este…

Cunoscut:

Volumul inițial (V₁) = 2 litri = 2 dm³ = 2 x 10^-3 m³

Volum final (V₂) = 3 litri = 3 dm³ = 3 x 10^-3 m³

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

Căutat: Temperatura finală (T₂)

soluţie:

Temperatura finală este de 177 de grade^oC sau 177 + 273 = 450 Kelvin.

Află mai multe

1. Unele gaze ideale au inițial Presiune P și volumul V. Dacă gazul suferă proces izotermic astfel încât presiunea finală devine de 4 ori presiunea inițială, atunci volumul final de gaz este…

Cunoscut:

Presiune inițială (P₁) = P

Presiunea finală (P₂) = 4P

Volumul initial (V₁) = V

dorit: Volumul final (V₂)

soluţie:

Formula lui legea lui Boyle :

PV = constant

P₁ V₁ = P₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V)₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V

Volumul final de gaze este ¼ ori volumul inițial.

2. Într-un recipient închis, gazul se dilată astfel încât final volum devine de 2 ori volumul inițial (V = volum inițial, P = presiune inițială). Presiunea finală a gazelor este…

Cunoscut:

Presiune inițială (P₁) = P

Volumul initial (V₁) = V

Volumul final (V₂) = 2V

Dorit : Presiunea finală (P₂)

soluţie:

P₁ V₁ = P₂ V₂

PV = P₂ (2V)

P = P₂ (2)

P₂ = P / 2 = ½ P

Presiunea gazului devine de jumătate de ori presiunea inițială.

3. Într-un recipient închis, gazele au o presiune de 2 atm și un volum de 1 litru. Dacă presiunea gazului devine 4 atm, atunci volumul gazului devine...

Cunoscut:

Presiune inițială (P₁) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Presiunea finală (P₂) = 4 atm = 4 x 10⁵ Pa

Volumul initial (V₁) = 1 litru = 1 dm²³ = 1 x 10^-3 m³

Dorit : Volumul final (V₂)

soluţie:

P₁ V₁ = P₂ V₂

(2 x 10⁵)(1 x 10^-3) = (4 x 10⁵) V₂

(1)(1 × 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 litris

Află mai multe

1. Trei condensatoare, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, sunt conectate în serie și paralelDeterminați capacitatea unui singur condensator care va avea același efect ca și combinația.

Cunoscut:

Condensator C₁ = 2 μF

Condensator C₂ = 4 μF

Condensator C₃ = 4 μF

Căutat: Capacitatea echivalentă (C)

soluţie:

Condensator C₂ și C₃ conectate în paralel. Capacitatea echivalentă:

C_P = C₂ +C₃ = 4 + 4 = 8 μF

Condensator C₁ și C_p conectate în serie. Capacitatea echivalentă:

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

C = 8/5 μF

2. Cinci condensatoare, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF, C₅ = 10 μF, sunt conectate în serie și paralel. Determinați capacitatea unui singur condensator care va avea același efect ca și combinația.

Cunoscut:

Condensator C₁ = 2 μF

Condensator C₂ = 4 μF

Condensator C₃ = 6 μF

Condensator C₄ = 5 μF

Condensator C₅ = 10 μF

Căutat: Capacitatea echivalentă (C)

soluţie:

Condensator C₂ și C₃ sunt conectate în paralel. Capacitatea echivalentă:

C_P = C₂ +C₃

C_P = 4 + 6

C_P = 10 μF

Condensator C₁, C_P, C₄ și C₅ sunt conectate în serie. Capacitatea echivalentă:

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 și C₃ = 3 μF, sunt conectate în serie și paralel. Determinați energie electrica pe circuite.

Cunoscut:

Condensator C₁ = 3 μF

Condensator C₂ = 4 μF

Condensator C₃ = 3 μF

Căutat: Capacitatea echivalentă (C)

soluţie:

Condensator C₂ și C₃ sunt conectate în paralel. Capacitatea echivalentă:

C_P = C₂ +C₃

C_P = 4 + 3

C_P = 7 μF

Condensator C₁ și C_P sunt conectate în serie. Capacitatea echivalentă:

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

Energia electrică din circuite:

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

Află mai multe

1. Patru condensatoare, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, sunt conectate în serieDeterminați capacitatea unui singur condensatorul care va avea același efect ca și combinația.

Cunoscut:

Condensator C₁ = 2 μF

Condensator C₂ = 1 μF

Condensator C₃ = 3 μF

Condensator C₃ = 4 μF

Căutat: Capacitatea echivalentă

soluţie:

Capacitatea echivalentă:

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

Capacitatea echivalentă a întregii combinații is 0.48 μF.

2. Determinați sarcina condensatorului C₁ dacă diferenta potentiala între P și Q is 12 Volt…

Cunoscut:

Condensator C₁ = 10 μF= 10 x 10^-6 F

Condensator C₂ = 20 μF= 20 x 10^-6 F

Diferența de potențial (V) = 12 Volt

Căutat: sarcina condensatorului C₁ (Q₁)

soluţie:

Capacitatea echivalentă:

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

Incarcare electrica pe condensatorul echivalent:

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

Q = 80 μC

Condensatoarele sunt conectate în serie astfel încât sarcina electrică a condensatoarelor echivalente = sarcina electrică a condensatoarelor C₁ = sarcina electrică pe condensator C₂.

Sarcina electrică de pe condensator C₁ este 80 μC.

3. Două condensatoare, C₁ = 2 μF și C₂ = 4 μF, sunt conectate în serie. Condensatoarele sunt încărcate. Diferența de potențial pe condensatorul C₁ este de 2 volți. Sarcina electrică de pe condensatorul C₂ este…

Cunoscut:

CAPAcitor C₁ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

CAPAcitor C₂ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Diferența de potențial pe condensatoare C₁ (V₁) = 2 volți

Dorit : Sarcina electrică pe condensator C₂.

soluţie:

Sarcina electrică pe condensator C₁ :

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

Q₁ = 4 μC

Condensatoarele sunt conectate în serie astfel încât sarcina electrică pe condensator C₁ = sarcina electrică pe condensator C₂.

Sarcina de pe condensator C₂ is 4 μC.

Află mai multe

1. patru condensatori, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, sunt conectate în paralel. Determinați capacitatea unui singur condensator care va avea același efect ca și combinația.

Cunoscut:

Condensator C₁ = 2 μF

Condensator C₂ = 1 μF

Condensator C₃ = 3 μF

Condensator C₃ = 4 μF

Căutat: Capacitatea echivalentă

soluţie:

Capacitatea echivalentă:

C = C₁ +C₂ +C₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF = 9 μF

Capacitatea echivalentă a întregii combinații este 9 μF.

2. Determinați taxă pe condensator C₂ dacă diferenta potentiala între punctul A și B este 9 volți…

Cunoscut:

CAPAcitor C₁ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

CAPAcitor C₂ = 30 μF = 30 x 10^-6 F

Diferența de potențial dintre puncte A și B (V)_AB) = 9 volți

Dorit : sarcina de pe condensator C₂ (Q₂)

soluţie:

Diferența de potențial:

Condensatoarele sunt conectate în paralel astfel încât diferența de potențial dintre A și B (V_AB) = diferența de potențial pe condensatorul C₁ (V₁) = diferența de potențial pe condensatorul C₂ (V₂) = 9 volți.

Sarcina electrică pe condensator C₂ :

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

Q₂ = 270 μC

Sarcina electrică de pe condensator C₂ is 270 μC.

3. Trei condensatoare, C₁ = 4 μF, C₂ = 2 μF, C₃ = 3 μF, sunt conectate în paralel. Condensatoarele sunt încărcate. Diferența de potențial pe condensatoare C₂ este de 4 volți. Determinați

(a) Sarcina electrică pe condensatorul C₁, C₂ și C₃

(b) Sarcina electrică pe condensatorul echivalent al întregii combinații

Cunoscut:

CAPAcitor C₁ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Ccondensator C₂ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Ccondensator C₃ = 3 μF = 3 x 10^-6 F

Diferența de potențial pe condensator C₂ (V₂) = 4 volți

Dorit : Sarcina electrică pe condensator C₃ (Q₃)

soluţie:

(A) Sarcina electrică pe condensator C₃

Diferența de potențial pe condensatoare C₃ :

Condensatoarele sunt conectate în paralel astfel încât diferența de potențial pe condensator C₃ (V₃) = diferența de potențial pe condensatoare C₂ (V₂) = diferența de potențial pe condensatoare C₁ (V₁) = diferența de potențial pe condensatoare echivalente (V) = 4 volți

Sarcina electrică pe condensator C₁ :

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

Q₁ = 16 μC

Sarcina electrică pe condensator C₂ :

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

Q₂ = 8 μC

Sarcina electrică pe condensator C₃ :

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

Q₃ = 12 μC

(B) Sarcina electrică pe un condensator echivalent

Q = Q₁ + Î₂ + Î₃

Q = 16 μC+8 μC+12 μC = 36 μC

Soluție alternativă:

Capacitatea echivalentă:

C = C₁ +C₂ +C₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF = 9 μF

C = 9x10^-6 F

Diferența de potențial pe condensatorul echivalent:

V₁ = V₂ = V₃ = V = 4 volți

Sarcina electrică a condensatorului echivalent:

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

Q = 36 μC

Află mai multe