Тема №6444 Ответы к задачам по физике Сахаров (Часть 4)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике Сахаров (Часть 4) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике Сахаров (Часть 4), узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

Ответы в самом низу встроенного документа

О 15— 1. Какова плотность воды в капель­
ке, радиус которой равен 107* см ПРИ * = 4° С?
© 15—2. Из крана вытекает вертикальная
струя воды. Диаметр струи на протяжении
3 см уменьшается с 3 до 2 мм (рис. 15 — 1).
Какой объем воды протекает за 1 сек?

15—3. а) Какую работу надо про­
извести, чтобы выдуть мыльный пу­
зырь диаметром d = 14 см, если процесс
раздувания пузыря изотермический?
б) Чему равно избыточное давление
внутри этого пузыря?
© 15—4. Поверхностное натяжение
на границе вода — масло можно при-
эрг
нять равным о=18 . Какую ра­
боту надо произвести, чтобы каплю
масла с массой т = 1 г раздробить
внутри воды на капельки диаметром d — 2 • 1 0 см, если процесс
г
дробления происходит изотермически? Плотность масла£>=0,9
СМ-‘
® 15—5. На двух одинаковых воронках выдуты два мыль­
ных пузыря. Кран К закрыт (рИс. 15—2).
а) Показать, что при одинаковых диаметрах пузырей имеет
место равновесие, причем это равновесие является устойчи­
вым в случае, если каждый из пузырей имеет форму полусфе­
ры или меньше ее, и неустойчивым, если пузыри имеют фор­
му большей части сферы.
б) Пусть диаметры отверстий воронок равны 4 см, и на
них выдуты пузыри с диаметрами по 5 см. Воздух из одного
пузыря будет перетекать в другой пузырь, пока радиусы кри­
визны пузырей не сделаются снова равными. Принимая, что
плотность воздуха при перетекании из одного пузыря в другой
не меняется, определить диаметр большего пузыря.

0 15—6. Капля воды равномерно падает в воздухе. На
сколько радиус кривизны в нижней точке ее поверхности отли­
чается от радиуса кривизны в верхней точке ее поверхности, если
расстояние между этими точками равно d = 2 мм?
О 15—7. В проволочное сито, все проволочки которого по­
крыты тонким слоем парафина, можно налить воду. Каким обра­
зом удерживается вода в сите? Почему сито протекает, если кос­
нуться его снизу пальцем?
© 15— 8. Круглая стеклянная пластинка прикасается к воде
(рис. 15—3). Ее тянут кверху посредством пружины L.
а) Нарисовать несколько последовательных форм поверхно­
сти воды, получающихся при движении пластинки вверх. В ка­
80
кой момент пружинка натянута в наибольшей мере? Что проис­
ходит, если движение пластинки вверх продолжается после это­
го момента?
б) Принимая для простоты расчета, что радиус кривизны R
(рис. 15—3) на высоте—равен—, и пренебрегая второй кривиз-
2 2
ной боковой поверхности воды под пластинкой, рассчитать силу,
с которой натянута пружинка L при отрыве от воды пластинки
с площадью сечения 5 = 20 см2.
0 15—9. Капиллярная трубка А (рис. 15—4) соединена ре­
зиновой трубкой В с широкой трубкой С. Трубку С медленно
поднимают вверх, причем жидкость в трубке А доходит до верх­
него края, а затем выливается.
а) Нарисовать несколько последовательных положений уров­
ня жидкости в трубке Л при подъеме трубки С (в случаях сма­
чивания и несмачивания). В какой момент разность уровней в
трубках С и Л будет наиболее велика?
б) Какова наибольшая разность уровней воды в трубках Л
и С, если трубки стеклянные и если наружный диаметр трубки
Л равен 0,7 мм.
в) Произвести тот же расчет для ртути, если диаметр внут­
реннего канала трубки Л равен 0,55 мм.
© 15— 10. Сквозь стеклянный капилляр, погруженный в жид­
кость, продувается воздух.
а) Нарисовать несколько последовательных положений уров­
ня в капилляре и образования пузырька (в случаях смачивания и
несмачивания). В какой момент давление в капилляре наи­
большее?
б) Вычислить разницу между наибольшим давлением в капил­
ляре и давлением атмосферы в случае, если внутренний канад ка­
пилляра имеет диаметр dt = 0,8 мм; жидкость — скипидар, сма­
чивающий стекло; глубина погружения капилляра h t — 5 см.
в) Провести тот же расчет для ртути (не смачивает стекло):

Внешний диаметр капилляра d2 = 1,2 мм. Глу­
бина погружения капилляра в ртуть h2 = 2 см.
О 15— 11. В спирт опущена на ничтожную
глубину трубка с диаметром внутреннего кана­
л а ^ = 0 , 5 мм. Каков вес Р вошедшего в нее
спирта?
О 15— 12. Стеклянная трубка имеет форму,
показанную на рисунке 15—5. Длина каждого
звена 10 см, а внутренний радиус в самой узкой
части равен 0,1 мм. Трубку опускают в вер­
тикальном положении в сосуд с водой, а затем
медленно, без толчков, поднимают. Как будет
перемещаться уровень воды в трубке?
О 15— 13. Две стеклянные трубки, внутрен­
ние диаметры которых равны 0,2 мм и 0,3 мм, соединены внизу
резиновой трубкой и заполнены водой. При каком условии
уровень воды в трубках одинаков?
© 15— 14. В стеклянный капилляр с внутренним каналом
диаметров dt = 2 мм вставлена стеклянная палочка диамет­
ром d2 = 1,5 мм так, что просвет в канале всюду одинаков. Опре­
делить высоту капиллярного поднятия воды в канале.
О 15— 15. Когда жидкость поднимается по капиллярной
трубке на высоту h, то сила поверхностного натяжения F — 2лта
производит работу Fh = ------. Между тем потенциальная энер-
D g
гия столбика жидкости равна m 2hDg ■ — = - ^ — (nr2hDg вес
поднятой h
жидкости;—— высота ее центра тяжести). Следо­
вательно, приращение потенциальной энергии равно половине
работы капиллярной силы. На что истрачена другая половина?
© 15— 16. Внутри горизонтальной трубки, наружный и
внутренний диаметры которой равны 2,5 мм и 0,3 мм, нахо­
дится столбик воды. Трубку приводят в вертикаль­
ное положение, причем часть воды нависает снизу
в виде капельки, которую можно принять за сег­
мент сферы с диаметром 3 мм (рис. 15—6). Ка­
кова длина столбика воды при горизонтальном по­
ложении трубки? (При решении принять во
внимание примечание к задаче 15—5.)
О 15— 17. Стеклянная капиллярная трубка, диа­
метр внутреннего канала которой d = 0,2 мм, а дли­
на ha — 20 см, опускается в вертикальном положе­
нии в воду. Верхний конец трубки запаян. Какой
отрезок х трубки должен находиться под водой, что­
бы уровень воды «в капилляре и вне его был одина-
Рис. 15—6. ков? Давление воздуха р = 750 мм pm. cm.
82
© 15— 18. а) Стеклянная капиллярная трубка, диаметр
внутреннего канала которой 1,5 мм, а длина 20 см,
опускается в горизонтальном положении в ртуть
так, что имевшийся в’ ней воздух полностью остается
в ней. Какая будет длина столбика воздуха в
трубке, когда она будет опущена на глубину 10 см?
Давление воздуха нормальное.
б) Решить тот же вопрос для глубины погружения
0,5 см.
© 15— 19. В изогнутой (/-образной капиллярной
трубке налиты две несмешивающиеся жидкости (на- рис 15_ 7
пример, ртуть и вода, рис. 15—7). Справедливо ли в
этом случае соотношение

О 16— 1. Громадная часть поверхности Земли покрыта вод­
ной оболочкой. Почему, несмотря на это, атмосфера не насыщена
водяными парами?
О 16—2. Какого внутреннего диаметра следует сделать па­
ропровод от парового котла к двигателю, если по паропроводу
должно в течение часа проходить 400 кг
кГ
пара при давлении 10— и при темпера- СМ2
туре 200° С и если скорость движения пара
не должна превышать 40 — ?
сек
© 16—3. Предположим, что манометр,
описанный в задаче 11—4, присоединен к
резервуару, в котором находятся остатки
воздуха и насыщающие пары ртути. Како­
во давление в резервуаре при условиях за­
дачи 11—4, если отсчет по манометру про­
изводился при температуре 20° С, которой
соответствует давление насыщающих паров
ртути, равное 0,0013 мм pm. cm.?
О 16—4. В комнате объемом 120 х *
при температуре 15° С относительная влаж­
ность равна 60%. Определить массу водя­
ных паров в воздухе комнаты.
О 16—5. Какова плотность воздуха при 29° G при относи­
тельной влажности 70% и нормальном давлении?
© 16—6. В замкнутом сосуде емкостью 2 л находятся 1 г
воды и воздух. При температуре 14° С давление в сосуде рав­
но 760 мм pm. cm. Каково будет давление при температу­
рах: а) 93° С? б) 100° С?
При расчете пренебречь изменением объема воздуха вследст­
вие испарения воды.
© 16—7. Резервуар газового термометра (рис. 16— 1) наполнен
воздухом. Давление в резервуаре газа при 0° G равно 757 мм
pm. cm., а при помещении в сосуд с водой равно 840 мм рт.
cm. Рассчитать температуру воды: а) предполагая, что воздух
сухой; б) предполагая, что воздух при 15° С имеет 60% влажности.
© 16—8. В замкнутом прочном металлическом сосуде емко­
стью 1000 смъ находится 1 г воды и пара.
а) Сколько в сосуде пара и сколько воды, если температура 17,2°С?
б) При какой температуре сосуд будет наполнен одним насы­
щающим паром?
в) Сколько теплоты затрачивается при нагревании воды и пара
от 17,2° С до найденной температуры?
© 16—9. В замкнутый сосуд емкостью 6 л, содержащий на­
сыщающий пар при Давлении 2 вбрызгивается некоторое
количество воды при 10° С. Давление пара в сосуде понижается
до 1— . Какое количество воды введено в сосуд?
см2
О 16— 10. Определить внешнюю теплоту парообразования КГ кГ
воды при давлении: а) 0,02------ и б) 10—— .
смг сма
.84
О 16— 11. Определить изменение внутренней энергии при
превращении в пар 4 г спирта во время кипения при нормальном
давлении (78° С). Удельный объем паров спирта 6 0 7 ^ . Тепло-
ллл кал та кипения спирта 206 — .
г
© 16— 12. В воде на глубине 35 см находится пузырек
воздуха диаметром 0,1 мм. Давление атмосферы равно 750 мм
pm. cm. Температура воды 2 Г С . Каково дел ен и е воздуха
внутри пузырька?
© 16— 13. При отсутствии пузырьков воздуха в жидкости ее
можно перегреть несколько выше точки кипения. Предположим,
что при нормальном атмосферном давлении вода перегрета до
105° С. Высота уровня воды относительно дна равна 20 см. Опре­
делить диаметр пузырька пара вблизи дна, при котором давле­
ние пара в пузырьке и давление жидкости уравновешиваются.
Является ли это равновесие устойчивым?
О 16— 14. Каково давление водяных паров вблизи капельки
воды, радиус которой 5 ■ 10~6 см, при температуре 10° С?
© 16— 15. В 1 м3 охлаждающегося воздуха находится 8,3 г
водяных паров.
а) При какой температуре начнется конденсация, если центра­
ми конденсации являются пылинки, которые можно принять за
шарики с диаметром 10~5 см7
б) При какой температуре начнется конденсация в пористом
материале, смачиваемом водой, если диаметр каналов в нем ра­
вен 10~5 см?
© 16— 16. Принимают, что у = 0,036 всех молекул водяного
пара, попавших на. поверхность_воды, задерживаются ею. Под­
считать массу всех молекул, вылетающих в течение 1 сек с 1 см2
воды при 100° С в находящийся над ней насыщающий водяной
пар.

О 17— 1. Каково осмотическое давление 8 г
нафталина (С10Н8), растворенных й 110 г бензо­
ла, при температуре 27° С? (Нафталин, раство­
ряясь в бензоле, не диссоциирует.)
О 17—2. В 500 см3 воды растворено 1,5 г хло­
ристого натрия. Каково осмотическое давление
Рис. 17—1. в растворе при 0° С, если считать, что хлористый
натрий полностью диссоциирован?
О 17—3. Какое количество ту хлористого натрия (NaCl)
надо растворить в 100 см3 воды, чтобы получить" раствор с таким
же осмотическим давлением, какое имеет раствор т2= 0,4 г
хлорной меди (СиС12), растворенные в таком же объеме воды
и при той же температуре? Считать, что в обоих случаях
имеется полная диссоциация растворенного вещества.
© 17— 4. Цилиндрическая трубка А (рис. 17— 1) с пло­
щадью сечения 2 см2 содержит раствор сахара (С12 Н 22 0 14).
Снизу она закрыта перепонкой С, пропускающей чистую воду,
но не пропускающей сахара (перепонка из железистосинеро­
дистой меди). Трубка А опущена в сосуд В с чистой водой,
причем перепонка С находится на высоте ht = 3 см ниже уров­
ня воды в сосуде В. При равновесии уровень раствора в труб­
ке А на высоте h = 10 см выше уровня воды в сосуде В. Температу­
ра 13° С. Плотность раствора мало отличается от плотности во­
ды. Сколько сахара растворено в трубке А?
© 17— 5. Предположим, что сосуд В с трубкой А (рис. 17—1)
находится в пространстве, наполненном паром растворителя.
Показать, что давление пара над слабым раствором меньше да­
вления пара над чистым растворителем на величину
Д р = п Щ = р ^ ,
Яр
где D 1 — средняя плотность пара между уровнями в трубке и в
сосуде; D2 — плотность раствора^ р — давление пара над чистым
растворителем; пь и пр — концентрации (числа в 1 см2) моле­
кул растворенного вещества и растворителя.
© 17— 6. В 500 см3 воды растворено 15 г сахара. Каково
давление паров над раствором, если температура раствора
100° С? Плотность раствора принять равной 1 — .
см3
О 17— 7. При нормальном атмосферном давлении раствор
хлористого натрия в воде кипит при температуре выше 100° С.
Какова температура паров над раствором?
86
© 17— 8. а) Точка кипения воды вблизи 100° С при повыше­
нии давления на 3 мм pm. cm. повышается на 0,1 Г С. Опреде­
лить для воды постоянную С.
б) Каков молекулярный вес вещества, если раствор 10 г это­
го вещества в 100 см3 воды кипит при температуре на 0,18° С вы­
ше, чем чистая вода? Вещество при растворении не диссоции­
рует.
© 17—9. На сколько точка кипения раствора 1,5 г хлористо­
го натрия в 200 см3 воды выше точки кипения чистой воды? При­
нять, что хлористый натрий полностью диссоциирован.
О 17—10. При температуре 20° С один литр воды поглощает
28 см3 кислорода. Какова плотность кислорода в воде, находя­
щейся в соприкосновении с атмосферным воздухом при нормаль­
ном давлении? Принять, что вес кислорода составляет 23% веса
воздуха.
© 17— 11. Колба наполовину заполнена водой, освобожден­
ной от воздуха кипячением, наполовину азотом при давлении
760 мм pm. cm. Какое давление установится в колбе по достиже­
нии равновесия? Температура постоянна и равна" 20° С. Извест­
но, что при этой температуре 1 л воды поглощает 14 см3 азота.

О 18— 1. В замкнутом пространстве помещены один выше
другого два открытых сосуда с одной и той же жидкостью
(рис. J8— 1). Если температуры жидкостей в начальный момент
одинаковы, то вследствие испарения жидкости в верхнем
сосуде и конденсации паров в нижнем жидкость в нижнем сосу­
де будет нагреваться, а в верхнем охлаждаться. Противоречит
ли это второму принципу термодинамики?
О 18—2. Определить изменение энтропии при нагревании
30 см2 железа от 20° С до 100° С.
О 18—3. Найти изменение энтропии при охлаждении 2 г воз­
духа от 40° С до 0° С: а), при постоянном объеме; б) при постоян­
ном давлении.
О 18—4. Определить изменение энтропии при процессах, опи­
санных в задачах 12— 10 и 12— 15. Масса азота равна б г.
О 18—5. Определить изменение энтропии 1 г водорода в
следующих случаях: а) газ сначала адиабатически сжимается
до вдвое меньшего объема, затем изохорически охлаждается до
начальной температуры; б) газ сначала адиабатически сжи­
мается до вдвое меньшего объема, затем изотермически расши­
ряется до начального объема.
В .
Рис. 18—1.

О 18—6. 2 кг воды нагреваются от 10° С до 100° С и при
этой температуре обращаются в пар. Определить изменение эн­
тропии.
0 18—7. Показать, что энтропия увеличивается при следую­
щих процессах:
а) Горячая вода отдает теплоту такой же массе холодной во­
ды, и температуры их уравниваются.
б) Два одинаковых сосуда, изолированных от потери тепло­
ты в окружающее пространство и содержащих одинаковые мас­
сы идеального газа при разных давлениях, соединены трубкой с
краном. Кран открывается, и состояния газа в обоих сосудах
становятся одинаковыми.
О 18—8. 200 г железа при 100° С опущены в калориметр, в
котором находится 300 г воды при 12° С. Как меняется энтропия
системы при уравнивании температур?
© 18—9. Смешиваются Vx = 5 л я К2 = 3 л двух разнород­
ных, химически не реагирующих газов, имеющих одинаковую
температуру Т = 300° К и давление р = 1 am. Определить про
исходящее при этом изменение энтропии.
© 18— 10. В калориметр, теплоемкостью которого можно
пренебречь, содержащий 250 г воды при 23° С, бросают 27 г льда
при 0° С. Определить изменение энтропии, происшедшее к мо­
менту окончания таяния льда.
Ф 18— 11. Пользуясь таблицей XXI, вычислить удельную
теплоемкость водяного пара при постоянном объеме в интервале
температур от 59,7° С до 93° С.
кГ Ф 18— 12. Насыщающий водяной пар при давлении 14 —
СМ?
кГ адиабатно расширяется до давления 0,2 — . Какой процент
си2
пара конденсируется при этом?
О 18— 13. Как меняется точка плавления льда при увеличе­
нии давления на 1 am?
О 18— 14. Вблизи 100° С точка кипения воды повышается на
0,11° С при изменении давления на 3 мм pm. cm. Определить теп­
лоту парообразования воды.
© 18— 15. В нижнем из сосудов, упомянутых в задаче 18— 1,
находится вода при температуре 17,2° С. Определить разность
температур между верхним и нижним сосудами, если разность
уровней в сосудах h = 1 м. Теплообменом между сосудами пре­
небречь.
© 18— 16. Определить изменение энергии некоторого количе­
ства воды, имеющей температуру 20° С, при увеличении ее по­
верхности на 1 см2.
© 18— 17. Предполагая, что изменение энергии воды при из­
менении ее поверхности на 1 см2 остается одинаковым вплоть до
такого распыления жидкости, при котором каждая капелька бу­
дет состоять только из одной молекулы, то есть получатся пары,
89
рассчитать изменение энергии 1 г воды при ее превращении в пар
при 20° С.
О 18— 18. Температура пара, поступающего из котла в паро­
вую машину, равна tl — 210° С. Температура в конденсаторе
t2 = 40° С. Какова теоретически максимальная работа (в кило­
джоулях), которую можно получить при затрате 1 ккал на об­
разование пара?
© 18— 19. Каково максимальное количество теплоты, которое
может быть унесено из холодильной камеры при помощи холо­
дильной машины при затрате А = 1 кдж работы, если темпера­
тура в холодильной камере t2 = — 10° С, а температура охла­
ждающей воды tl = 11° С?
© 18—20. Динамическим отоплением называется следующая
система отопления. За счет энергии, выделяющейся при сжига­
нии топлива, работает тепловой двигатель, ведущий холодиль­
ную машину. Холодильная машина отнимает теплоту от природ­
ного резервуара воды (например, от грунтовой воды) и отдает
ее воде в отопительной системе. Одновременно вода в отопитель­
ной системе служит охладителем теплового двигателя. Опре­
делить теоретическое (без учета потерь) количество теплоты, ко­
торое отдает вода в калориферах отопления на 1 кг сожженною
топлива при следующих условиях: теплотворность топлива Н —
= 5000 ----; температура в котле паровой машины = 210° С;
кг
температура грунтовой воды t2 = 15° С; температура воды в
отопительной системе t3 — 60° С.
© 18—21. Исходя из положения, что вероятность того, что
п молекул газа, имеющих возможность попасть в любую точ­
ку объема Vlt находятся в определенный момент в* части это­
го объема V2, равна w = показать, что измене­
ние энтропии идеального газа при изотермическом расшире­
нии от V2 до Vi равно AS = k In w, где k — постоянная Больц­
мана.
© 18—22. В микроскоп сквозь диафрагму наблюдают броу­
новское движение частиц гуммигута, взвешенных в воде, при
температуре 17° С. Оказалось, что средние числа частиц, видимые
сквозь диафрагму на уровнях, отличающихся между собой
на h = 5 р, равны щ = 2,0 и п2 = 3,2. Считая объемы всех час­
тиц одинаковыми, определить их.

О 19—1. Наружная поверхность кирпичной стены толщиной
37 см (полтора кирпича) имеет температуру — 15° С, а внутрен­
няя 20° С. Определить количество теплоты, проходящей за сутки
сквозь 1 м1 стены.
О 19—2. В алюминиевой кастрюле кипит вода (при 100° С).
Определить разность температур нижней и верхней поверхностей
дна кастрюли при таких данных: толщина дна 2 мм\ площадь
дна 200 см2-, в кастрюле выкипает за 5 мин 100 г воды. Обменом
теплоты сквозь боковые стенки кастрюли и лучеиспусканием пре­
небречь.
© 19—3. Между двумя металлическими стенками, имеющи­
ми температуры 20° С и 30° С, зажаты сложенные вплотную де­
ревянная пластинка, вырёзанная параллельно волокнам, толщи­
ной 3 см, и стеклянная пластинка толщиной 2 см. Пренебрегая
небольшим скачком температуры в месте соприкосновения ме­
талла, дерева и стекла, определить температуру поверхности
соприкосновения стекла и дерева.
© 19—4. Сложены медная пластинка толщиной 6 мм и же­
лезная толщиной 4 мм. Определить коэффициент теплопровод­
ности однородной пластинки (10 мм), проводящей теплоту в
такой же степени, как и две данные пластинки.
© 19— 5. Кубик сложен из чередующихся пластинок раз­
ной толщины и различной теплопроводности (рис. 19— 1). По­
казать, что теплопроводность кубика в направлении вдоль
пластинок (АД больше, чем в направлении, перпендикулярном
К НИМ (A-jl) .
О 19—6. Пространство между двумя горизонтальными плос­
кими стенками, имеющими различные температуры (нижняя хо­
лоднее), заполнено газом. Как отзывается на распределении тем­
ператур то обстоятельство, что коэффициент теплопроводности
газа возрастает с повышением температуры?
© 19— 7. Цилиндрический паропровод окружен асбестовой
теплоизолирующей оболочкой. Наружная поверхность оболочки
имеет температуру /, = 50° С, а внутренняя, прилегающая к па­
ропроводу, t2 = 120° С. Длина паропровода I = 65 м\ наружный
диаметр теплоизолирующей оболочки равен = 13 см, внутрён-
...... • • .......
Рис. 19—1.
91
ний диаметр d2 = 7 см. Определить количество теплоты, отда­
ваемое паропроводом во внешнее пространство в течение су­
ток.
© 19—8. Две трубы одинаковых диаметров и длины окруже­
ны двухслойной изоляцией. Коэффициент теплопроводности мате­
риала одного слоя в 2 раза больше коэффициента теплопровод­
ности материала другого слоя. Оба слоя имеют толщину, равную
половине диаметра трубы. В первой трубе внутренним слоем теп­
лоизоляции является слой с большей теплопроводностью, во
второй — наоборот. Жак разнятся количества теплоты, проходя­
щие сквозь теплоизоляцию труб за одно и то же время, если
перепад температуры между поверхностью трубы и внешней
средой в обоих случаях один и тот же?
О 19—9. Определить количество теплоты, передаваемое по­
верхностью 0,5 м2 железной печи воздуху в течение часа, если
температура воздуха 10° С, а температура печки 200° С.
© 19— 10. Температура газов в топке парового котла 1000° С,
температура воды в котле 180° С. Железные стенки котла имеют
толщину 2 см\ они покрыты с внутренней стороны слоем накипи
толщинбй 2 мм и с наружной стороны слоем сажи 1 мм. а) Ка­
кое количество теплоты передается за 1 ч через 1 м2 поверхно­
сти? б) Определить температуры внутренних и наружных поверх­
ностей слоя сажи, железной стенки и слоя накипи. Излуче­
ние топочных газов очень мало.

иниц разных систем единиц.
О 20— 1. Два одинаковых заряда, находящихся на малень­
ких шариках, отстоящих друг от друга на расстоянии 10 см, вза­
имодействуют в воздухе с силой 5 • Ю74 н. Определить величи­
ну зарядов.
О 20—2. На двух одинаковых капельках воды находится по
одному лишнему электрону, причем сила электрического оттал­
кивания капелек уравновешивает силу их взаимного тяготения.
Каковы радиусы капелек?
© 20—3. Два маленьких проводящих шарика подвешены на
длинных непроводящих нитях к одному крючку. Шарики 'заря­
жены одинаковыми зарядами и находятся на расстоянии 5 см друг
от друга. Что произойдет после того, как оДин из шариков раз­
рядить?
О 20—4. Два заряда в вакууме взаимодействуют с такой же
силой на расстоянии 11 см, как в скипидаре на расстоянии
7,4 см. Определить электрическую проницаемость скипидара.
© 20—5. Два заряженных шарика, подвешенных на нитях
одинаковой длины, опускаются в керосин. Какова должна быть
94
плотность материала шариков, чтобы угол расхождения нитей
в воздухе и в керосине был один и тот же?
© 20—6. Электрой движется в вакууме в поле напряженно­
стью 10— , направленном вертикально вниз, а) Где вблизи элек-
см
трона напряженность поля равна нулю? б) Скорость электрона
в верхней точке его траектории равна 2 • 10е — . Каков радиус
сек
кривизны траектории в этой точке?
© 20—7. Определить положение точки, в которой напряжен­
ность равна нулю вблизи двух неодинаковых зарядов qt и q2,
находящихся на расстоянии I. Рассмотреть случаи: а) одноимен­
ных зарядов; б) разноименных зарядов.
О 20—8. Определить напряженность ноля в центре шести­
угольника со стороной а, по вершинам которого расположены:
а) шесть равных одноименных зарядов q\ б) три положительных
и три отрицательных равных заряда.
© 20—9. Принимая протон и электрон, из которых состоит
атом водорода, за точечные заряды, находящиеся на расстоянии
5 • 10~9 см, найти напряженность поля в точках В и С, отстоящих
на таком же расстоянии от протона, как и электрон, и располо­
женных, как показано на рисунке 20—2.
© 20— 10. Молекулу воды можно рассматривать как диполь,
электрический момент которого равен 1,85 • Ю718 СГСЭ.
а) Принимая, что этот диполь составлен положительным и
отрицательным зарядами, равными заряду электрона, най­
ти длину диполя.
б) Определить напряженность поля, созданного диполем
на расстоянии 3 ■ 10-7 см от середины диполя в точке, лежа­
щей на продолжении диполя, и в точке, лежащей на перпендику­
ляре к диполю.
в) Молекула воды и ион водорода находятся на расстоянии
3 • 10-7 см. Определить наибольшее и наименьшее значения
силы взаимодействия молекулы с ионом и вращающего момен­
та, действующего на молекулу и на систему молекула — ион.
© 20— 11. а) Определить силу вза­
имодействия двух молекул паров воды,
диполи которых составляют продолжение
один другого. Электрический момент ди­
поля воды равен 1,85 • 10-18 СГСЭ. Мо­
лекулы отдалены друг от друга на рас­
стояние 1СГ7 см.
б) Сделать приблизительный подсчет
работы, которую нужно произвести, что­
бы отдалить друг от друга молекулы во­
ды от расстояния 4 • 10-8 см (примерно
на таком расстоянии находятся моле­
кулы в воде комнатной температуры) до
В
t © Ф
Рис. 20—2.
95
расстояния, на котором силы взаимодействия ди ­
полей воды исчезающе малы (пар).
в) Какую работу нужно произвести, чтобы от­
далить друг от друга все молекулы воды в 1 см3
комнатной воды? Сравнить с внутренней теплотой
парообразования воды комнатной температуры.
© 20— 12. На рисунке 20—3 показаны два оди­
наковых диполя (р), расположенных взаимно пер­
пендикулярно на расстоянии г > I. ш Каковы вра­
щающие моменты, действующие на диполь А, -на
диполь В и на всю систему в целом^
О 20— 13. Напряженность электрического поля
Земли около поверхности в среднем равна— 130—.
Какой заряд имела бы Земля, если бы напряжен­
ность около всей ее поверхности одновременно
имела эту величину?
О 20— 14. На расстоянии 4 мм от прямой проволоки'дли­
ной 150 см, на которой равномерно распределен заряд 2 • 10-7 к,
находится пылинка с зарядом — 1,67 ■ 10~16 к. Определить силу,
действующую на пылинку.
© 20— 15. Конденсатор, состоящий из пластин, разделенных
воздушным промежутком, заряжен и помещен в сосуд. Затем в
сосуд наливают керосин. Как меняется при этом напряженность
и индукция электрического поля в следующих случаях:
а) Во время наливания керосина конденсатор отсоединен от
источника- напряжения^
б) Во время наливания керосина конденсатор присоединен к
источнику постоянного напряжения?
© 20— 16. Две плоские пластинки площадью 200 см2, за­
ряженные равными зарядами, притягиваются, находясь в керо­
сине, с силой 2,5 ■ 10~2 н. Расстояние между пластинками столь
мало, что напряженность поля можно рассчитывать по формуле
для бесконечных плоскостей. Определить: а) находящиеся на
них заряды; б) индукцию поля в керосине. '
О 20— 17. Две одинаковые пластинки заряжены равными од­
ноименными зарядами, причем расстояние между ними так мало,
что напряженность поля между ними можно принять равной
нулю. Как изменится сила взаимодействия между пластинками,
если пространство между ними заполнить жидким диэлектриком
с проницаемостью е?
© 20— 18. Определить работу раздвигания на расстояние
3 см двух пластинок (200 см2) плоского конденсатора, заряжен­
ных + 2 • 10-7 к и —2 10~7 к.
© 20— 19. Тонкий стержень равномерно заряжен зарядом
q г= 60 ед. заряда СГСЭ. Определить напряженность в точке, от­
стоящей от концов стержня на расстоянии R — 20 см, а от се­
редины стержня на расстоянии R0 = 15 см.
© 20—20. Кольцо радиусом R — 5 см из тонкой проволоки
равномерно заряжено 50 ед. заряда СГСЭ Определить: а ) на­
пряженность поля в центре кольца; б) напряженность в точке,
находящейся на перпендикуляре к плоскости кольца, восставлен­
ном из центра кольца, и отстоящей от него на расстоянии h =
= 10 см, в) максимальную напряженность на этом перпендику­
ляре.
© 20—21. Круглая пластинка радиусом а = 8 см равномер­
но заряжена электричеством с плотностью о = 5 ед. заряда
СГСЭ на 1 см2.
а) Определить напряженность поля в точке, лежащей на рас­
стоянии 6 = 6 см от пластинки на перпендикуляре к плоскости
пластинки, проходящем через ее геометрический центр.
б) Показать, что полученная формула переходит в формулу
напряженности поля бесконечной заряженной плоскости (Е =
= 2 яа), если 6 -* 0, и в формулу для напряженности поля точеч­
ного заряда, если 6 > а.
© 20—22. Плоскость равномерно заряжена электричеством
с плотностью о. В середине плоскости имеется круглое отвер­
стие, радиус которого а мал по сравнению с размерами плоско­
сти. Найти напряженность поля в точке, лежащей на перпенди­
куляре к плоскости, проходящем через центр отверстия на рас­
стоянии 6 от плоскости.
Указание. Решить эту задачу после задачи 20—21.
© 20—23. Полусфера равномерно заряжена электричеством,
причем на единице поверхности находится заряд а. Определить
напряженность поля в центре полусферы.
О 20—24. Металлический шар радиусом 2 см окружен сфе­
рической металлической оболочкой радиусом 4 см, концентриче­
ской с шаром. На шаре находится заряд + 2 • 10~8 к, на оболоч­
ке — заряд — 4 • 10~s k. Определить напряженность поля на рас­
стоянии, а) З с м и б ) 5 см от центра шара.
О 20—25. Плоский слой диэлектрика (е = 2 СГСЭ) толщи­
ной 0,5 см равномерно заряжен электричеством, причем 1 сл!3
слоя имеет заряд 0,8 СГСЭ. Какова напряженность чполя: а) в
середине слоя? б) внутри слоя на расстоянии 0,1 см от поверх­
ности? в) вне слоя?
О 20—26. Шарик (R — 2 см), сделанный из диэлектрика, за­
ряжен электричеством с объемной плотностью 0,7 СГСЭ. Какова
напряженность поля на расстоянии 3 см от центра шара?
© 20—27. Начертить (примерно) графики, показывающие,
как меняется напряженность поля в зависимости от расстояния
в следующих случаях:
а) Поле двух плоскостей, заряженных противоположными
зарядами (плоский конденсатор). По оси абсцисс — расстоя­
ния х от какой-либо точки слева от плоского конденсатора, от­
считываемые вправо.
4 Д И Сахаров 97
б) Поле сферического конденсатора с радиусами Ri и Rz,
Внутренний шар заряжен положительно. По оси абсцисс — рас­
стояния г от центра.
в) Поле слоя диэлектрика, заряженного с постоянной объем­
ной плотностью. По оси абсцисс — расстояния от какой-либо
точки слева от слоя, отсчитываемые вправо.
г) Поле шара из диэлектрика, заряженного с постоянной
объемной плотностью. По оси абсцисс — расстояние от центра
шара.

Ответы к задачам по физике Сахаров from zoner

Категория: Физика | Добавил: Админ (17.07.2016)
Просмотров: | Теги: сахаров | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar