Сопротивление материалов выполнение курсовой Инженерная графика выполнение сборочного чертежа История искусства Курс лекций по физике Примеры решения задач
Молекулярная физика Молекулярно-кинетическая теория газов Собственные колебания без потерь Колебания Сложение гармонических колебаний Затухающие колебания

Тонкостенный резиновый шар с собственной массой m = 0,06 кг наполнен неоном и погружен в водоём на глубину h = 120 м, где он находится в состоянии безразличного равновесия. Определить массу неона, если температура окружающей его воды t = +4 0C, а атмосферное давление р @ 0,1 МПа.

 Решение

 1. Состояние равновесия между силой тяжести и силой Архимеда можно представить следующим уравнением

  , (1)

где m1 ­ масса неона, m ­ масса оболочки, r = 1×103 кг/м3 ­ плотность воды, V ­ объём шара. Характеристики дифракционной решетки как спектрального аппарата.

 2. Запишем уравнение состояния неона внутри шара

  . (2)

 3. Выразим из уравнений (1) и (2) объём

 . (3)

 4. Уравнение (3) содержит одну неизвестную величину m1

 ,

 ,

 ,

 , (4)

.

  1.2.31. Иногда из водопроводного крана вытекает вода, белая как молоко. Через непродолжительное время отстаивания вода снова становится прозрачной. Объясните это явление.

 Решение

Рис.1. Изменение давления

 и размеров полости

 1. Газы в жидкостях, в воде в частности, могут находиться в двух состояниях. В растворенном состоянии молекулы газа, к воздуху это относится в полной мере, перемешаны с молекулами жидкости. В свободном состоянии газ присутствует в виде мельчайших, от нескольких долей до нескольких десятков микрон. Такие пузырьки с газом и парами жидкости могут достаточно долго существовать, и пока по не вполне понятным причинам не растворяются и не всплывают на поверхность. Такие микроскопические полости не видно не вооруженным глазом, вода сохраняет, при этом, прозрачность

 2. В водопроводной системе поддерживается некоторое избыточное по сравнению с атмосферным давление, необходимое для подачи воды в верхние этажи домов и на возвышенности. При истечении из крана давление резко уменьшается на достаточно малой протяжённости струи (Рис.1) и понижается до давления насыщенных паров воды. При температуре t @ 10 0C давление насыщенных паров уводы составляет рНП @ 1230 Па. Эта величина на несколько порядков меньше величины давления в трубопроводе рТр @ (2­×7)105 Па.

 3. Попадая в зону пониженного давления полости начинают быстро расти за счёт заполнения парами жидкости и растворёнными газами. При движении в трубопроводе полости находятся в состоянии равновесия, когда давление пара ps, давление газа pg и давление Лапласа, обусловленное кривизной поверхности Rg(0) и поверхностным натяжением s, компенсируются внешним давлением р

 . (1)

 4. Таким образом, в кране вода испытывает «холодное кипение», которое в гидродинамике и акустике называется кавитацией. После наполнения стакана водой после уменьшения интенсивности турбулентного движения пузырьки, придающие воде молочный цвет, под действием силы Архимеда начинают всплывать на поверхности и вода приобретает свой обычный вид.

 5. Аналогичные процессы протекают при откупоривании бутылок шампанского и газированной воды, с той разницей, что в бутылках содержится гораздо меньше кавитационных ядер (микроскопических полостей) чем в водопроводной воде.

 1.2.32. Согласно закону Бойля ­ Мариотта для идеального газа, находящегося при постоянной температуре справедливо уравнение pV = const. Почему же, в таком случае, при надувании щёк одновременно повышается и давление и объём?

 Решение

 1.Парадокса, естественно, в этой ситуации нет. Изотермический закон не нарушается. Объём ротовой полости у взрослого человека не превышает 0,5 литра, в то время как объём лёгких составляет порядка 3 ­ 5 литров.

 2. Процесс надувания щёк заключается, если рассматривать только физическую строну процесса, в повышении давления в ротовой полости за счёт энергии мышц. Имеется два сосуда переменного объёма, лёгкие и рот, из большего сосуда воздух подаётся в малый сосуд. Запишем уравнение состояния для ротовой полости во время надувания щёк

 , (1)

в этом уравнении три постоянные величины: температура Т, молярная масса m и, разумеется, универсальная газовая постоянная R. Все остальные параметры, включая массу ­ переменные. Отсюда и несовпадение.

Движение заряженных частиц в электрическом поле Электрон, обладающий нулевой начальной скоростью, попадает в однородное электрическое поле напряжённостью Е = 200 кВ/м. Какое расстояние пролетит, предоставленный самому себе электрон за время = 1 нс? Какой скорости он достигнет?
Физика решение задач