Upload
others
View
14
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
100
3. MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA 1. Kolku molekuli azot se nao|aat vo koli~estvo azot so masa g 1=m ? Atomskiot broj na azotot e 14. Avogadrovata
konstanta iznesuva -123 mol 10022,6 ⋅=AN .
Re{enie: Dadeno: Se bara:
kg 10g 1 -3==m , 14=A , -123 mol 10022,6 ⋅=AN ?−mN
Brojot na azotni atomi se presmetuva na sledniot na~in:
Aa nNN = (1)
kade {to n e koli~estvo na azot koe se presmetuva kako:
aM
mn = (2)
Vo (2), aM e molarnata masa na azotnite atomi, brojno ednakva
na atomskata masa izrazena vo edinici 1molkg −⋅ , odnosno:
]molkg[ 1−⋅= AM a (3)
So zamena na (2) i (3) vo (1), za brojot na atomi na azot se dobiva:
Aa
a NM
mN = (4)
Bidej}i azotot vo prirodata se sre}ava vo molekularna sos-
tojba (kako 2N ), brojot na molekuli na azot }e bide polovina
od brojot na atomi, odnosno:
2
am
NN = (5)
Od (4) i (5) za brojot na molekuli na azot kone~no se dobiva:
Aa
m NM
mN
2= (6)
So zamena na brojnite vrednosti se dobiva: 221014,2 ⋅=mN mole-
kuli.
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
101
2. Vo sad se nao|a smesa od kislorod i vodorod. Masata na smesata e g 6,3=m . Vo smesata ima 0%6 kislorod i 0%4
vodorod. Da se opredeli koli~estvoto supstancija na smesata, kako i koli~estvata supstancija na sekoj gas oddelno.
Molarnite masi na kislorodot i vodorodot se: molg 321 =M i
molg 22 =M .
Re{enie: Dadeno:
kg 103,6g 6,3 -3⋅==m , molgk 032,01 =M , molkg 002,02 =M
Se bara:
?1 −n , ?2 −n , ?−n
Koli~estvoto kislorod vo smesata se opredeluva kako:
11
11
6,0
M
m
M
mn == (1)
i iznesuva: mol 0675,01 =n .
Koli~estvoto vodorod vo smesata se opredeluva kako:
22
22
4,0
M
m
M
mn == (2)
i iznesuva: mol 72,02 =n .
Vkupnoto koli~estvo supstancija (na smesata) se opre-deluva kako:
21 nnn += (3)
ili, spored (1) i (2):
21
4,06,0
M
m
M
mn += (4)
i iznesuva: mol 787,0=n .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
102
3. Koli~estvo na azot od 100 atomi se nao|a na tempera-
tura C22o=t . Da se presmeta najverojatnata brzina na mole-kulite na azot. Re{enie: Dadeno: Se bara:
100=N , C22o=t ?−nvυ
Masata na molekulite na azotot, ~ija {to molarna masa
e -1molkg 028,0 ⋅=M e:
Mnm ⋅= (1) Koli~estvoto azotni atomi }e go opredelime na sledniot na~in:
AN
Nn = (2)
So zamena na (2) vo (1) za masata na molekulite na azotot se dobiva:
MN
Nm
A
⋅= (3)
Temperaturata na koja {to tie se nao|aat, se izrazuva vo kel-vini na sledniot na~in:
( ) ( ) 15,273CK += otT (4)
i iznesuva: K 15,295=T .
Najverojatnata brzina na molekulite se presmetuva kako:
m
kTnv
2=υ (5)
kade {to: KJ 1038,1 23−⋅=k e Bolcmanova konstanta. So zamena
na (3) vo (5), za najverojatnata brzina imame:
NM
kTN Anv
2=υ (6)
Ako u{te zememe vo predvid deka: KmolJ 31,8 -1 ⋅⋅== AkNR e
univerzalnata gasna konstanta, toga{ (6) pominuva vo:
NM
RTnv
2=υ (7)
So zamena na brojnite vrednosti se dobiva: sm 85,45=nvυ .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
103
4. Da se opredeli srednata kvadratna brzina na molekulite na kislorodot ~ija {to molarna masa e
-1molkg 032,0 ⋅=M , na temperatura C201o=t . Na koja tempera-
tura 2t taa brzina }e bide ssk m 5002 =υ ?
Re{enie: Dadeno:
-1molkg 032,0 ⋅=M , K 15,293 C,20 11 == Tt o , ssk m 5002 =υ
Se bara:
?1 −skυ , ?2 −t
Srednata kvadratna brzina na molekulite se presme-tuva kako:
m
kTsk
3=υ (1)
Zemaj}i vo predvid deka:
MN
Nm
A
= (2)
se dobiva:
MN
RTsk
11
3=υ (3)
Brzinata na sekoja molekula }e ja najdeme koga vo (3) }e stavime 1=N i taa brzina, posle zamena na brojnite
vrednosti, iznesuva: sm 8,4771 =skυ .
Temperaturata na koja {to srednata kvadratna brzina
}e bide 2skυ , spored (1) se presmetuva kako:
22 3 skk
mT υ= (4)
odnosno:
22 3 skR
MT υ= (5)
i iznesuva: K 3202 =T , odnosno C85,462o=t .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
104
5. Na patot na molekularen snop {to se sostoi od molekuli na kislorod stoi ogledalo. Da se opredeli priti-sokot {to dejstvuva na ogledaloto, ako brzinata na moleku-
lite e sm 103=υ , a koncentracijata -317 m 10=n .
Re{enie: Dadeno: Se bara:
sm 103=υ , -317 m 10=n ?−P
→υ
n
Sl.1 Za N molekuli, impulsot na silata }e bide:
υNmtFp 2=∆=∆ (3)
Snopot molekuli mo`e da go zamislime kako cilindar so plo{tina na osnovata S i promenliva dol`ina tl ∆=υ . Za brojot na molekuli vo snopot se dobiva: tSnnVN ∆== υ (4) Stavaj}i ja ravenkata (4) vo (3) se dobiva:
tSmntF ∆=∆ 22 υ (5) Po definicija, pritisokot {to go vr{at molekulite vrz povr-{ina so plo{tina S e:
S
FP = (6)
Pa ako (5) ja podelime od dvete strani so S , za pritisokot se dobiva:
22 υmnP = (7)
Masata na edna molekula kislorod e ANMm = , so {to (7)
pominuva vo:
AN
MnP
22 υ= (8)
So zamena na brojnite vrednosti se dobiva: Pa 011,0=P .
Pritisokot {to go vr{at molekulite vrz ogledaloto (sl.1) e usloven od udarite vrz nego. Promenata na impulsot na edna molekula pri udarot e:
( )υυ mmppp −−=−=∆ 12 (1)
odnosno: υmp 2=∆ (2)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
105
6. Vo cilindar zatvoren od dvete strani i postaven vo horizontalna polo`ba se nao|a klip koj {to mo`e da se dvi`i bez triewe. Klipot go deli cilindarot na dva delovi, taka
{to vo edniot del se nao|a vodorod so masa g 31 =m , a vo
drugiot azot so masa g 172 =m . Da se opredeli kolkav del od
volumenot na cilindarot zafa}a vodorodot. Temperaturata vo dvata delovi e ednakva. Re{enie: Dadeno: Se bara:
g 31 =m , g 172 =m ?/1 −VV
Klapejronovite ravenki zapi{ani za dvete komponenti na sistemot (vodorod+azot) glasat:
RTM
mpV
1
11 = (1)
RTM
mpV
2
22 = (2)
Vkupniot volumen na cilindarot e:
21 VVV += (3)
taka {to delot od volumenot {to go zafa}a vodorodot izne-suva:
V
V
V
V 21 1−= (4)
Vkupniot volumen }e go opredelime od Klapejronovata ravenka za celiot sistem:
( ) RTM
m
M
mVVp
+=+
2
2
1
121 (5)
i iznesuva:
p
RT
M
m
M
mV
+=
2
2
1
1 (6)
Ako volumenot 2V od (2) go podelime so V od (6) i taka dobie-
niot izraz go zamenime vo (4), se dobiva:
1221
121 1MmMm
Mm
V
V
+−= (7)
So zamena na brojnite vrednosti vo (7), za delot od volumenot
{to go zafa}a vodorodot se dobiva 71,01 =VV .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
106
7. Kolkava e kineti~kata energija na molekulite od
idealen gas koi {to se nao|aat pod pritisok Pa 105=p ?
Molarniot volumen iznesuva moldm 4,22 3=MV .
Re{enie: Dadeno: Se bara:
Pa 105=p , molm 0224,0moldm 4,22 33 ==MV ?−kE
Klapejronovata ravenka: nRTpV = (1)
so zemawe vo predvid na relacijata:
MnVV = (2)
pominuva vo:
RTpVM = (3)
Od (3) se dobiva ravenka za presmetuvawe na temperaturata:
R
pVT M= (4)
Kineti~kata energija na idealen gas se presmetuva kako:
kTEk 2
3= (5)
kade {to k e Bolcmanovata konstanta. So zamena na (4) vo (5) kone~no se dobiva:
R
kpVE M
k 2
3= (6)
So zamena na brojnite vrednosti vo (6) se dobiva:
J 102,11 21−⋅=kE .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
107
*8. Edno telo se nao|a vo vozduh na temperatura od C 7 o
i pritisok Pa 105 . Koga temperaturata na vozduhot }e se poka~i
na C 27 o , te`inata na teloto se zgolemuva za N 12,0 . Kolkava
bi bila promenata na te`inata na teloto, ako temperaturata
se zgolemi od C 7 o na C 87 o , a pritisokot pri toa se zgolemil
do Pa 102,1 5⋅ ? Da se zanemari {ireweto pri zagrevaweto.
Re{enie:
Dadeno: K280 C; 7 11 ≈= Tt o , Pa 1051 =p ,
K300 C; 27 22 ≈= Tt o , K360T C; 87 33 ≈= ot , Pa 102,1 52 ⋅=p ,
N 12,01 =∆G
Se bara: ?2 −∆G
Bidej}i e zanemareno {ireweto pri zagrevaweto, pro-menata na te`inata na teloto pritoa }e bide posledica na promenata na Arhimedovata potisna sila na vozduhot:
VgVgFFG AA 12121 ρρ −=−=∆ (1)
pri zagrevawe od temperatura 1 T do temperatura 2 T , odnosno:
VgVgFFG AA 13132 ρρ −=−=∆ (2)
pri zagrevawe od temperatura 1 T do temperatura 3 T . So
delewe na ravenkite (1) i (2) se dobiva:
13
12
2
1
ρρρρ
−−
=∆∆
G
G (3)
kade {to: 1ρ , 2ρ i 3ρ se gustini na gasot pri temperaturi 1 T ,
2 T i 3 T soodvetno. Istite gi nao|ame od soodvetnite
Klapejronovi ravenki:
1
111
11
RT
MpRT
M
VVp =⇒= ρρ
(4)
2
122
22
RT
MpRT
M
VVp =⇒= ρρ
(5)
3
333
33
RT
MpRT
M
VVp =⇒= ρρ
(6)
So zamena na (4), (5) i (6) vo (3) se dobiva:
N 12,01121
1331
3
212 =
−−
∆=∆TpTp
TpTp
T
TGG (7)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
108
9. Vo epruveta koja {to se nao|a vo vertikalna polo`ba vnesena e kapka `iva so masa g 18,16=m . Pritoa se zatvorila
opredelena koli~ina vozduh, taka {to rastojanieto od dolniot
kraj na `ivata do dnoto na epruvetata iznesuva cm 4,41 =h .
Kolkavo }e bide toa rastojanie vo slu~aj koga epruvetata }e ja
zavrtime za o180 ? Plo{tinata na napre~niot presek na
epruvetata e 2mm 30=S . Atmosferskiot pritisok e Pa 105=p .
Re{enie: Dadeno:
kg 1016,18g 18,16 -3⋅==m , m 0,044cm 4,41 ==h , Pa 105=p ,
262 m 1030mm 30 −⋅==S Se bara:
?2 −h
→gm
Hg
ap
Hg
ap
→gm
1h
2h
Sl.1 Pritisocite koi {to dejstvuvaat na vozduhot vo vnatre{nosta na epruvetata se:
S
mgpp a +=1 i
S
mgpp a −=2 (3)
So zamena na izrazite (3) vo (2), za visinata na gasniot stolb vo vnatre{nosta na epruvetata se dobiva:
12 hmgSp
mgSph
a
a
−+
= (4)
So zamena na brojnite vrednosti se dobiva: cm 9,42=h .
Procesot na rotacija na epruvetata e izotermen proces, taka {to mo`eme da go primenime Bojl-Mariotoviot zakon:
2211 VpVp = (1)
kade {to 11 ShV = i 22 ShV = se
volumeni na gasot vo vnatre{nosta na epruvetata pred i posle nejzi-nata rotacija. Spored toa, od (1) sleduva:
12
12 h
p
ph = (2)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
109
10. Da se opredeli gustinata na sme{ata {to se sostoi
od g 4 vodorod i g 32 kislorod pri temperatura od C7o i
pritisok Pa 1093 3⋅=p .
Re{enie: Dadeno:
kg 104g 4 -31 ⋅==m , kg 1032g 32 -3
2 ⋅==m , K 280 C;7 == Tt o ,
Pa 1093 3⋅=p
Se bara: ?−ρ
Od Klapejronovata ravenka za sistemot:
RTM
VpV
ρ= (1)
mo`e da se opredeli gustinata na sme{ata kako:
RT
pM=ρ (2)
Od edna strana, spored Daltonoviot zakon za parcijalnite pritisoci va`i:
( )
RTM
mmpV 21 +
= (3)
a od druga strana, ako se soberat Klapejronovite ravenki za dvete komponenti, va`i:
( ) RTM
m
M
mVpp
+=+
2
2
1
121 (4)
Ako se podelat ravenkite (3) i (4), za molarnata masa na sme{ata se dobiva:
2
2
1
1
21
M
m
M
mmm
M+
+= (5)
Ako (5) ja zamenime vo (2), za gustinata na sme{ata se dobiva:
+=
2
2
1
1
M
m
M
m
RT
pρ (6)
odnosno: 33 mkg 1012⋅=ρ .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
110
*11. Vo vertikalno postaven cilindar so visina
cm 20=H i dijametar cm 10=D e postaveno opredeleno koli~estvo gas. Cilindarot sodr`i podvi`en klip so masa
kg 71 =m . Ako vrz klipot se postavi telo so masa 2m , istiot }e
se spu{ti za cm 5=∆H , komprimiraj}i go vozduhot pritoa. Ako temperaturata celo vreme ostanuva konstantna, da se oprede-
li masata 2m .
Re{enie: Dadeno:
m 0,2cm 20 ==H , m 0,1cm 10 ==D , kg 71 =m , m 0,5cm 5 ==∆H
Se bara
?2 −m
H
H∆
2m1m
1m
1V2V
Sl.1 Pritisokot vrz gasot pred komprimiraweto iznesuva:
ka ppp +=1 (3)
kade {to: Pa 101325=ap e atmosferski pritisok, a:
S
gmpk
1= (4)
e pritisokot {to go vr{i klipot vrz gasot. Zemaj}i vo predvid deka plo{tinata na napre~niot presek na cilindarot iznesuva:
4
2πDS = (5)
od (4) se dobiva:
π214
D
gmpk = (6)
Gasot zatvoren vo cilin-darot (sl.1) ima volumen:
4
2
1HD
Vπ= (1)
Posle stavaweto na teloto so
masa 2m gasot }e se kompri-
mira do volumen :
( )
4
2
2HHD
V∆−= π
(2)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
111
Od (3) i (6) sleduva:
π21
1
4
D
gmpp a += (7)
Pritisokot vrz gasot vo vtoriot slu~aj (posle komprimirawe-to) iznesuva:
tka pppp ++=2 (8)
kade {to:
π224
D
gmpt = (9)
e pritisokot {to go vr{i teloto vrz gasot. Ako (6) i (9) gi zamenime vo (8), za pritisokot na komprimiraniot gas dobivame:
( )
π221
2
4
D
gmmpp a
++= (10)
Spored uslovot na zada~ata, temperaturata vo tekot na komprimiraweto ostanuva konstantna, taka {to mo`eme da go primenime Bojl-Mariotoviot zakon:
2211 VpVp = (11)
Zamenuvaj}i gi izrazite (1), (2), (7) i (10) vo ravenkata (11) se dobiva:
( ) ( )
4
4
4
4 2
221
2
21 HHD
D
gmmp
HD
D
gmp aa
∆−
++=
+ ππ
ππ
(12)
Ako ravenkata (12) ja re{ime po 2m , za masata na teloto koe
{to treba da go postavime vrz klipot za toj da se spu{ti na baranata visina, se dobiva:
( )HHg
HgmHDpm a
∆−∆+∆
=4
4 12
2
π (13)
So zamena na brojnite vrednosti vo (13) se dobiva: kg 4,292 =m .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
112
12. Kristalnata re{etka na dijamantot e kubi~na so
strana pm 7,356=a . Gustinata na dijamantot e 3mkg 5103=ρ .
Ako nabquduvame par~e dijamant so proizvolna golemina na
sobna temperatura ( C20o=t ), kolkav }e bide pritisokot na atomite vnatre vo kristalot? Re{enie: Dadeno:
m 10356,7pm 7,356 -12⋅==a , 3mkg 5103=ρ , 293KC,20 ≈= Tt o
Se bara: ?−p
Od osnovnata ravenka za pritisok vo molekularno-kineti~kata teorija:
kEV
Np
3
2= (1)
i definicijata za srednata kineti~ka energija na molekulite na idealen gas:
kTE k2
3= (2)
se dobiva izraz od koj {to }e se presmeta pritisokot na atomite vnatre vo dijamantot (razgleduvani kako idealen gas):
kTV
Np = (3)
Brojot na ~estici se opredeluva na sledniot na~in:
AA NM
VnNN
ρ== (4)
kade {to -1molg 12 ⋅=M e molarnata masa na jaglerod (dijaman-
tot e alotropska modifikacija na jaglerod), a AN e Avogadrov
broj. So zamena na (4) vo (3), za pritisokot {to go vr{at atomite vnatre vo kristalnata re{etka na dijamntot se dobiva:
M
kTNp Aρ
= (5)
So zamena na brojnite vrednosti vo (5) se dobiva:
Pa 107,12 8⋅=p . Kako {to se gleda od (5), pritisokot na atomite
vo kristalot ne zavisi od negovite dimenzii.
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
113
*13. Sistem sostaven od dva baloni koi {to se
me|usebno povrzani so ventil e pretstaven na sl.1. Vo pogolemiot balon
1V2V
Sl.1 nao|a pri pritisok i volumen dvojno pomali odo{to vo golemiot balon. Kolkava masa na vodorod istekla vo pomaliot balon i kolkava e kineti~kata energija na vodorodnite mole-kuli tamu? Re{enie: Dadeno:
3-31 m 10l 10 ==V , 280KC,7 == Tt o , Pa 105 5⋅=p , 290KC,17 == Tt o
Se bara:
?−∆m , ?−kE
Klapejronovata ravenka za vodorodot vo pogolemiot balon, pred da iste~e opredeleno koli~estvo vodorod vo pomaliot glasi:
11
11 RTM
mVp = (1)
Posle istekuvaweto na vodorod vo pomaliot sad, Klapej-ronovata ravenka za gasot vo pogolemiot balon }e glasi:
22
11 RTM
mVp = (2)
Od ovie dve ravenki mo`e da se opredeli masata na vodorodot {to istekla vo pomaliot balon:
21 mmm −=∆ (3)
Masite 2m i 1m mo`e da gi opredelime od ravenkite (1) i (2),
pa po nivnata zamena vo ravenkata (3) se dobiva:
so volumen l 10 e komprimiran vodorod. Pri temperatura od
C7o manometarot povrzan so balonot poka`uva pritisok
Pa 105 5⋅ . Poka`uvaweto na manometarot ostanalo nepro-
meneto i pri temperatura C17o . Poradi neispravnost na venti-lot, del od vodorodot istekol vo pomaliot balon kade {to se nao|
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
114
−=∆
21
11 11
TTR
MVpm (4)
So zamena na brojnite vrednosti vo (4), za masata koja {to istekla vo pomaliot balon se dobiva: kg 15,0=∆m .
Kineti~kata energija na molekulite na vodorodot vo pomaliot sad }e ja opredelime od ravenkata:
kTEk 2
3= (5)
Temperaturata na vodorodot vo pomaliot sad }e ja opredelime od Klapejronovata ravenka:
RTM
mVp
∆=22 (6)
i taa iznesuva:
mR
MVpT
∆=
411 (7)
pri {to e zemeno vo predvid deka:
21
2
pp = i
21
2
VV = (8)
So zamena na (4) vo (7), za temperaturata vo maliot balon se dobiva:
( )12
21
4 TT
TTT
−= (9)
Toga{, so zamena na (9) vo (5), za kineti~kata energija imame:
( )12
21
8
3
TT
TkTEk −
= (10)
So zamena na brojnite vrednosti se dobiva: kJ 2,4=kE .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
115
*14. Sad e soedinet so manometarska cevka ~ij {to kraj e zatvoren. Ako pritisokot na gasot vo sadot e Pa 105
1 =p ,
visinskata razlika pome|u nivoata na `ivata vo manometarot
e cm 101 =h . Rastojanieto od nivoto na `ivata do zatvoreniot
kraj na cevkata e cm 200 =l . Kolkava }e bide visinskata
razlika pome|u nivoata na `ivata, ako pritisokot na gasot vo
sadot stane Pa 1033,1 52 ⋅=p ? Da se pretpostavi deka tempe-
raturata e konstantna. Re{enie: Dadeno:
Pa 1051 =p , m 0,1cm 101 ==h , m 0,2cm 200 ==l , Pa 1033,1 5
2 ⋅=p
Se bara:
?2 −h
l0l0l
1h1h2h 2h
Sl.1 Vo prethodnite ravenki, za gustinata na `ivata se zema
vrednost 3mkg 13600=ρ . Po~etniot volumen na gasot izne-
suva:
SlV 00 = (4)
Volumenot na gasot posle promenata na pritisokot }e iznesuva:
( )SxlV −= 0 (5)
kade {to e ozna~eno:
( )122
1hhx −= (6)
Vkupniot pritisok 1p
iznesuva:
101 ghpp ρ+= (1)
Pritisokot {to go vr{i gasot vo zatvoreniot del na cevkata, spored (1) e:
110 ghpp ρ−= (2)
Koga vkupniot pritisok }e se
zgolemi na 2p , pritisokot
vo zatvoreniot del na cev-kata }e stane:
22 ghpp ρ−= (3)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
116
So vaka definiranata oznaka (6), ravenkata (5) dobiva oblik:
( )120 2
1hhlV −−= (7)
Bidej}i temperaturata ne se promenila pri promenata na pritisokot, va`i Bojl-Mariotoviot zakon:
pVVp =00 (8)
Ako vo ovaa ravenka (8) gi zamenime soodvetnite veli~ini od ravenkite (2), (3), (4) i (7) se dobiva:
( ) ( ) ( )
−−−=− 12022011 2
1hhlghplghp ρρ (10)
So re{avawe na (10) po 2h se dobiva kvadratna ravenka od
oblikot:
02
22
2 0101
02122
201
22 =
−+++
++−
g
lplh
g
lp
g
hph
g
plhh
ρρρρ (11)
Re{enijata na ovaa ravenka se:
−++−
++±
±
++=
g
lplh
g
lp
g
hp
g
plh
hg
plhh
ρρρρ
ρ
0101
0212
2
201
22
0121,2
22
242
22
1
(12)
Od fizi~ko zna~ewe e samo pozitivniot koren:
−++−
+++
+
++=
g
lplh
g
lp
g
hp
g
plh
hg
plhh
ρρρρ
ρ
0101
0212
2
201
22
012
22
242
22
1
(13)
So zamena na brojnite vrednosti se dobiva: m 19,02 =h .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
117
15. Dva sadovi se povrzani so cevka na koja {to ima ventil. Pri opredelena temperatura i zatvoren ventil vo
sadovite ima zatvoreno dva razli~ni gasovi pod pritisok 1p
i 2p , soodvetno. Brojot na molekulite vo sekoj od sadovite e
1N , odnosno 2N . Vo eden moment se otvora ventilot i doa|a do
me{awe na gasovite. Ako temperaturata ostane nepromeneta, da se opredeli pritisokot vo sadovite. Re{enie: Dadeno: Se bara:
1p , 2p , 1N , 2N ?−p
Klapejronovite ravenki za sekoj gas oddelno, pred da nastane nivno me{awe se:
kTNVp 111 = (1)
kTNVp 222 = (2)
Od (1) i (2) se dobivaat volumenite na oddelnite komponenti:
1
11 p
kTNV = (3)
2
22 p
kTNV = (4)
Pri otvoraweto na ventilot doa|a do me{awe na gasovite, pri {to vsu{nost se dobiva eden sad so gas koj {to se sostoi od
21 NN + ~esti~ki i ima volumen 21 VV + . Klapejronovata raven-
ka za takov sistem }e glasi:
( ) ( )kTNNVVp 2121 +=+ (5)
So zamena na izrazite (3) i (4) vo ravenkata (5), za pritisokot na sme{ata se dobiva:
( )
211221
21 pppNpN
NNp
++
= (6)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
118
16. Kolkav e brojot na odovite na klipot so raboten vo-lumen V so koj {to }e mo`e da go namalime pritisokot vo sad
so volumen 0V od vrednost 0p do p ? Re{enie: Dadeno: Se bara:
V , 0V , 0p , p ?−n
Vo po~etniot moment, pritisokot na gasot vo rabotniot del (volumen) e ednakov na nula. Koga toj }e se soedini so volumenot na sadot, gasot }e zafa}a volumen:
VVV += 01 (1)
a pritisokot }e mu se namali do vrednost 1p , soglasno Bojl-
Mariotoviot zakon (ako ekspanzijata ja smetame za izotermna). Va`i:
( )VVpVp += 0100 (2)
od kade {to za vrednosta na pritisokot 1p se dobiva:
VV
Vpp
+=
0
001 (3)
Posle vtoriot od na klipot, pritisokot vo sadot stanuva 2p i
povtorno, smetaj}i ja ekspanzijata za izotermna se dobiva:
( )VVpVp += 0201 (4)
od kade {to se dobiva:
2
0
00
0
011
+=
+=
VV
Vp
VV
Vpp (5)
Posle n ciklusi }e va`i:
n
n VV
Vpp
+=
0
00 (6)
Ako go logaritmirame gorniot izraz i zememe vo predvid deka
ppn = , za brojot na ciklusite se dobiva:
VV
Vp
p
n
+
=
0
0
0
lg
lg
(7)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
119
17. Kolkava treba da bide kineti~kata energija na heliumovite atomi, za tie da mo`at da ja sovladaat zemjinata gravitacija i zasekoga{ da ja napu{tat zemjinata atmosfera? Dadeno: Se bara:
13 molkg104 −− ⋅⋅=HeM , km 6371=zR ?−kzE
Za da ja napu{tat povr{inata na Zemjata, kineti~kata energija na heliumovite atomi:
02
3kTEkz = (1)
treba da stane ednakva na rabotata {to tie treba da ja izvr{at protiv silata na gravitacijata:
z
z
R
mMA γ= (2)
Masata na eden heliumov atom iznesuva:
AN
Mm = (3)
Zemaj}i ja vo predvid (3) i poznatata ravenka:
2z
z
R
Mg
γ=
kade {to g e zemjinoto zabrzuvawe, so izedna~uvawe na (1) i
(2), za kriti~nata temperatura na koja treba da se najdat heliumovite atomi za da bide zadovolen uslovot na zada~ata, se dobiva:
R
MgRT z
3
20 = (4)
Nivnata kineti~ka energija toga{, spored (1) treba da iznesu-va:
R
kMgRE z
kz = (5)
odnosno, bidej}i univerzalnata gasna konstanta iznesuva
AkNR = , (5) dobiva oblik:
A
zkz N
MgRE = (6)
So zamena na brojnite vrednosti se dobiva: J 1014,4 19−⋅=kzE .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
120
18. Od ednakva visina padnale dve tela so ednakva masa, olovno i `elezno. Koe od niv, pri udarot vo Zemjata }e se zagree do povisoka temperatura? Da se smeta deka pred udarot telata imale ista temperatura. Re{enie: Bidej}i dvete tela padnale od ednakva visina i so ednakva brzina, koli~estvata toplina {to }e gi oslobodi sekoe od niv, treba da bidat ednakvi. Za prvoto telo va`i:
( )TTmcQ −= 111 (1)
a za vtoroto pak:
( )TTmcQ −= 222 (2)
Vo ravenkite (1) i (2) zemeno e vo predvid deka dvete tela
imaat ednakva masa mmm == 21 , a KkgJ 102,1 21 ⋅⋅=c i
KkgJ 106,4 22 ⋅⋅=c se specifi~nite toplinski kapaciteti na
olovoto i `elezoto, soodvetno. T e temperatura na koja {to telata se zagreani na po~etokot. Od ednakvosta na (1) i (2):
( ) ( )TTmcTTmc −=− 2211 (3)
sleduva deka:
21 TT > (4)
bidej}i 21 cc < . Spored (4), olovnoto top~e }e se zagree do
povisoka temperatura.
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
121
19. Mesingov kalorimetar so masa kg 13,01 =m sodr`i
kg 24,02 =m voda pri temperatura C 4,81o=t . Vo kalorimetarot
e spu{teno malo telo so masa kg 19,03 =m zagreano na tempe-
ratura C 1003o=t , pri {to krajnata temperatura na kalorime-
tarot stanala C 5,21 o=t . Da se opredeli specifi~niot top-
linski kapacitet na ispituvanoto telo. Re{enie: Dadeno:
kg 13,01 =m , kg 24,02 =m , kg 19,03 =m , K282C, 4,8 11 == Tt o ,
K373C, 100 33 == Tt o , 295KC, 5,21 == Tt o
Se bara:
?3 −c
Teloto predava opredeleno koli~estvo toplina:
( )TTcmQ −= 3333 (1)
od koe {to del prima vodata:
( )1222 TTcmQ −= (2)
a del kalorimetarot:
( )1111 TTcmQ −= (3)
kade {to 1c i 2c se specifi~nite toplinski kapaciteti na
mesingot i vodata, soodvetno. Vo uslovi na termodinami~ka ramnote`a, celoto koli~estvo toplina koe {to go predalo teloto, go apsorbirale kalorimetarot i vodata, taka {to va`i:
321 QQQ =+ (4)
Zamenuvaj}i gi (1), (2) i (3) vo ravenkata (4), se dobiva izraz za presmetuvawe na specifi~niot toplinski kapacitet na telo-to:
( )( )
( )TTm
TTcmcmc
−−+
=32
122113 (5)
So zamena na brojnite vrednosti se dobiva: KkgJ 102,9 23 ⋅⋅=c .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
122
20. So vnimatelno ladewe na voda taa mo`e da se
izladi do temperatura C6o−=t . Kolkava e masata na mrazot {to }e se sozdade od l 2 vaka izladena voda, ako se vnese par~e mraz koe {to }e sozdade uslovi za toa? Toplinata na
topewe na mrazot e kgkJ 336=q , a specifi~niot toplinski
kapacitet na vodata e CkgkJ 2,4 o=c .
Re{enie: Dadeno
C6o−=t , 3-3 m 102l 2 ⋅==V , CkgJ 10336 3 o⋅=q , CkgJ 102,4 3 o⋅=c
Se bara:
?1 −m
Ako so 1m ja ozna~ime masata na dobieniot mraz, toga{
koli~estvoto toplina {to go predala vodata e:
qmQ 11 = (1)
Od druga strana, koli~estvoto toplina {to treba da se odzeme od vodata se presmetuva kako:
( )ttmcQ −= 12 (2)
kade {to C01o=t e temperatura na mrznewe na vodata. Od
ednakvosta na (1) i (2):
21 QQ = (3)
za masata na mrazot se dobiva:
q
mctm =1 (4)
Zemaj}i u{te deka:
Vm 0ρ= (5)
kade {to 0ρ e gustina na vodata, se dobiva:
q
Vctm 0
1
ρ= (6)
So zamena na brojnite vrednosti vo (6) se dobiva: kg 15,01 =m .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
123
21. Da se opredeli temperaturata na vodata {to }e se
dobie pri me{awe na voda so masa kg 391 =m na temperatura
C201o=t i voda so masa kg 211 =m na temperatura C602
o=t .
Re{enie: Dadeno:
kg 391 =m , kg 211 =m , K293C,20 11 == Tt o , K333C,60 22 == Tt o
Se bara: ?−T
Koli~estvoto voda so masa 1m }e oddade koli~estvo
toplina:
( )111 TTcmQ −= (1)
koe {to pak }e go apsorbira koli~estvoto voda so masa 2m :
( )TTcmQ −= 221 (2)
Vo ravenkite (1) i (2) KkgJ 4180 ⋅=c e specifi~en toplinski
kapacitet na vodata, a T e temperatura na smesata. Bidej}i nema nikakvi zagubi, koli~estvoto toplina koe {to go oddalo ednoto koli~estvo voda, celosno go apsorbiralo drugoto koli~estvo voda, odnosno:
( ) ( )TTcmTTcm −=− 2211 (3)
Od ravenkata (3) sleduva:
21
2211
mm
TmTmT
++
= (4)
So zamena na brojnite vrednosti vo (4), za temperaturata na vodata posle me{aweto se dobiva: K 300=T .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
124
22. Oloven kur{um probiva drvena prepreka. Brzinata na kur{umot vo momentot na udar vo preprekata bila
sm 4001 =υ , a posle pominuvaweto niz preprekata sm 3002 =υ .
Temperaturata na kur{umot vo momentot na udar bila
K 3230 =T . Kolkav del od kur{umot }e se istopi, ako smetame
deka seta oslobodena toplina ja dobiva toj? Re{enie: Dadeno: Se bara:
sm 4001 =υ , sm 3002 =υ , K 3230 =T ?/ 1 −mm
Kako rezultat na namaluvaweto na kineti~kata energija na kur{umot, toj oslobodil koli~estvo na toplina:
( )22
212
υυ −= mQ (1)
kade {to m e masa na kur{umot. Del od ovaa toplina- 1Q se
tro{i za topewe na olovoto, a del- 2Q za topewe na kur{umot:
21 QQQ += (2)
kade {to:
( )01 TTmcQ −= (3)
i qmQ 12 = (4)
Vo (1) i (2) KkgJ 102,1 2 ⋅⋅=c e specifi~en toplinski kapaci-
tet na olovoto, K 600=T e temperatura na topewe na olovoto, a
kgJ 105,2 4⋅=q e toplina na topewe na olovoto. 1m e masa na
rastopenoto olovo. So zamena na (1), (3) i (4) vo (2), za delot od kur{umot {to se istopil se dobiva:
( )
−−
−= 0
22
21
1 2
1TTc
qm
m υυ (5)
So zamena na brojnite vrednosti vo (5) se dobiva deka %71
=m
m
od kur{umot }e se istopi pri udarot vo preprekata.
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
125
23. Periodot na edno matemati~ko ni{alo iznesuva 0T
na temperatura C00o=t . Kolkav }e bide periodot na ni{aloto
na nekoja proizvolna temperatura t ? Koeficientot na line-arno {irewe na materijalot od koj {to e napraveno ni{aloto e α . Re{enie: Dadeno: Se bara:
0T , C00o=t , α ?−T
Periodot na oscilacii na matemati~koto ni{alo na
temperatura C00o=t iznesuva:
g
lT 0
0 2π= (1)
kade {to 0l e dol`ina na matemati~koto ni{alo pri C00o=t .
Od (1) se dobiva:
2
20
04π
gTl = (2)
Dol`inata na matemati~koto ni{alo na bilo koja temperatura }e bide:
( )tll α+= 10 (3)
So zamena na (2) vo (3) se dobiva:
( )tgT
l απ
+= 14 2
20 (4)
Periodot na matemati~koto ni{alo na proizvolna tempera-tura iznesuva:
g
lT π2= (5)
odnosno, po zamena na (4) vo (5) sleduva:
tTT α+= 10 (6)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
126
24. Na temperatura 1t dol`inata na metalna pra~ka
iznesuva 1l , a na temperatura 2t dol`inata iznesuva 2l .
Kolkav e koeficientot na linearno {irewe na pra~kata? Re{enie: Dadeno: Se bara:
1t , 1l , 2t , 2l ?−α
Dol`inata na metalnata pra~ka na temperatura 1t
iznesuva:
( )101 1 tll α+= (1)
dodeka pak, na temperatura 2t , nejzinata dol`ina e:
( )202 1 tll α+= (2)
Vo (1) i (2) 0l e dol`ina na pra~kata na temperatura C00o=t .
Taa mo`e da se izrazi od (1) i iznesuva:
1
10 1 t
ll
α+= (3)
Ako sega (3) ja zamenime vo (2) dobivame:
( )21
12 1
1t
t
ll α
α+
+= (4)
Ako od ravenkata (4) ja izrazime nepoznatata α , se dobiva:
1221
12
tltl
ll
−−
=α (5)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
127
25. ^eli~na cilindri~na cisterna so dijametar
m 8,0=d i visina m 101 =h se polni so nafta na temperatura
od C20o . Kolkav prazen prostor treba da se ostavi za naftata da ne iste~e od cisternata toga{ koga temperaturata }e se
ka~i na C40o ? Termi~kiot koeficient na {irewe na naftata
e -1-41 C 109 o⋅=γ , a na cisternata -1-6
2 C 1011 o⋅=γ .
Re{enie: Dadeno:
m 8,0=d , m 101 =h , C201o=t , C402
o=t , -1-41 C 109 o⋅=γ ,
-1-62 C 1011 o⋅=γ
Se bara:
?2−h
1h
2h
Sl.1
( )tVV ∆+= 11'
1 1 γ (3)
( )tVV ∆+= 22'
2 1 γ (4)
kade {to 12 ttt −=∆ . Za naftata da ne istekuva od cisternata,
treba da va`i: '2
'1 VV = , odnosno:
( ) ( )tVtV ∆+=∆+ 2211 11 γγ (5)
So zamena na (1) i (2) vo (5) se dobiva:
( )
t
thh
∆+−∆
=1
2112 1 γ
γγ (6)
odnosno: m 17,02 =h .
Volumenot na naftata vo cister-
nata na temperatura C201o=t iznesuva
(sl.1):
( )4
2
211d
hhVπ−= (1)
dodeka pak, volumenot na cisternata na taa temperatura iznesuva:
4
2
12d
hVπ= (2)
Volumenite na naftata i cisternata na
temperatura C402o=t }e iznesuvaat:
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
128
26. Staklen balon e napolnet do vrvot so `iva. Na
temperatura 1t masata na `ivata iznesuva 1m . Kolkava masa na
`iva }e iste~e od balonot, ako istiot se zagree do temperatu-
ra 2t ?
Re{enie: Dadeno: Se bara:
1t , 1m , 2t
Pri temperatura 2t `ivata }e zafa}a volumen:
( )tVV ∆+= 11'1 1 γ (1)
dodeka pak, volumenot na stakleniot balon }e iznesuva:
( )tVV ∆+= 22'
2 1 γ (2)
kade {to:
1
121 ρ
mVV == (3)
se volumeni na balonot i `ivata na temperatura 1t (balonot e
poln so `iva do vrvot). Masata na `ivata koja {to }e iste~e
od balonot koga istiot }e go zagreeme na temperatura 2t e:
( ) 2'
2'
1 ρVVm −=∆ (4)
Vo (4) 2ρ e gustina na `ivata pri temperatura 2t . Va`i:
21
02 1 tγ
ρρ+
= (5)
So zamena na (1), (2) i (5) vo (4) se dobiva:
( )21
1211 1 t
tVmγ
ργγ+
∆−=∆ (6)
Ako u{te se zeme vo predvid deka 1
1 ρm
V = , a gustinata na
`ivata na temperatura 1t e:
21
01 1 tγ
ρρ+
= (7)
i se zameni vo (7), za masata na `ivata {to }e iste~e od balonot se dobiva:
( )21
1121 1
1
t
ttmm
γγγγ
++
∆−=∆ (8)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
129
*27. Kolkavo koli~estvo toplina e potrebno za dvojno da se zgolemi volumenot na opredeleno koli~estvo helium pri
konstanten pritisok? Po~etniot volumen e 3dm 3 , a pritisokot
Pa 1053 ⋅ . Poasonovata konstanta za heliumot e 67,1=γ .
Re{enie: Dadeno: Se bara:
31 dm 3=V , Pa 1053 ⋅=p , 67,1=γ ?−Q
Spored prviot princip na termodinamikata: AUQ +∆= (1)
koli~estvoto toplina Q {to treba da se dovede na eden
sistem za da nastane promena na vnatre{nata energija U∆ , e zbir od taa promena i rabotata {to se vr{i za promena na volumenot. Od Klapejronovite ravenki za po~etnata i krajnata sostojba:
11 nRTpV = i 212 nRTpV = (2)
kade {to e zemeno vo predvid deka 12 2VV = , se dobivaat
temperaturite na po~etnata i krajnata sostojba:
nR
pVT 1
1 = i nR
pVT 1
2
2= (3)
Promenata na vnatre{nata energija iznesuva:
( )12 TTnCU V −=∆ (4)
kade {to VV McC = e molaren specifi~en toplinski kapacitet
pri konstanten volumen ( Vc e specifi~en toplinski kapacitet
pri konstanten volumen). So zamena na (3) vo (4), za promenata na vnatre{nata energija se dobiva:
R
VpCU V 1=∆ (5)
Spored ravenkata na Maer:
Vp CCR −= (6)
kade {to: R e univerzalnata gasna konstanta, a pC e molaren
specifi~en toplinski kapacitet pri konstanten pritisok, (5) pominuva vo:
Vp
V
CC
VpCU
−=∆ 1 (7)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
130
Poasonovata (adijabatska konstanta) se opredeluva na sled-niot na~in:
V
p
C
C=γ (8)
So zemawe vo predvid na relacijata (8), (7) dobiva oblik:
11
−=∆
γpV
U (9)
Procesot e izobaren, taka {to rabotata koja {to se vr{i pri ovoj proces se presmetuva kako:
( )12 VVpA −= (10)
odnosno:
12pVA = (11)
Ako ravenkite (9) i (11) se zamenat vo ravenkata za prviot princip na termodinamikata (1) se dobiva:
11pVQ
−=
γγ
(12)
odnosno: kJ 24,2=Q .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
131
28. Vo cilindar so podvi`en klip se nao|a 3dm 9 sme{a na vodorod i helium. Polneweto na cilindarot se odvivalo
pri postojan pritisok od Pa 106 . Temperaturata na sme{ata e celo vreme postojana i iznesuva K 300 . Volumenot na vodorodot e dvapati pogolem od volumenot na heliumot. Kolkava rabota }e se izvr{i ako sme{ata adijabatski se komprimira do temperatura K 750 ? Re{enie: Dadeno: Se bara:
333 m 109dm 9 −⋅==V , Pa 106=p , K 3000 =T , K 750=T ?−A
Od prviot princip na termodinamikata: AUQ +∆= (1)
sleduva deka izvr{enata rabota pri adijabatski proces ( 0=Q ) }e se presmeta kako:
UA ∆−= (2) Promenata na vnatre{nata energija na sme{ata e ednakva na zbirot od promenata na vnatre{nite energii na komponentite:
( ) ( )02201121 TTCnTTCnUUU VV −−−=∆+∆=∆ (3)
odnosno: ( )( )22110 VV CnCnTTU −−=∆ (4)
Od Klapejronovite ravenki za komponentite:
011 RTnpV = i 022 RTnpV = (5)
se dobiva: 0
1 3
2
RT
pVn = i
02 3RT
pVn = (6)
kade {to e zemeno vo predvid deka: VV 321 = i VV 312 = .
Specifi~niot toplinski kapacitet se presmetuva kako:
Ri
CV 2= (7)
kade {to i e broj na stepeni na sloboda (za heliumot 3=i , za
vodorodot 5=i ). So zamena na (6) i (7) vo (4) se dobiva:
0
0
6
13
T
TTpVU
−=∆ (8)
a spored (2) za izvr{enata rabota imame:
0
0
6
13
T
TTpVA
−−= (9)
So zamena na brojnite vrednosti se dobiva: kJ 3,29−=A .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
132
29. Nad koli~estvo gas so masa m e izvr{en izobaren
proces, taka {to po~etnata i krajnata temperatura se 1T i 2T
soodvetno. Ako specifi~niot toplinski kapacitet na gasot e
pc , da se opredeli koli~estvoto toplina koe {to mu bilo
predadeno. Molarnata masa na gasot e M . Re{enie: Dadeno: Se bara:
m , 1T , 2T , pc , M ?−Q
Koli~estvoto toplina koe {to mu bilo predadeno na gasot }e go opredelime od prviot princip na termodinamikata: AUQ +∆= (1)
kade {to promenata na vnatre{nata energija se presmetuva kako:
( )12 TTmcU V −=∆ (2)
Procesot e izobaren, taka {to rabotata koja {to se izvr{ila pri promenata na volumenot se presmetuva na sledniot na~in: VpA ∆= (3)
kade {to:
12 VVV −=∆ (4)
e promenata na volumenot. Ako Klapejronovite ravenki za po~etnata i krajnata sostojba:
11 nRTpV = (5)
i 22 nRTpV = (6)
se odzemat edna od druga, se dobiva:
( )12 TTnRVp −=∆ (7)
So zamena na ravenkite (2) i (7) vo (1), za koli~estvoto toplina se dobiva:
( )( )12 TTRcmQ V −+= (8)
a ako se ima vo predvid ravenkata na Maer:
M
Rcc Vp =− (9)
za koli~estvoto toplina se dobiva:
( )12
11 TT
MRcmQ p −
−+= (10)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
133
30. Kislorod so masa g 10=m se nao|a pod pritisok
Pa 1095,2 4⋅=p i na temperatura C101o=t . Pri zagrevawe gasot
se {iri do volumen l 102 =V , a pritisokot ostanuva konstan-
ten. Da se opredeli: a) koli~estvoto toplina predadeno na gasot; b) vnatre{nata energijata na gasot pred i posle {ire-weto. Molarniot toplinski kapacitet na kislorodot pri kons-
tanten pritisok e C molJ 25,29 o=pC .
Re{enie: Dadeno:
kg 0,01g 10 ==m , Pa 1095,2 4⋅=p , K 283C,10 11 == Tt o , 3-2
2 m 10l 10 ==V , C molJ 25,29 o=pC
Se bara:
a) ?−Q , b) ?1 −U , ?2 −U
a) Od Klapejronovite ravenki na po~etnata i krajnata sostojba za kislorodot:
111 RTM
mVp = (1)
222 RTM
mVp = (2)
kade {to molkg 032,0=M e molarnata masa na kislorodot, se
opredeluvaat volumenot na po~etnata i temperaturata na krajnata sostojba:
pM
mRTV 1
1 = (3)
mR
MpVT 2
2 = (4)
Koli~estvoto toplina {to go primil kislorodot e:
( )12 TTmcQ p −= (5)
kade {to pc e specifi~en toplinski kapacitet na gasot,
odnosno:
( )12 TTnCQ p −= (6)
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
134
kade {to pC e molarniot toplinski kapacitet pri konstanten
pritisok, a Mmn = e koli~estvoto kislorod. So zamena na (4)
vo (6), za koli~estvoto toplina {to go primil kislorodot se dobiva:
−= 12 T
mR
MpVC
M
mQ p (7)
odnosno: kJ 6,2=Q .
b) Vnatre{nite energii na kislorodot pred zagreva-weto i posle toa se presmetuvaat kako:
11 TnCU V= (8)
22 TnCU V= (9)
Ako se zeme vo predvid deka:
1V
p
C
C=γ (10)
e Poasonovata konstanta, koja za kislorodot iznesuva 40,1=γ ,
ravenkite (8) i (9) dobivaat oblik:
11 TC
M
mU
p
γ= (11)
22 TC
M
mU
p
γ= (12)
So zamena na brojnite vrednosti vo (12) se dobiva: kJ 85,11 =U i
kJ 71,32 =U .
Zbirka zada~i od fizika MOLEKULARNA FIZIKA SO TERMODINAMIKA _____________________________________________________________________________________
135
31. Na podvi`en klip koj zatvora cilindar so vozduh pa|a telo so masa kg 5,1=m od visina m 5,0=h . Pred udarot,
volumenot na vozduhot vo cilindarot e 31 cm 7,37=V ,
temperaturata C151o=t , a pritisokot e Pa 102 5
1 ⋅=p . Kolkava
}e bide temperaturata na gasot posle udarot na teloto vrz klipot, ako zbivaweto se vr{i adijabatski? Re{enie: Dadeno:
kg 5,1=m , m 5,0=h , 3631 m 107,37cm 7,37 −⋅==V , K 288 C,15 11 == Tt o ,
Pa 102 51 ⋅=p
Se bara:
?2 −T
Energijata {to ja poseduva teloto: mghE = (1)
}e ja iskoristi za vr{ewe rabota pri zbivaweto na gasot, odnosno: mghA = (2)
Rabotata {to se vr{i pri adijabatski proces se presmetuva kako:
( )121TT
nRA −
−=
γ (3)
kade {to za Poasonovata konstanta za vozduhot }e se zeme 4,1=γ . Koli~estvoto supstancija }e go opredelime od Klapej-
ronovata ravenka za po~etnata sostojba:
11 nRTpV = (4)
na sledniot na~in:
1
11
RT
Vpn = (5)
So izedna~uvawe na ravenkite (2) i (3), otkako }e ja zamenime (5) vo (4), za temperaturata na komprimiraniot gas se dobiva:
( )
11
112
1
Vp
TATT
−+=
γ (6)
odnosno: K 4002 =T .