Rešene naloge iz osnovne fizike

1. Iposel s plini v zaprta posoda imajo sprva volumen V in tlak P. Če je končni tlak 4P in se prostornina ohranja konstantna, kolikšna je ra?tio začetne kinetične energije s končno kinetična energija.

Znano:

Začetni tlak (P₁) = P

Končni tlak (P₂) = 4P

Začetni volumen (V₁) = V

Končni volumen (V₂) = V

Zaželeno: Razmerje med začetno kinetično energijo in končno kinetično energijo (KE₁ :KE₂)

Rešitev:

Razmerje med tlakom (P), prostornino (V) in kinetično energijo (KE) idealni plini :

Razmerje med začetno kinetično energijo in končno kinetično energijo:

2. Kolikšna je povprečna translacijska kinetična energija molekul v idealnem plinu pri 57^oC.

Znano:

Temperatura plina (T) = 57^oC + 273 = 330 Kelvinov

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

Zaželeno: Povprečna translacijska kinetična energija

Rešitev:

Razmerje med kinetično energijo (KE) in temperatura plina (T):

Povprečna translacijska kinetična energija:

3. Plin pri 27^oC v zaprti posodi. Če se kinetična energija plina poveča za 2-kratnik začetne kinetične energije, je končna temperatura plina ...

Znano:

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

Začetna kinetična energija =KE

Končna kinetična energija = 4 KE

Zaželeno: Končna temperatura (T₂)

Rešitev:

4. Idealni plin je v zaprti posodi, segreva se, tako da je končni povprečna hitrost delcev plina se poveča za 3-kratnik začetne povprečne hitrosti. Če je začetna temperatura plina 27^oC, potem je končna temperatura idealnega plina ...

Znano:

Začetna temperatura = 27^oC + 273 = 300 Kelvinov

Začetna hitrost = v

Končna hitrost = 2v

Wanted : Tkončna temperatura idealnega plina

Rešitev:

Končna povprečna hitrost = 2x začetna povprečna hitrost

5. V prostoru s prostornino 36 litrov so trije moli plina. Vsaka molekula plina ima kinetično energijo 5 x 10^-21 Joule. Univerzalna plinska konstanta = 8.315 J/mol.K in Boltzmannova konstanta = 1.38 x 10^-23 J/K. Kolikšen je tlak plina v posodi.

Znano:

Število molov (n) = 3 moli

Prostornina = 36 litrov = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³

Boltzmannova konstanta (k) = 1.38 x 10^-23 J/K

Kinetična energija (KE) = 5 x 10^-21 Joule

Univerzalna plinska konstanta (R) = 8.315 J/mol·K

Wanted Tlak plina (P)

Rešitev:

Izračunajte temperaturo z uporabo enačbe kinetične energije plina.

Izračunajte tlak plina z uporabo enačbe zakona idealnega plina (v številu molov, n):

PV = n RT

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

P (36 x 10^-3) = 6024.22

Tlak plina je 1.67 x 10⁵ Pascal ali 1.67 atmosfere.

Preberi več

1. jazposel s plini v zaprta posoda imajo sprva volumen V in temperatura V. Končna temperatura je 5/4T in končna tlak je 2P. Kolikšen je končni volumen plina?

Znano:

Začetni volumen (V₁) = V

Začetna temperatura (T₁) = T

Končna temperatura (T₂) = 5/4 T

Začetni tlak (P₁) = P

Končni tlak (P₂) = 2P

Zaželeno: Končni volumen (V₂)

Rešitev:

2. Določite prostornino 2.00 moles plinov (idealni plin) pri standardni temperaturi in tlaku. STP = standardna temperatura in tlak.

Znano:

Moli plina (n) = 2 moles

Standardna temperatura (T) = 0 ^oC = 0 + 273 = 273 Kelvinov

Standardni tlak (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa

Univerzalna plinska konstanta (R) = 8.315 Joulov/mole.Kelvin

Wanted Prostornina plinov (V)

Rešitev:

Enačba Zakon idealnega plina (v številu molov, n)

Prostornina 2 molov plinov je 44.8 litra.

Prostornina 1 mola plinov je 45.4 litra / 2 = 22.4 litra.

Prostornina 1 mola katerega koli plina je 22.4 litra.

3. 4 litre kisikovega plina imajo temperaturo 27 °C in tlak 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) v zaprti posodi. Univerzalna plinska konstanta (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1 in Avogadrovo število (N_A) = 6.02 x 10²³ molekul/moleKatere so molekule kisikovih plinov v posodi?

Znano:

Prostornina plinov (V) = 4 litri = 4 dm³ = 4 x 10^-3 m³

Temperatura plinov (T) = 27^oC = 27 + 273 = 300 Kelvinov

Tlak plinov (P) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Univerzalna plinska konstanta (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1

Avogadrovo število (N_A) = 6.02 x 10²³

Wanted Katere so molekule kisikovih plinov v posodi (N)

Rešitev:

V 1 molu kisikovega plina je 1.93 x 10²³ molekule kisika.

4. Posoda, ki vsebuje neonski plin (Ne, atomska masa = 20 u) pri standardni temperaturi in tlaku (STP) ima prostornino 2 m³Določite maso neonskega plina!

Znano:

Atomska masa neona = 20 gramov/mole = 0,02 kg/mole

Standardna temperatura (T) = 0^oC = 273 Kelvinov

Standardni tlak (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pascal

Prostornina (V) = 2 m³

Wanted : masa (G) neonskega plina

Rešitev:

Pri standardni temperaturi in tlaku (STP), 1 mole vseh plinov, vključujejo neonski plin, imeti glasnost 22.4 liters = 22.4 dm³ = 0.0448 m³.

V prostornini 2 m³, obstaja 44.6 molov neonskega plina.

Relativna atomska masa neonskega plina je 20 gramov/mol.

To pomeni, da je v 1 molu 20 gramov ali 0.02 kg neonskega plina. Ker je v 1 molu 0.02 kg neonskega plina, potem je v 44.6 molu 44.6 molov x 0.02 kg/mol = 0.892 kg = 892 gramov neonskega plina.

Preberi več

1. Iplini iz pogodb imajo sprva tlak P in temperatura T. Plin prehaja skozi izohorični proces tako da končni tlak postane 4-krat večji od začetnega tlaka. Kakšna je končna temperatura plina?

Znano:

Začetni tlak (P₁) = P

Končni tlak (P₂) = 4P

Začetna temperatura (T₁) = T

Zaželeno: Končna temperatura (T₂)

Rešitev:

Formula Gay-Lussacov zakon :

Končna temperatura postane štirikrat višja od začetne temperature.

2. V zaprti posodi imajo idealni plini na začetku temperaturo 27^oC. Če končni tlak postane 2-kratnik začetnega tlaka, kakšna je končna temperatura?

Znano:

Začetni tlak (P₁) = P

Končni tlak (P₂) = 2P

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

Zaželeno: Končna temperatura (T₂)

Rešitev:

3. Pnevmatika je napolnjena do manometerskega tlaka 2 atm pri 27 °C. Po vožnji se temperatura v pnevmatiki dvigne na 47 °C. Kolikšen je zdaj tlak v pnevmatiki?

Znano:

Atmosferski tlak = 1 atm = 1 x 10⁵ Pa

Začetni manometer = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Začetni absolutni tlak (P₁) = 1 atm + 2 atm = 3 atm = 3 x 10⁵ Pa

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

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

Išče se: Končna temperatura merilnika

Rešitev:

Končni manometer = končni absolutni tlak – atmosferski tlak

Končni manometer = 3.2 atm – 1 atm

Končni manometer = 2.2 atm

Preberi več

1. V zaprti posodi se plin razširi tako, da končni volumen postane 3-krat večji od začetnega volumna (V = začetni volumen, T = začetni volumen temperatura). Kakšna je končna temperatura?

Znano:

Začetni volumen (V₁) = V

Končni volumen (V₂) = 3V

Začetna temperatura (T₁) = T

Zaželeno: Končna temperatura (T₂)

Rešitev:

Formula Charlesov zakon :

Končna temperatura plinov postane trikrat višja od začetne temperature.

2. jazPlini imajo na začetku prostornino V in temperaturo T. Če plin prestane izobarični proces tako da temperatura postane dvakrat večja od začetne temperature, potem je končni volumen plinov ...

Znano:

Začetni volumen (V₁) = V

Začetna temperatura (T₁) = T

Končna temperatura (T₂) = 2T

Zaželeno: končni volumen (V₂)

Rešitev:

Končni volumen plinov se dvakrat poveča začetno prostornino.

3. V zaprti posodi imajo idealni plini na začetku prostornino 2 litra in temperaturo 27^oC. Če končna prostornina plinov doseže 3 litre, je končna temperatura ...

Znano:

Začetni volumen (V₁) = 2 litra = 2 dm³ = 2 x 10^-3 m³

Končni volumen (V₂) = 3 litra = 3 dm³ = 3 x 10^-3 m³

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

Išče se: Končna temperatura (T₂)

Rešitev:

Končna temperatura je 177^oC ali 177 + 273 = 450 Kelvinov.

Preberi več

1. Nekateri idealni plini imajo sprva tlak P in prostornina V. Če plin prehaja skozi izotermni postopek tako da končni tlak postane 4-krat večji od začetnega tlaka, potem je končna prostornina plina ...

Znano:

Začetni tlak (P₁) = P

Končni tlak (P₂) = 4P

Začetni volumen (V₁) = V

Zaželeno: Končni volumen (V₂)

Rešitev:

Formula Boyleov zakon :

PV = stalna

P₁ V₁ = P₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V)₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V

Končna količina plinov je ¼ kratnik začetne prostornine.

2. V zaprti posodi se plin razširi tako, da končna Obseg postane 2-kratnik začetne prostornine (V = začetna prostornina, P = začetni tlak). Končni tlak plinov je ...

Znano:

Začetni tlak (P₁) = P

Začetni volumen (V₁) = V

Končni volumen (V₂) = 2V

Wanted : Končni tlak (P₂)

Rešitev:

P₁ V₁ = P₂ V₂

PV = P₂ (2V)

P = P₂ (2)

P₂ = P / 2 = ½ P

Tlak plina postane pol-kratnik začetnega tlaka.

3. V zaprti posodi imajo plini tlak 2 atm in prostornino 1 liter. Če tlak plina postane 4 atm, potem prostornina plina postane ...

Znano:

Začetni tlak (P₁) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Končni tlak (P₂) = 4 atm = 4 x 10⁵ Pa

Začetni volumen (V₁) = 1 litrov = 1 dm³ = 1 x 10^-3 m³

Wanted : Končni volumen (V₂)

Rešitev:

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 dm³ = 0.5 litras

Preberi več

1. Trije kondenzatorji, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, so zaporedno in vzporedno vezaniDoločite kapacitivnost enega samega kondenzatorja, ki bo imel enak učinek kot kombinacija.

Znano:

Kondenzator C₁ = 2 μF

Kondenzator C₂ = 4 μF

Kondenzator C₃ = 4 μF

Išče se: Ekvivalentna kapacitivnost (C)

Rešitev:

Kondenzator C₂ in C₃ vzporedno vezani. Ekvivalentna kapacitivnost:

C_P = C₂ + C₃ = 4 + 4 = 8 μF

Kondenzator C₁ in C_p zaporedno vezani. Ekvivalentna kapacitivnost:

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

C = 8/5 μF

2. Pet kondenzatorji, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF, C₅ = 10 μF, so vezani zaporedno in vzporedno. Določite kapacitivnost enega samega kondenzatorja, ki bo imel enak učinek kot kombinacija.

Znano:

Kondenzator C₁ = 2 μF

Kondenzator C₂ = 4 μF

Kondenzator C₃ = 6 μF

Kondenzator C₄ = 5 μF

Kondenzator C₅ = 10 μF

Išče se: Ekvivalentna kapacitivnost (C)

Rešitev:

Kondenzator C₂ in C₃ so vezani vzporedno. Ekvivalentna kapacitivnost:

C_P = C₂ + C₃

C_P = 4 + 6

C_P = 10 μF

Kondenzator C₁, C_P, C₄ in C₅ so vezani zaporedno. Ekvivalentna kapacitivnost:

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 in C₃ = 3 μF, so vezani zaporedno in vzporedno. Določite električna energija o vezja.

Znano:

Kondenzator C₁ = 3 μF

Kondenzator C₂ = 4 μF

Kondenzator C₃ = 3 μF

Išče se: Ekvivalentna kapacitivnost (C)

Rešitev:

Kondenzator C₂ in C₃ so vezani vzporedno. Ekvivalentna kapacitivnost:

C_P = C₂ + C₃

C_P = 4 + 3

C_P = 7 μF

Kondenzator C₁ in C_P so vezani zaporedno. Ekvivalentna kapacitivnost:

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

Električna energija na tokokrogih:

E = ½ CV²

E = ½ (X 2.1 10^-6)(12²)

E = ½ (2.1 × 10^-6)(144)

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

E = 151.2 x 10^-6 Joule

E = 1.5 x 10^-4 Joule

Preberi več

1. Štirje kondenzatorji, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, so priključeni v seriesDoločite kapacitivnost enega samega kondenzator kar bo imelo enak učinek kot kombinacija.

Znano:

Kondenzator C₁ = 2 μF

Kondenzator C₂ = 1 μF

Kondenzator C₃ = 3 μF

Kondenzator C₃ = 4 μF

Išče se: Ekvivalentna kapacitivnost

Rešitev:

Ekvivalentna kapacitivnost:

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

Ekvivalentna kapacitivnost celotne kombinacije is 0.48 μF.

2. Določite naboj na kondenzatorju C₁ če potencialna razlika med P in Q is 12 Volt…

Znano:

Kondenzator C₁ = 10 μF= 1X 0 10^-6 F

Kondenzator C₂ = 20 μF= 2X 0 10^-6 F

Potencialna razlika (V) = 12 Volt

Išče se: naboj na kondenzatorju C₁ (Q₁)

Rešitev:

Ekvivalentna kapacitivnost:

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

Električni naboj na ekvivalentnem kondenzatorju:

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

Q = 80 μC

Kondenzatorji so vezani zaporedno tako da je električni naboj na ekvivalentnih kondenzatorjih = električni naboj na kondenzatorjih C₁ = električni naboj na kondenzatorju C₂.

Električni naboj na kondenzatorju C₁ je 80 μC.

3. Dva kondenzatorja, C₁ = 2 μF in C₂ = 4 μF, so vezani zaporedno. Kondenzatorji so napolnjeni. Potencialna razlika na kondenzatorju C₁ je 2 volta. Električni naboj na kondenzatorju C₂ je ...

Znano:

CVodacitor C₁ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

CVodacitor C₂ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Potencialna razlika na kondenzatorju C₁ (V₁) = 2 voltov

Wanted : Električni naboj na kondenzatorju C₂.

Rešitev:

Električni naboj na kondenzatorju C₁ :

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

Q₁ = 4 μC

Kondenzatorji so vezani zaporedno, tako da se na njih tvori električni naboj. C₁ = električni naboj na kondenzatorju C₂.

Naboj na kondenzatorju C₂ is 4 μC.

Preberi več

1. Štiri kondenzatorji, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, so vezani vzporedno. Določite kapacitivnost enega samega kondenzatorja, ki bo imel enak učinek kot kombinacija.

Znano:

Kondenzator C₁ = 2 μF

Kondenzator C₂ = 1 μF

Kondenzator C₃ = 3 μF

Kondenzator C₃ = 4 μF

Išče se: Ekvivalentna kapacitivnost

Rešitev:

Ekvivalentna kapacitivnost:

C = C₁ + C₂ + C₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF=9 μF

Ekvivalentna kapacitivnost celotne kombinacije je 9 μF.

2. Določite naboj na kondenzatorju C₂ če potencialna razlika med točko A in B je 9 voltov…

Znano:

CVodacitor C₁ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

CVodacitor C₂ = 30 μF = 30 x 10^-6 F

Potencialna razlika med točkami A in B (V_AB) = 9 voltov

Wanted : naboj na kondenzatorju C₂ (Q₂)

Rešitev:

Potencialna razlika:

Kondenzatorji so vezani vzporedno tako da je potencialna razlika med A in B (V_AB) = potencialna razlika na kondenzatorju C₁ (V₁) = potencialna razlika na kondenzatorju C₂ (V₂) = 9 voltov.

Električni naboj na kondenzatorju C₂ :

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

Q₂ = 270 μC

Električni naboj na kondenzatorju C₂ is 270 μC.

3. Tri kondenzatorji, C₁ = 4 μF, C₂ = 2 μF, C₃ = 3 μF, so vezani vzporedno. Kondenzatorji so napolnjeni. Potencialna razlika na kondenzatorju C₂ je 4 volti. Določite

(a) Električni naboj na kondenzatorju C₁, C₂ in C₃

(b) Električni naboj na ekvivalentnem kondenzatorju celotne kombinacije

Znano:

CVodacitor C₁ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Ckondenzator C₂ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Ckondenzator C₃ = 3 μF = 3 x 10^-6 F

Potencialna razlika na kondenzatorju C₂ (V₂) = 4 voltov

Wanted : Električni naboj na kondenzatorju C₃ (Q₃)

Rešitev:

(A) Električni naboj na kondenzatorju C₃

Potencialna razlika na kondenzatorju C₃ :

Kondenzatorji so vezani vzporedno, tako da je potencialna razlika na kondenzatorju C₃ (V₃) = potencialna razlika na kondenzatorju C₂ (V₂) = potencialna razlika na kondenzatorju C₁ (V₁) = potencialna razlika na ekvivalentnem kondenzatorju (V) = 4 volti

Električni naboj na kondenzatorju C₁ :

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

Q₁ = 16 μC

Električni naboj na kondenzatorju C₂ :

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

Q₂ = 8 μC

Električni naboj na kondenzatorju C₃ :

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

Q₃ = 12 μC

(B) Električni naboj na ekvivalentnem kondenzatorju

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

Q = 16 μC + 8 μC + 12 μC = 36 μC

Alternativna rešitev:

Ekvivalentna kapacitivnost:

C = C₁ + C₂ + C₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF=9 μF

C = 9 x 10^-6 F

Potencialna razlika na ekvivalentnem kondenzatorju:

V₁ = V₂ = V₃ = V = 4 volti

Električni naboj na ekvivalentnem kondenzatorju:

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

Q = 36 μC

Preberi več