Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
4) Назовите примеры (из быта и техники) расширения тел при нагревании и сжатия при охлаждении.
5) Какова температура воды зимой на больших глубинах?
6) -Как изменяется плотность .тела при изменении его температуры?
7) Каковы особенности расширения воды?
Вопросы н задачи к главе «Расширение тел при нагревании»
152. Выразить плотность тела при'любой температуре через плотность тела при 0° С
153. Действие каких измерительных приборов основано на CBQfiCTBe расширения тел?
154. Что произойдет с пластинками нз разных металлов,' скрепленными иа, концах между собой, если их нагреть?
155. Какое значение в природе имеет особенность теплового расширения воды?
156. Определить удлинение железного моста длиной 1,8 км прн изменении температуры от самой низкой зимней (—25° С) до самой высокой летией (+35° С) (а = 0,12 • 10 4 град—1).
157. Рельсы железнодорожного пути укладывали, при температуре t = 10° С Длина каждого рельса при этом составляла 12,5 м. Какие зазоры на стыке двух рельсов были оставлены, если расчет производился для максимальной летней температурьГ Ц = +35° С (а = 0,12 ¦ IO-4 град-»)?
158. В листе железа пробито круглое отверстие. Как будет изменяться площадь отверстия при нагревании листа железа? Какова площадь этого отверстия при температуре 500°, если при 0° С радиус отверстия составляет 25 CM (а = 0,000012 град~*)?
117
159. Часы с латунным маятником идут правильно при темпера-
туре 0° С. На сколько отстанут часы за сутки, если температура повысится до 20° С (а = 0,000019 град-*)? к ^
160. Если налить кипяток в стакан, изготовленный из обычного стекла, он часто лопается, а стакан, изготовленный из кварцевого стекла, остается целым. Чем это объясняется?
161. Для определения коэффициента объемного расширения глицерина в сообщающиеся сосуды налили глицерин при температуре
I1 = 20° С, затем один из сосудов нагрели до температуры t3 = 100° С. Определить величину коэффициента объемного расширения глицерина, если высоты уровней в сосудах A1 = 50,5 см и A2 = 52,6 см.
162. Объем стеклянной колбы при 0° С V0 = 500 см3. При этой температуре в колбу до краев налили ¦ ртуть,, а затем нагрели ее до температуры t = 100° С, причем из колбы вытекло V1 = 7,65 см3 ртути. Определить козффициент объемного расширения ртути, если коэффициент линейвого расширения стекла а = 0,000009 ёрад^'К
Глава IX. СВОЙСТВА ГАЗОВ § 51. Законы идеальных газов
В газах, жидкостях и твердых телах внд движения молекул различен. Это объясняется тем, что между молекулами вещества в различном состоянии существуют неодинаковые по величине силы притяжения н отталкивания.
В разреженных газах силами молекулярного притяжения можно пренебречь. Состояние газа характеризуется следующими величинами: массой, давлением, объемом и температурой; эти величины называются параметрами состояния. Обычно рассматривают зависимость между давлением; объемом и температурой при постоянной массе газа. Формулу, связывающую эти величины, называют уравнением состояния ваза. Прежде чем вывести это уравнение, рассмотрим экспериментальные закономерности, относящиеся к случаям, когда при переходе газа нз одного состояния в другое один из параметров поддерживается постоянным.
1. Зависимость давления газа от его объема (при постоянной температуре) описывается законом Бойля — Мариотта: для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объем является величиной постоянной, т. е.
pV = C.
Значение постоянной С зависит от природы газа, его массы, температуры, единиц измерения давления и объема. График зависимости
118
давления дайной массы газа от объема при постоянной температуре представлен на рис. 41; это равнобочная гипербола, называемая изотермой. Процессы, протекающие прн постоянной температуре, называются изотермическими.
Для двух состояний данной массы газа при неизменной температуре выполняется соотношение
P1V1 = P2Vz.
Отсюда можно определить один из неизвестных параметров газа, зная три других.
При давлении, Слизком к атмосфер- f ному, и для разреженных газов закон Бойля — Мариотта выполняется с высокой степенью точности. При высоких давлениях он не применим. Так, уже при давлении в 1000 am наблюдается значительное отклонение от закона Бойля—Мариотта, а при давлении, например, в 15 ООО от объем газа более, чем в 16 раз, превышает тот. объем, который он должен занимать
согласно закону Бойля — Мариотта. q\_______ ______. t
Задача. Сосуд емкостью V1 = 5 л • у
наполнен газом при давлении р — 2 атм. р 4.
Какое количество воды войдет в сосуд, ' ‘
если под водой на глубине А = 40 м в самой низкой части его будет
сделано отверстие (считать, что атмосфарное давление pe = 1 атм)?
Решение. Объем вошедшей в сосуд воды V-V1 — V2. Объем газа V2 в сосуде на глубине А определяется из формулы закона Бойл я—Мариотта;
V
2 Pa ’
где Pa — Давление газа в сосуде на глубине А. Это давление Ps==Po + Pgk где р — плотность воды. Тогда
V2 = 0,002 *ts = 2 л.
Po + pgA
