1. Найти давление атмосферы на высоте 10 км, если у поверхности Земли оно равно 1000 ГПа. Считать воздух газом с относительной молекулярной массой 29 и постоянной температурой 27С. Движение воздушных масс не учитывать. 2. В цилиндре объемом 4 л под поршнем площадью 20 см2 и массой 5 кг при температуре 25°C находится углекислый газ. Газ нагрели до температуры 250°C. Каков станет объем газа? 3. содержит азот массой 2 кг при температуре 7С. Определить полную энергию молекул азота, находящегося в . 4.Найти количество теплоты, которое требуется сообщить смеси, состоящей из 0, 5 кг кислорода и 1, 5 кг азота, чтобы нагреть ее на 50С при постоянном объеме. 5.Стальная гиря массой 2 кг вынута из холодильной камеры с температурой 73С и внесена в помещение с температурой +27С. Найти изменение энтропии гири, если теплоемкость стали 460 Дж/(кгК) 6.Найти напряженность поля, созданного двумя параллельными плоскостями, поверхностные плотности зарядов на которых равны 10-7 Кл/м2 и 5·10-8 Кл/м2. 7. Расстояние между двумя точечными зарядами +3, 310-7 Кл и 3, 310-7 Кл равно 1 см. Найти напряженность поля в точке, находящейся на перпендикуляре, восстановленном к середине линии, соединяющей оба заряда на расстоянии 1 см от нее. [ 46 МВ/м ] 8.Четыре одинаковых капли ртути, заряженных до потенциала 10 В, сливаются в одну. Каков потенциал образовавшейся капли? [ 62 В ] 9.Расстояние между пластинами плоского конденсатора 2 мм, разность потенциалов 600 В. Заряд каждой пластины 40 нКл. Определить энергию поля конденсатора. [ 0, 012 мДж ] 10.Электрон с начальной скоростью 3106 м/с влетел в однородное электрическое поле напряженностью 150 В/м. Вектор начальной скорости перпендикулярен линиям напряженности электрического поля. Определить скорость электрона через 0, 1 мкс. [ 3 Мм/с] 11.Имеется моток медной проволоки с площадью поперечного сечения 0, 1мм2. Масса всей проволоки 0, 3 кг. Определить сопротивление проволоки. Удельное сопротивление меди 1, 7∙10-8 Ом∙м, плотность меди 8900 кг/м3. 12.Намотка в электрической кастрюле состоит из двух одинаковых секций. Сопротивление каждой секции 20 Ом. Через сколько времени закипит 2, 2 л воды, если включена одна секция? Начальная температура воды 16о С, напряжение в сети 110 В, КПД нагревателя 85%. Теплоемкость воды С = 4190 Дж/(кг∙град.) 13.Определить среднюю скорость направленного движения электронов ‹v› медного проводника при плотности постоянного тока j = 11 А/м2, считая, что на каждый атом меди приходится один свободный электрон. Плотность меди ρCu =9 г/см3, масса одного моля μ = 63, 5 г/моль, число Авогадро NA = 6, 02 1023 моль-1, заряд электрона е = 1, 610-19 Кл.

1. Давление атмосферы на высоте 10 км можно найти с помощью формулы для изменения давления в зависимости от высоты и плотности воздуха. Давление атмосферы можно выразить как:

P = P0 * exp (-M * g * h / (R * T))

где P - искомое давление атмосферы на высоте 10 км, P0 - давление на поверхности Земли (1000 ГПа в данном случае), M - относительная молекулярная масса воздуха (29 в данном случае), g - ускорение свободного падения (пренебрегаем), h - высота (10 км), R - универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)), T - температура в Кельвинах (27°C = 27 + 273 = 300 К).

Подставляя значения в формулу, получаем:

P = 1000 ГПа * exp (-29 * 9.8 * 10000 / (8.314 * 300))

Расчет давления атмосферы на высоте 10 км можно провести с помощью калькулятора или специальных программ.

2. Для решения этой задачи применим закон Гей-Люссака. Закон Гей-Люссака гласит, что при постоянном давлении и константе структуры объем газа пропорционален его температуре.

V1/T1 = V2/T2

где V1 - начальный объем газа (4 л), T1 - начальная температура газа (25°C = 25 + 273 = 298 К), V2 - конечный объем газа (искомый), T2 - конечная температура газа (250°C = 250 + 273 = 523 К).

Подставляя значения в формулу, получаем:

4 л / 298 К = V2 / 523 К

V2 = (4 л * 523 К) / 298 К

V2 = приблизительно 6.98 л

3. Для определения полной энергии молекул азота, находящегося в 2-х кг, воспользуемся уравнением классической кинетической энергии.

Энергия молекулы = (3/2) * k * T

где k - постоянная Больцмана (1.38 * 10^-23 Дж/К), T - температура (7°C = 7 + 273 = 280 К).

Полная энергия молекул азота находится умножением этой энергии на количество молекул:

Полная энергия = (3/2) * k * T * N

где N - количество молекул азота в 2 кг, выраженное через число молей:

N = масса / молярная масса азота

Молярная масса азота = 14 г/моль

Подставляя значения, получаем:

Полная энергия = (3/2) * (1.38 * 10^-23 Дж/К) * 280 К * (2 кг / 14 г/моль)

Подсчитываем эту формулу для получения ответа.

4. Для расчета количества теплоты, требуемого для нагрева смеси на 50°C, можно воспользоваться формулой:

Q = m * c * ΔT

где Q - количество теплоты, m - масса смеси (0.5 кг кислорода + 1.5 кг азота = 2 кг), c - удельная теплоемкость смеси (для смеси азота и кислорода можно принять среднее значение и воспользоваться таблицей), ΔT - изменение температуры (50°C = 50 К).

Подставим значения и рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева смеси.

5. Чтобы найти изменение энтропии гири, воспользуемся формулой:

ΔS = Q / T

где ΔS - изменение энтропии, Q - количество теплоты (рассчитанное с использованием удельной теплоемкости стали и изменения температуры), T - абсолютная температура (в данном случае 27°C = 27 + 273 = 300 К).

Подставляем значения и рассчитываем изменение энтропии гири.

6. Напряженность поля между двумя параллельными плоскостями с поверхностными плотностями заряда можно найти с помощью формулы:

E = σ / ε0

где E - напряженность поля, σ - поверхностная плотность заряда на плоскости, ε0 - электрическая постоянная (8.85 * 10^-12 Кл^2/(Н·м^2)).

Подставим значения и рассчитаем напряженность поля.

7. Напряженность поля в точке, находящейся на перпендикуляре, восстановленном к середине линии, может быть рассчитана с помощью формулы:

E = k * Q / r^2

где E - напряженность поля, k - электростатическая постоянная (8.99 * 10^9 Н·м^2/Кл^2), Q - заряд (в данном случае 3.3 * 10^-7 Кл), r - расстояние (в данном случае 1 см = 0.01 м).

Подставим значения и рассчитаем напряженность поля.

8. Потенциал образовавшейся капли может быть найден с использованием закона сохранения заряда. Общий заряд после слияния должен быть равным сумме зарядов отдельных капель.

Q1 = Q2 = Q3 = Q4

где Q1, Q2, Q3, Q4 - заряды исходных капель, равные 10 В.

Таким образом, потенциал образовавшейся капли будет равен 10 В.

9. Энергию поля конденсатора можно найти с помощью формулы:

E = (1/2) * C * U^2

где E - энергия поля, C - емкость конденсатора, U - разность потенциалов.

Емкость конденсатора можно рассчитать с помощью формулы:

C = ε0 * S / d

где C - емкость конденсатора, ε0 - электрическая постоянная (8.85 * 10^-12 Кл^2/(Н·м^2)), S - площадь пластин, d - расстояние между пластинами.

Подставляем значения и рассчитываем энергию поля конденсатора.

10. Для определения скорости электрона через заданное время в однородном электрическом поле воспользуемся формулой:

v = a * t

где v - скорость электрона, a - ускорение (полученное из соотношения F = qE, где F - сила, q - заряд, E - напряженность электрического поля), t - время (в данном случае 0.1 мкс = 0.1 * 10^-6 с).

Подставляем значения и рассчитываем скорость электрона.

11. Сопротивление проволоки можно рассчитать с помощью формулы:

R = ρ * (L/S)

где R - сопротивление проволоки, ρ - удельное сопротивление меди, L - длина проволоки (можно рассчитать, зная ее массу и плотность), S - площадь поперечного сечения проволоки.

Подставляем значения и рассчитываем сопротивление проволоки.

12. Для определения времени, через которое закипит заданный объем воды при заданных условиях, можно использовать формулу:

Q = m * c * ΔT

где Q - количество теплоты, m - масса воды (2.2 л = 2.2 кг), c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры (от начальной температуры до точки кипения).

Выражаем ΔT:

ΔT = Q / (m * c)

Значение Q можно рассчитать, учитывая количество теплоты, которое выделится при нагреве 2.2 л воды от 16°C до 100°C при помощи формулы:

Q = m * c * ΔT + Q_boil

где Q_boil - количество теплоты, требуемое для закипания воды при данной температуре и давлении.

Дополнительно дано,