Фонд оценочных средств Молекулярная физика

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого»
Институт электронных и информационных систем
Кафедра общей и экспериментальной физики
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИЭИС
____________ Б.И.Селезнев
«____»__________2013 г.
Фонд оценочных средств
Общая и экспериментальная физика
Молекулярная физика
Учебный модуль по направлению подготовки
050100.62 - Педагогическое образование
Профили - Физика и информатика
2
СОГЛАСОВАНО
Начальник УМУ
_______________ Е.И.Грошев
Разработал
Доцент кафедры ОЭФ НовГУ
______________ Н.П.Самолюк
«_____» __________ 20
г.
«____»_____________ 20 г.
Принято на заседании кафедры ОЭФ
Протокол №____ от ___________ 20
Заведующий кафедрой ОЭФ
_______________ В.В.Гаврушко
г.
3
Паспорт фонда оценочных средств
по модулю «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» по
направлению подготовки 050100.62 - Педагогическое образование
Профили - Физика и информатика
Модуль, раздел
(в соответствии с РП)
1. Описание состояния
макроскопических систем
2. Идеальный газ и его
свойства
3. Первое начало
термодинамики
4. Применение первого
начала термодинамики к
процессам в идеальных
газах
5. Статистическое
описание
макроскопических систем
6. Второе начало
термодинамики
Контролируемые
компетенции
(или их части)
СК-1, СК-2,
СК-3, СК-4
СК-1, СК-2,
СК-3, СК-4
СК-1, СК-2,
СК-3, СК-4
СК-1, СК-2,
СК-3, СК-4
СК-1, СК-2,
СК-3, СК-4
СК-1, СК-2,
СК-3, СК-4
7 Явления переноса
СК-1, СК-2,
СК-3, СК-4
8. Свойства жидкостей
9. Тепловые свойства
твердых тел
10. Экзамен
СК-1, СК-2,
СК-3, СК-4
СК-1, СК-2,
СК-3, СК-4
СК-1, СК-2,
СК-3, СК-4
ФОС
Вид оценочного
средства
разноуровневые задачи
конспект
контрольная работа
коллоквиум
разноуровневые задачи
лабораторные работы
контрольная работа
коллоквиум
разноуровневые задачи
лабораторные работы
контрольная работа
коллоквиум
разноуровневые задачи
лабораторные работы
Количество
вариантов
заданий
16
1
1
вопросы
16
3
1
вопросы
16
3
1
вопросы
17
4
контрольная работа
1
разноуровневые задачи
19
контрольная работа
коллоквиум
разноуровневые задачи
коллоквиум
контрольная работа
лабораторные работы
разноуровневые задачи
коллоквиум
контрольная работа
лабораторные работы
разноуровневые задачи
коллоквиум
лабораторная работа
разноуровневые задачи
коллоквиум
лабораторная работа
комплект
экзаменационных
билетов
1
вопросы
37
вопросы
1
3
33
вопросы
1
3
40
вопросы
2
27
вопросы
3
26
4
Характеристика оценочного средства
1. Разноуровневые задачи в соответствии с паспортом ФОС
Разноуровневые задачи по разделу 1
1. Для решения на практических занятиях студентам предлагаются задачи № 5.4, 5.5, 5.6,
5.12, 5.14, 5.15, 5.16, 5.26, 5.27, 5.28, 5.29, 5.22, 5.30, 5.21, 5.22, 5.46, 5.47, 5.48, 5.49, 5.105
из источника (6).
Разноуровневые задачи по разделу 2
2. Для решения на практических занятиях студентам предлагаются задачи № 5.1, 5.2, 5.3,
5.7, 5.8, 5.9, 5.10, 5.11, 5.13, 5.17, 5.23, 5.24, 5.31, 5.32, 5.33, 5.170 из источника (6).
Разноуровневые задачи по разделу 3
3. Для решения на практических занятиях студентам предлагаются задачи № 5.34, 5.35,
5.36, 5.38, 5.39, 5.40, 5.41, 5.42, 5.43, 5.44, 5.45, 5.50, 5.51, 5.52, 5.54, 5.152 из источника
(6).
Разноуровневые задачи по разделу 4
4. Для решения на практических занятиях студентам предлагаются задачи № 5.153, 5.154,
5.155, 5.156, 5.157, 5.157, 5.158, 5.159, 5.160, 5.161, 5.162, 5.164, 5.165, 5.166, 5.167, 5.168,
5.171 из источника (6).
Разноуровневые задачи по разделу 5
5. Для решения на практических занятиях студентам предлагаются задачи №5.67, 5.68,
5.69, 5.70, 5.71, 5.72, 5.74, 5.75, 5.76, 5.77, 5.78, 5.79, 5.80, 5.81, 5.82, 5.85, 5.86, 5.93, 5.95
из источника (6).
Разноуровневые задачи по разделу 6
6. Для решения на практических занятиях студентам предлагаются задачи № 5.177, 5.178,
5.179, 5.180, 5.181, 5.182, 5.183, 5.184, 5.185, 5.186, 5.187, 5.188, 5.189, 5.190, 5.191, 5.192,
5.193, 5.194, 5.195. 5.197, 5.198, 5.199, 5.200, 5.201, 5.202, 5.203, 5.205, 5.206, 5.207, 5.208,
5.209, 5.210, 5.211, 5.212, 5.213, 5.214, 5.215 из источника (6).
Разноуровневые задачи по разделу 7
7. Для решения на практических занятиях студентам предлагаются задачи № 5.96, 5.97,
5.98, 5.99, 5.100, 5.101, 5.102, 5.103, 5.104, 5.105, 5.106, 5.107, 5.108, 5.114, 5.115, 5.117,
5.119, 5.120, 5.121, 5.123, 5.124, 5.125, 5.126, 5.127, 5.128, 5.130, 5.131, 5.133, 5.134, 5.136,
5.137, 5.139, 5.140 из источника (6).
Разноуровневые задачи по разделу 8
8. Для решения на практических занятиях студентам предлагаются задачи № 6.5, 6.6, 6.7,
6.8, 6.9, 6.16, 6.16, 6.17, 6.18, 6.19, 6.21, 6.22, 6.28, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.28, 7.30, 7.32,
5
7.33, 7.34, 7.35, 7.36, 7.39, 7.41, 7.42, 7.43, 7.44, 7.45, 7.48, 7.49, 7.52, 7.65, 7.66, 7.67, 7.68,
7.77 из источника (6).
Разноуровневые задачи по разделу 9
9. Для решения на практических занятиях студентам предлагаются задачи № 8.1, 8.4, 8.5,
8.6, 8.7, 8.8, 8.9. 8.10, 8.12, 8.13, 8.14, 8.16, 8.17, 8.18, 8.19, 8.20, 8.22, 8.22, 8.23, 8.27, 8.28,
8.29, 8.30, 8.31, 8.56, 8.58, 8.59 из источника (6).
Таблица 1 – Параметры оценочного средства
Источник (7)
Предел длительности контроля
Предлагаемое количество задач из одного
контролируемого раздела
Последовательность выборки задач из
каждого раздела
Критерии оценки:
«5», если суммарный балл 101-115
«4», если суммарный бал 85 – 100
«3», если суммарный балл 69 - 84
Волькенштейн В.С. Сборник задач по
общему курсу физики: для студентов техн.
вузов – СПб.: Книжный мир, 2004. - 327 с.
15-30 мин на задачу
3-5
случайная
Согласно паспортам компетенций СК1,
СК2, СК3, СК4
Согласно паспортам компетенций СК1,
СК2, СК3, СК4
Согласно паспортам компетенций СК1,
СК2, СК3, СК4
2 Лабораторная работа
Студентам предлагается выполнить и защитить 12 лабораторных работ из
источников (1,3) и из описаний, имеющихся в электронном виде на сайте НовГУ в разделе
«Учебные материалы», а также непосредственно в лаборатории механики.
Оформление отчета по лабораторной работе – согласно источнику (7).
Таблица 2 – Параметры оценочного средства
Источник (1)
Источник (3)
Сборник лабораторных работ по общему
курсу физики: в 2 ч.I /сост.: Е.А.Ариас,
З.С.Бондарева,
Ф.А.Груздев,
Г.Е.Коровина,
А.О.Окунев, Н.А.Петрова. – 2-е изд.; НовГУ им.
Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2009. –
Ч. 1. -103с.
Сайт
НовГУ
«Учебные
материалы»
Н.П.Самолюк; Документы кафедры папка
Самолюк Н.П
6
Источник (7)
Предлагаемое кол-во лабораторных
работ из одного контролируемого
раздела
Критерии оценки:
«5», если суммарный балл –85 – 95
«4», если суммарный балл –71 – 84
«3», если суммарный балл – 57 – 70
СТО 1.701-2010. Текстовые документы.
Общие требования к построению и оформлению.
Стандарт организации. Университетская система
учебно-методической документации.– Введ.
1998-12-16. – Великий Новгород: ИПЦ НовГУ. 52 с.
1-3
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2,
СК3,СК4
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2,
СК3,СК4
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2,
СК3,СК4
3 Контрольная работа в соответствии с паспортом ФОС
Комплект контрольных заданий
Для решения студентам предлагаются задачи из источника (7) по вариантам. На
каждую контрольную работу предлагается 4 – 5 задач из списка разноуровневых задач.
(1. Разноуровневые задачи в соответствии с паспортом ФОС)
Раздел 1 – Контрольная работа № 1
Раздел 2 – Контрольная работа № 2
Раздел 3 – Контрольная работа № 3
Раздел 4 – Контрольная работа № 4
Раздел 5 – Контрольная работа № 5
Раздел 6 – Контрольная работа № 6
Раздел 7 – Контрольная работа № 7
Таблица 3 – Параметры оценочного средства (контрольная работа)
Источник (7)
Предел длительности контроля
Предлагаемое количество задач из
одного контролируемого раздела
Последовательность выборки задач из
каждого раздела
Критерии оценки:
«5», если суммарный балл 116 – 125
«4», если суммарный балл 96 – 115
Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему
курсу физики: для студентов техн. вузов –
СПб.: Книжный мир, 2004. - 327 с.
0,5 час. на одну задачу
4-5
случайная
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2,
СК3,СК4
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2,
7
«3», если суммарный балл 75 – 95
СК3,СК4
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2,
СК3,СК4
Примерный перечень задач для контрольных работ №1 и №2
1. Сосуд объемом 20 л содержит смесь водорода и гелия при температуре 20 0 С и
давлении 2,0 атм. Масса смеси 5 г. Найти отношение массы водорода к массе гелия в
данной смеси.
2. 1. В сосуде с объемом 0,5 л находится 1 г парообразного йода (I2). При температуре
103 0С давление в сосуде равно 93,3 к Па. Найти степень диссоциации молекул йода на
атомы. Молярная масса молекул йода 0,254 кг/моль.
3. Определить наименьшее возможное давление идеального газа в процессе,
происходящем по закону T = T0 + α V2, где T0 и α – положительные постоянные, V –
объем одного моля, Изобразить примерный график этого процесса в переменных P и V.
4. В вертикальном закрытом с обоих концов цилиндре находится легкоподвижный
поршень, по обе стороны которого находится по одному молю воздуха. В равновесном
состоянии при температуре 300 К объем верхней части цилиндра в 4 раза больше объема
нижней части. При какой температуре отношение объемов станет равным 3?
5. Баллон объемом 20 л содержит смесь водорода и азота при температуре 290 К и
давлении 1 МПа. Определить массу водорода и азота, если масса смеси 150 г.
6. В сосуде, разделенном подвижным поршнем массой m и площадью поперечного
сечения S, находится идеальный газ. Когда поршень расположен ровно посередине
сосуда, давление в каждой его половине равно P, объем половины сосуда равен V. Сосуд
расположен горизонтально. Определите период малых колебаний поршня, считая процесс
колебаний изотермическим. Трением пренебречь.
7. Найти максимально возможную температуру идеального газа в процессе, в котором
зависимость давления от объема имеет вид: P=P0 – αV2, где P0 и α – постоянные величины,
V - объем одного моля
8. Посередине откачанного и запаянного с обоих концов капилляра, расположенного
горизонтально, находится столбик ртути длиной 20 см. если капилляр поставить
вертикально, то столбик ртути переместится на 10 см. до какого давления был откачан
капилляр? Длина капилляра равна 1 м.
9. В сосуде находится 14 г азота и 9 г водорода при температуре 100С и давлении 1 МПа.
Найти молярную массу смеси и объем сосуда.
10. Некоторый газ при температуре 100С и давлении 200 кПа имеет плотность 0,34 кг/м3.
Найти молярную массу газа.
11. Найти давление газа в горизонтальной закрытой трубке сечением 0,4 см 2, разделенной
столбиком ртути массой 10 г на два объема по 50 см3 , если при повороте трубки в
вертикальное положение нижний объем равен 40 см3 . Плотность ртути равна 13,6 г/см3 .
12. В длинной вертикальной цилиндрической трубке, закрытой с нижнего конца, может
ходить без трения поршень, масса которого М велика по сравнению с массой газа,
заключенного внутри трубки. В положении равновесия расстояние между поршнем и
дном трубки равно l0. Определить период малых колебаний, которые возникнут при
отклонении поршня от положения равновесия. При этом предполагается, что они
являются изотермическими, а газ идеальным. Площадь поперечного сечения трубки равна
S, атмосферное давление P0. Рассмотреть предельный случай, когда P0 = 0.
13. В длинной вертикальной цилиндрической трубке, закрытой с нижнего конца, может
ходить без трения поршень, масса которого М велика по сравнению с массой газа,
заключенного внутри трубки. В положении равновесия расстояние между поршнем и
8
дном трубки равно l0. Определить период малых колебаний, которые возникнут при
отклонении поршня от положения равновесия. При этом предполагается, что они
являются адиабатическими, а газ идеальным. Площадь поперечного сечения трубки равна
S, атмосферное давление P0.
Примерный перечень задач для контрольных работ №3 и №4
1. Идеальный газ с показателем адиабаты γ расширили по закону P = αV, где α –
постоянная. Первоначальный объем газа равен V0. В результате расширения объем газа
увеличился в η раз. Найти приращение внутренней энергии газа, работу, совершенную
газом, молярную теплоемкость газа в этом процессе.
2. Два моля идеального газа при температуре 300 К охладили изохорически, вследствие
чего его давление уменьшилось в два раза. Затем газ изобарически расширили так, что в
конечном состоянии его температура стала равна первоначальной. Найти количество
теплоты, полученное газом в этом процессе.
3. Три моля идеального газа, находившегося при температуре 273 К, изотермически
расширили в 5 раз, а затем изохорически нагрели так, что в конечном состоянии его
давление стало равно первоначальному. За весь процесс газу сообщили 80 кДж теплоты.
Найти величину CP/СV для этого газа.
4. Определить показатель адиабаты для смеси из 8 г гелия и 2 г водорода. Найти
молярную массу смеси, если молярная масса гелия 4 10-3 кг/моль, а молярная масса
водорода 2 10-3 кг/моль.
5. Имеется идеальный газ с показателем адиабаты γ. Его молярная теплоемкость при
некотором процессе изменяется по закону C = α/V, где α – постоянная. Найти работу,
совершаемую одним молем газа при его нагревании от температуры T 0 до температуры в
η раз большей и уравнение процесса в параметрах P и V.
6. Найти степень диссоциации азота, если отношение cp/cv равно 1,47, где cp и cv –
удельные теплоемкости при постоянном давлении и при постоянном объеме.
7. В сосуде с теплоемкостью 900 Дж/кг находится лед при температуре – 200С. Для
нагревания льда до температуры плавления требуется такое же количество теплоты, как и
для его плавления. Найти массу льда, если его удельная теплоемкость 2,1 кДж/кг К,
удельная теплота плавления 330 кДж/кг. Потерями теплоты пренебречь
8. Найти уравнение процесса в переменных T,V для идеального газа, в котором молярная
теплоемкость изменяется по закону C=CV +αT, где CV - молярная теплоемкость при
постоянном объеме, α – постоянная
9. В калориметре находится 400 г льда при 00С. Какая часть льда растает, если в сосуд
налить 100 г воды при температуре 660 С? Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг
К, удельная теплота плавления льда равна 330 кДж/кг. Теплоемкостью калориметра и
потерями теплоты пренебречь.
10. Имеется идеальный газ, молярная теплоемкость которого при постоянном объеме
известна и равна CV. Найти молярную теплоемкость газа как функцию объема, если газ
совершает процесс, при котором T = T0eαV, где T0, α – постоянные величины.
11. Определить показатель адиабаты для смеси из 8 г гелия и 2 г водорода. Найти
молярную массу смеси, если молярная масса гелия 4 10-3 кг/моль, а молярная масса
водорода 2 10-3 кг/моль.
12. Кусок сплава олова и свинца массой 200 г при температуре 130 0С погружают в
калориметр, содержащий 100 г воды при температуре 200 С. Установившаяся температура
равна 300 С . Найти массу олова и массу свинца в сплаве. Удельная теплоемкость олова
равна 130 Дж/кг К, а свинца – 230 Дж/кг К. Теплоемкостью калориметра и потерями
теплоты пренебречь.
9
13. Найти степень диссоциации кислорода, если его удельная теплоемкость при
постоянном давлении равна 1,05 кДж/кгК
14. В колбе находится вода при температуре 00 С. Выкачивая из колбы воздух и пары
воды, воду замораживают посредством испарения. Определить, какая доля воды от
первоначально находившейся в колбе воды, испарилась до момента полного замерзания.
Удельная теплота испарения воды равна 2,4 МДж/кг, удельная теплота плавления льда
равна 330 кДж/кг. Считать, что притока теплоты нет.
15. Внутри закрытого с обоих концов горизонтального цилиндра находится
легкоподвижный поршень. Первоначально поршень делит цилиндр на две равные части,
каждая объемом V0, в которых находится идеальный газ одинаковой температуры и под
одним и тем же давлением P0. Какую работу необходимо совершить, чтобы, медленно
двигая поршень, изотермически увеличить объем одной части газа в η раз по сравнению с
объемом другой части?
16. Один моль идеального газа с показателем адиабаты γ совершает процесс, при
котором его давление зависит от температуры по закону P=aTα, где а и α – постоянные.
Найти работу, которую произведет газ, если его температура испытает приращение ΔT, и
молярную теплоемкость газа в этом процессе. Определить, при каком значении α
теплоемкость будет отрицательной.
17. Вычислить величину γ = CP/CV для газовой смеси, состоящей из двух молей кислорода
и трех молей углекислого газа. Газы считать идеальными.
Примерный перечень задач для контрольных работ №5
1. Во сколько раз число молекул, скорости которых лежат в интервале от V вер. до Vвер. +
ΔV, больше числа молекул, скорости которых лежат в интервале от Vср. кв. до Vср.кв. + ΔV?
2. Температура гелия, распределение молекул которого по скоростям можно считать
максвелловским, изменилось от 200 К до 400 К. число молекул, скорости которых лежат в
узком интервале от V до V+ΔV, осталось прежним. Определить скорость этих молекул.
Молярная масса гелия 4 10-3 кг/моль.
3. Гелий, имеющий температуру Т, находится внутри цилиндра высоты H и радиуса r 0. Газ
вместе с цилиндром вращается вокруг оси цилиндра с угловой скоростью ω. Во сколько
раз концентрация молекул у стенок цилиндра превосходит их концентрацию на
расстоянии r = r0/2 от оси цилиндра?
4. Оценить радиус мелких шарообразных частичек вещества, взвешенных в жидкости,
если при увеличении высоты на 13 10-3мм концентрация частичек вещества уменьшается в
два раза. Температура жидкости 270С, плотность жидкости 0,9 103 кг/м3, плотность
вещества частичек 1,2 103 кг/м3.
5. Определить температуру газа, для которой а) средняя квадратичная скорость молекул
водорода больше их наиболее вероятной скорости на 400 м/с; б) функция распределения
молекул кислорода по скоростям имеет максимум при скорости 420 м/с.
6. Определить скорость молекул азота, при которой значение функции распределения
молекул по скоростям для температуры Т будет таким же, как и для температуры в η раз
большей.
7. Найти относительное число молекул газа, скорости которых отличаются не более чем
на 1 % от значения: а) наиболее вероятной скорости; б) средней квадратичной скорости.
8. Найти среднее значение обратной скорости молекул идеального газа при температуре Т,
если масса каждой молекулы m. Сравнить полученную величину с обратной величиной
средней скорости.
10
9. Какая часть одноатомных молекул газа, находящегося в тепловом равновесии, имеет
кинетическую энергию, отличающуюся от ее среднего значения не более чем на 1 %?
10. Идеальный газ с молярной массой μ находится в однородном поле силы тяжести,
ускорение свободного падения в котором равно g. Найти давление газа как функцию
высоты h, если при h0 = 0 давление P = P0, а температура изменяется с высотой как а) T =
T0(1 ah); б)T = T0(1 + ah), где a – положительная постоянная.
Примерный перечень задач для контрольных работ №6
1. Вычислить коэффициент полезного действия цикла, состоящего из изотермы, изобары и
изохоры, если при изотермическом процессе объем идеального газа с показателем
адиабаты γ увеличился в n раз.
2. Найти коэффициент полезного действия цикла, состоящего из двух изобар и двух
изотерм, если в пределах цикла давление уменьшается в n раз, а абсолютная температура
в τ раз. Рабочим веществом является идеальный газ с показателем адиабаты γ.
3. Рабочим веществом тепловой машины является идеальный газ, который совершает
цикл, состоящий из изобарического расширения, адиабатического расширения и
изотермического сжатия. В результате изобарического процесса газ нагревается от 300 К
до 600 К. Определить коэффициент полезного действия этого двигателя.
4. Рабочим веществом в тепловой машине является идеальный газ, который совершает
цикл, состоящий из изотермического расширения, адиабатического сжатия и
изобарического сжатия. Максимальная температура газа в этом цикле равна T 1, а
минимальная температура – T2. Найти коэффициент полезного действия этой машины как
функцию максимальной и минимальной температур.
5. Найти изменение энтропии при превращении 10 г льда, взятого при температуре 253 К,
в пар при температуре 373 К, если удельная теплота парообразования воды равна 2,26 10 6
Дж/кг, а удельная теплота плавления льда равна 3,35 105 Дж/кг.
6. Найти изменение энтропии при превращении 1 кг воды, взятой при температуре 273 К,
в пар при температуре 373 К, если удельная теплота парообразования воды равна 2,26
106 Дж/кг.
7. Найти изменение энтропии при плавлении 1 кг льда при температуре 273 К, если
удельная теплота плавления льда 3,35 105 Дж/кг.
8.Водород массой 6,6 г изобарически расширяется так, что его объем увеличивается в два
раза. Найти изменение энтропии в этом процессе.
9. Идеальный газ совершает цикл, состоящий из изохоры, адиабаты и изотермы, причем
изотермический процесс происходит при минимальной температуре цикла. Найти
коэффициент полезного действия этого цикла, если абсолютная температура в его пределах
изменяется в n раз.
10. Идеальный газ совершает цикл, состоящий из изобары, адиабаты и изотермы, причем
изотермический процесс происходит при минимальной температуре цикла. Найти
коэффициент полезного действия этого цикла, если абсолютная температура в его
пределах изменяется в n раз.
11. Идеальный газ совершает цикл, состоящий из изохоры, адиабаты и изотермы, причем
изотермический процесс происходит при максимальной температуре цикла. Найти
11
коэффициент полезного действия этого цикла, если абсолютная температура в его
пределах изменяется в n раз.
12. Идеальный газ совершает цикл, состоящий из изобары, адиабаты и изотермы, причем
изотермический процесс происходит при максимальной температуре цикла. Найти
коэффициент полезного действия этого цикла, если абсолютная температура в его
пределах изменяется в n раз.
13. Процесс расширения двух молей аргона происходит так, что его давление прямо
пропорционально его объему. Найти приращение энтропии газа при увеличении его
объема в 2 раза
14. Один моль идеального газа совершает процесс, при котором энтропия газа меняется с
температурой Т по закону S = аT + CVlnT, где a – положительная постоянная, CV –
молярная теплоемкость данного газа при постоянном объеме. Найти, как зависит
температура газа от его объема в этом процессе, если при V=V0 температура T=T0.
15. Теплоизолированный сосуд разделен перегородкой на две части так, что объем одной
из них в два раза больше объема другой. В меньшей части находится 0,3 моля азота, а в
большей части 0,7 моля кислорода. Температура газов одинакова. В перегородке открыли
отверстие, и газы перемешались. Найти приращение энтропии системы в этом процессе,
считая газы идеальными.
Примерный перечень задач для контрольных работ №7
1. Пластину площадью S= 100 см2 равномерно перемещают в вязкой жидкости со
скоростью
V= 0,1 м/с. Пластина движется на расстоянии d= 1см от дна сосуда
параллельно дну. Прикладываемая при этом сила F= 10-4 Н (рис.1). Определить вязкость
жидкости. (Глубина большая).
Рис.1
Рис.1
2. Тонкая плоскопараллельная пластина площадью 100 см2 находится в потоке
жидкости, текущей вдоль ее поверхности. Определить коэффициент вязкости жидкости,
если на пластинку действует сила F=7·10-4 Н, а градиент скорости 5 см/с.
3. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул водорода равна 2,5
см, если его температура равна 1270 С? Диаметр молекулы равен 2 ·10-10 м, μ= 2·10-3
кг/моль.
4. Средняя длина свободного пробега молекул кислорода при нормальных условиях l=
10-5 см. Определите среднюю арифметическую скорость молекул.
5. Определите плотность водорода ρ , если длина свободного пробега его молекул равна
0,1 см.
6. Найти число столкновений в 1 сек. молекул углекислого газа при 100 0 С, если средняя
длина свободного пробега при этих условиях равна 8,7·10-2 см.
7. Найти коэффициент вязкости водорода при нормальных условиях, если средняя длина
свободного пробега молекул при этих условиях равна 1,6·10-5 см.
8.Найти диаметр молекулы кислорода, если коэффициент внутреннего трения при 00 С
равен η= 18,8·10-5 кг/м·с.
12
9. Найти диаметр молекулы кислорода, если коэффициент вязкости при 0 0 С равен
18,8·10-5 кг/м·с.
10. Капли дождя падают под углом 150 к вертикали при скорости ветра 14,8 м/с. Оцените
средний диаметр капель, если вязкость воздуха 1,83·10-4 кг/м·с.
11. Стальной шарик радиусом r=2·10-3 м падает в жидкости со скоростью 0,2 м/с.
Определить вязкость жидкости, если ее плотность ρ2 = 1,2·103 кг/м3. Плотность стали ρ 1 =
7,7 ·103 кг/м3.
12. Для определения вязкости воды измерили количество воды, вытекающей из капилляра
длиной 10 см и диаметром 1 мм. Разность давлений на концах капилляра создается
столбом воды высотой 50 см. За 3 минуты вытекло 217 см3 воды. Найти коэффициент
вязкости воды.
13. Определите коэффициент теплопроводности воздуха при нормальных условиях.
Эффективный диаметр молекул воздуха 3·10-10 м.
Сколько нужно сжечь каменного угля в печи, КПД которой 70%, чтобы восполнить
потерю тепла за сутки через кирпичную стену площадью S=20 м2 и толщиной d=0,2 м,
если температура внутренней поверхности t1= 200 C, а внешней t2=100 C? Коэффициент
теплопроводности кирпичной кладки 0,48 Вт/м ·К.
14. Электрическая печь мощностью P=2 кВт, внутренняя поверхность которой S=25
дм2 , покрыта огнеупорным материалом толщиной
d=10 см. Коэффициент
теплопроводности огнеупорного материала 0,8 Вт/м·К. Какова температура наружной
поверхности печи, если температура на внутренней ее поверхности t1=12000С?
15. Оцените поток тепла через окно из комнаты наружу, если оконный проем закрыт
двумя рамами. Стекло имеет толщину d=2 мм, расстояние между стеклами D=20 см.
Площадь оконного проема S=4 м2. Температура воздуха в комнате t1=200C, температура
наружного воздуха t2= - 200C.
16. Электрическая лампочка мощностью P0=100 Вт выделяет P1=95 Вт теплоты, которая
рассеивается через стеклянный баллон радиусом R=3 см и толщиной d=1 мм. Чему равна
разность температур между внутренней и внешней поверхностями стеклянного баллона?
17. Зазор между очень длинными коаксиальными цилиндрическими поверхностями
заполнен однородным изотропным веществом. Радиусы поверхностей R1=5 см и R2=7 см.
Внутренняя поверхность поддерживается при температуре T1=2900 К, а наружная при
температуре
T2=3200 К. Найти в промежутке между цилиндрами зависимость
температуры от расстояния от оси цилиндров.
18. Зазор между двумя концентрическими сферами заполнен однородным изотропным
веществом. Радиусы сфер R1=10 см и R2=12 см. Поверхность внутренней сферы
поддерживается при T1=3200 К, а внешней - при T2= 3000 К. В этих условиях от
внутренней сферы к внешней течет установившийся поток тепла dQ/dt=2 кВт. Считая
коэффициент теплопроводности вещества в зазоре не зависящим от температуры,
определить:
1) значение æ;
2) температуру в зазоре, как функцию расстояния от центра сфер.
19. В кислороде, находящемся под давлением P=1 Па, расположены две протяженные
параллельные плоскости, поддерживаемые при постоянных температурах T1=2950 К и
T2= 3050 К. расстояние между плоскостями значительно меньше длины свободного
пробега молекул газа. Определить плотность потока тепла в пространстве между
пластинами.
20. Две пластинки медная и железная одинаковой толщины вплотную прилегают друг к
другу. Температура наружной поверхности медной пластинки 1000 C, железной – 00 С.
Найти
температуру
в
точках
соприкосновения
пластинок.
Коэффициент
теплопроводности меди æ 1= 360 Дж/м·с·К, железа æ 2=59 Дж/м·с·К.
13
4. Коллоквиум в соответствии с паспортом ФОС
Коллоквиум проводится в письменной форме. Предлагаются два вопроса из разделов 1, 2,
3, 5, 6,7, 8, 9.
Таблица 4. – Параметры оценочного средства (коллоквиум)
Источник
Предел длительности контроля
Предлагаемое количество
вопросов из одного
контролируемого раздела
Последовательность выборки
вопросов из каждого раздела
Критерии оценки:
«5», если 83 – 90 баллов
«4», если 69 – 82 баллов
«3», если 54 – 68 баллов
Список вопросов для самопроверки
2 часа
2 -3
случайная
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2, СК3,СК4
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2, СК3,СК4
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2, СК3,СК4
Для итоговой семестровой аттестации (3 семестр) баллы выставляются по
шкале:
– оценка «удовлетворительно» – 300 – 400 баллов.
– оценка «хорошо» – 401 – 460 баллов.
– оценка «отлично» – 461 – 500 баллов.
5. Экзамен в соответствии с паспортом ФОС
Экзамен проводится в устной форме по экзаменационным билетам. Каждый билет
включает два теоретических вопроса и задачу.
Таблица 5 – Параметры оценочного средства (экзамен)
Источник (7)
1. Комплект экзаменационных билетов
2. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему
курсу физики: для студентов техн. вузов – СПб.:
Книжный мир, 2004. - 327 с.
0,5 час на человека
Предел длительности контроля
Предлагаемое количество
2
вопросов из разных разделов
Предлагаемое количество задач
из разделов, которые отличаются
1
от разделов вопросов
Последовательность выборки
случайная
вопросов (задач) из каждого
раздела
Критерии оценки:
«5», если 45 – 50 баллов
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2, СК3,СК4
«4», если 38 – 44 баллов
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2, СК3,СК4
«3», если 25 – 37 баллов
Согласно паспортам компетенций СК1, СК2, СК3,СК4
14
5.1. Комплект экзаменационных билетов (3 семестр)
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Основные положения молекулярно – кинетической теории строения вещества и их
опытное обоснование. Понятие об атоме и молекуле. Масса и размеры молекул.
Относительная атомная (молекулярная) масса. Молярная масса. Число Авогадро.
2 Термодинамические функции (потенциалы): внутренняя энергия, энтальпия, свободная
энергия, термодинамический потенциал Гиббса. Связь между термодинамическими
функциями. Определение параметров состояния макроскопической системы с помощью
термодинамических функций.
3 Найти для газообразного азота температуру, при которой скоростям молекул V1 = 300
м/с и V2 = 600 м/с соответствуют одинаковые значения функции распределения
Максвелла. Определить скорость молекул, при которой значение функции распределения
Максвелла для температуры T0 будет таким же, как и для температуры в η раз большей.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1. Макроскопические системы. Микроскопическое и макроскопическое описание
макроскопических систем. Тепловое движение и тепловое равновесие. Условия теплового
равновесия. Давление.
2 Основное термодинамическое равенство. Основное термодинамическое неравенство.
Связь между энтропией и внутренней энергией.
3 При наблюдении в микроскоп взвешенных частиц гуммигута обнаружено, что среднее
число их в слоях, расстояние между которыми 40 мкм, отличается друг от друга в 2 раза.
Температура среды 290 К. диаметр частиц 0.40 мкм и их плотность на 0.20 г/см 3 больше
плотности окружающей жидкости. Найти по этим данным число Авогадро.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
15
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Модель идеального газа. Основное уравнение молекулярно – кинетической теории
идеальных газов. Уравнение Менделеева – Клапейрона. Измерение давлений
2 Квазистатические процессы. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые двигатели.
Классификация тепловых двигателей. Циклические тепловые двигатели. Коэффициент
полезного действия тепловых двигателей. Цикл Карно и его коэффициент полезного
действия.
3 Потенциальная энергия молекул газа в некотором центральном поле зависит от
расстояния r от центра поля как U (r )  ar 2 , где a - положительная постоянная.
Температура газа равна Т, концентрация молекул в центре поля n0 . Найти число молекул,
находящихся на расстояниях r , r  dr от центра поля. Определить наиболее вероятное
расстояние молекул от центра поля. Найти относительное число всех молекул,
находящихся в слое r , r  dr . Во сколько раз изменится концентрация молекул в центре
поля при уменьшении температуры в η раз.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Понятие температуры. Принципы конструирования термометра. Термометрическое
вещество и термометрический параметр. Эмпирические шкалы температур. Шкала
температур, построенная на основе свойств идеального газа. Термодинамическая шкала
температур.
2 Явления на границе двух жидкостей, жидкости и твердого тела. Смачивание и
несмачивание. Краевой угол. Давление под искривленной поверхностью жидкости.
Формула Лапласа. Капиллярные явления.
3 Идеальный газ состоит из молекул массы m и находится при температуре Т. Найти с
помощью распределения Максвелла по скоростям V соответствующее распределение
молекул по кинетическим энергиям ε. Найти наиболее вероятное значение кинетической
энергии εвер. Соответствует ли εвер наиболее вероятной скорости?
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
16
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная. Изопроцессы
в идеальных газах. Графическое изображение процессов в идеальных газах.
2 Явления переноса: закон Фика, закон Фурье, закон Ньютона для вязкого трения.
Понятие о потоке вещества, энергии и импульса, коэффициенты диффузии,
теплопроводности и вязкости. Градиент концентраций, температур и скоростей.
3 Смесь водорода и гелия находится при температуре 300 К. При каком значении скорости
V молекул значения максвелловской функции распределения по скоростям будет
одинаковым для обоих газов.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 6
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Термодинамическое и статистическое описание макроскопических систем. Нулевое
начало термодинамики. Понятие термодинамического равновесия. Внутренняя энергия.
Внутренняя энергия идеального газа.
2 Нестационарные процессы диффузии и теплопроводности. Время релаксации.
Коэффициент температуропроводности.
3 В вертикальном закрытом с обоих торцов цилиндре находится легкоподвижный
поршень, по обе стороны которого находится по одному молю воздуха. В равновесном
состоянии при температуре 300 К объем верхней части цилиндра в 4 раза больше объема
нижней части. При какой температуре отношение этих объемов станет равным 3?
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
17
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 7
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Понятие о количестве теплоты. Способы теплопередачи. Понятие теплоемкости.
Теплоемкость системы. Удельная теплоемкость. Молярная теплоемкость. Связь между
молярной и удельной теплоемкостью. Теплоемкость как характеристика вещества и как
характеристика процесса.
2 Распределение молекул идеального газа по скоростям (Распределение Максвелла).
Понятие молекулярного хаоса. Принцип детального равновесия. График функции
распределения молекул идеального газа по скоростям. Наиболее вероятная скорость.
3 Камеру объемом 87 л откачивают насосом, скорость откачки которого равна 10 л/с.
Через сколько времени давление в камере уменьшится в1000 раз?. Скоростью откачки
называют объем газа, откачиваемый за единицу времени, причем этот объем измеряется
при давлении в данный момент времени.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 8
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Работа в механике и термодинамике. Работа идеального газа. Работа идеального газа в
различных изопроцессах. Графическое представление работы.
2
Применение функции распределения молекул идеального газа по скоростям.
Определение средней и средней квадратичной скорости молекул идеального газа.
3 В сосуде находится смесь из 7 г азота и 11 г углекислого газа при температуре 290 К и
давлении 1 атм. Найти плотность смеси, считая газы идеальными. Определить молярную
массу смеси. Найти число молей вещества в смеси.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
18
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Первое начало термодинамики и его различные формулировки. Вечный двигатель
первого рода. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам в идеальном
газе. Уравнение Майера.
2 Распределение молекул идеального газа по импульсам и энергиям. Определение средней
и наиболее вероятной энергии молекул одноатомного газа.
3 Определить максимально возможную температуру идеального газа в каждом из
нижеследующих процессов:
а) p  p0  V 2 ; б) p  p0 e  V , где p0 , ,   положительные постоянные, V - объем
одного моля идеального газа
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Измерение количества теплоты и теплоемкости. Уравнение теплового баланса.
Калориметры.
2 Распределение молекул идеального газа по проекциям скоростей на координатные оси.
График функции распределения молекул идеального газа по проекциям скоростей на
координатные оси. Среднее значение проекции скорости на координатную ось. Среднее
значение модуля проекции скорости на координатную ось.
3 Стержень длиной l с теплоизолированной боковой поверхностью состоит из материала,
коэффициент теплопроводности которого изменяется с температурой по закону   
,
T
где  - постоянная. Торцы стержня поддерживают при температурах T1 и T2 . Найти
зависимость T  T (x) , где x - расстояние от торца стержня с температурой T1. Найти
плотность потока тепла.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
19
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 11
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Классическая теория теплоемкостей идеальных газов. Теплоемкость одноатомного и
двухатомного газов. Недостатки классической теории теплоемкостей идеальных газов.
2 Стационарная диффузия. Определение коэффициента самодиффузии идеальных газов
из молекулярно – кинетических представлений.
3 Один моль идеального газа совершает процесс, при котором энтропия газа изменяется с
температурой по закону S  aT  CV ln T , где a - положительная постоянная, CV - молярная
теплоемкость данного газа при постоянном объеме. Найти зависимость объема данного
газа от температуры, если при V  V0 температура T  T0
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 12
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона в различных переменных. Работа газа
при адиабатическом процессе. Показатель адиабаты и его экспериментальное
определение.
2 Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Экспериментальная проверка
распределения Больцмана. Опыты Перрена. Применение распределения Больцмана.
Распределение Максвелла – Больцмана.
3 В результате некоторого процесса коэффициент вязкости идеального газа увеличился в
2 раза, а коэффициент диффузии – в 4 раза. Как и во сколько раз изменилось давление
газа?
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
20
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 13
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Политропический процесс. Работа идеального газа в политропическом процессе.
Изопроцессы в идеальном газе как частные случаи политропического процесса.
2 Стационарная теплопроводность. Определение коэффициента теплопроводности
идеальных газов из молекулярно – кинетических представлений.
3 Кусок меди массой 90 г при температуре 900 С положили в калориметр, в котором
находится лед массой 50 г при температуре -30 С. Найти приращение энтропии куска меди
к моменту установления теплового равновесия. Удельная теплоемкость меди равна 390
Дж/кгК, удельная теплоемкость льда равна 2100 Дж/кгК, удельная теплоемкость воды
равна 4200 Дж/кгК, удельная теплота плавления льда равна 333 Дж/г.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 14
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Различные формулировки второго начала термодинамики и их эквивалентность.
2 Распределение
молекул двухатомного идеального газа по угловым скоростям
вращательного движения. Определение средней энергии вращательного движения
двухатомных молекул. Теорема о равномерном распределении энергии по степеням
свободы.
3 Идеальный газ с показателем адиабаты  расширяется по закону p  V , где  постоянная. Первоначальный объем газа V0 . В результате расширения объем газа
увеличился в  раз. Найти а) приращение внутренней энергии газа; б) работу,
совершенную газом; в) молярную теплоемкость газа в этом процессе; г) количество
теплоты, полученное газом.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
21
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 15
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Первая и вторая теоремы Карно.
2 Определение средней энергии колебательного движения двухатомных молекул.
Теорема о равномерном распределении энергии по степеням свободы. Классическая
теория теплоемкостей идеальных газов и сравнение ее результатов с экспериментом.
3 Имеется идеальный газ с показателем адиабаты  . Его молярная теплоемкость в
некотором процессе изменяется по закону C  
, где  - постоянная. Найти работу,
T
совершенную одним молем газа при его нагревании от температуры T0 до температуры в
 раз большей. Вывести уравнение этого процесса в переменных p,V . Определить
изменение внутренней энергии газа и количество теплоты, полученное газом.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 16
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Понятие об энтропии. Термодинамическая вероятность. Неравенство Клаузиуса. Закон
возрастания энтропии. Статистический смысл второго начала термодинамики.
2 Понятие о квантовой теории теплоемкостей идеальных газов на примере квантового
описания колебательного движения молекул (квантовый гармонический осциллятор).
Вклад колебательного движения в теплоемкость при низких и высоких температурах.
3 Три моля идеального газа, находившегося при температуре 273 К, изотермически
расширили в 5 раз и затем изохорически нагрели так, что в конечном состоянии его
давление стало равно первоначальному. За весь процесс газу сообщили 80 кДж теплоты.
C
Найти величину   p C для этого газа.
V
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
22
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 17
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Примеры расчета изменения энтропии. Третье начало термодинамики. Теорема
Нернста. Недостижимость абсолютного нуля температур.
2 Столкновение молекул в газе. Средняя длина свободного пробега молекул. Число
столкновений молекул. Эффективный (газокинетический) диаметр молекул. Опытное
определение средней длины свободного пробега молекул и эффективного диаметра
молекул.
3 При некоторых условиях 25% молекул водорода диссоциированы на атомы. Найти
молярные теплоемкости этого газа при постоянном объеме и при постоянном давлении.
Определить показатель адиабаты для этого газа.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 18
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1
Экспериментальное
определение
скоростей
молекул.
Экспериментальное
подтверждение распределения Максвелла. Опыты Штерна и Ламмерта.
2 Реальные газы. Уравнение Ван дер Вальса. Изотермы Ван дер Вальса. Изотермы
Эндрюса. Область двухфазных состояний. Метастабильные состояния
3 Вычислить коэффициент полезного действия цикла, состоящего из изотермы, изобары и
изохоры, если при изотермическом процессе объем идеального газа увеличивается в n раз.
Показатель адиабаты для данного газа γ известен.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
23
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 19
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Вязкое трение. Определение коэффициента вязкого трения для идеального газа из
молекулярно – кинетических представлений.
2 Жидкости. Модели строения и молекулярного движения частиц в жидкостях.
Коэффициент объемного расширения жидкостей. Поверхностный слой жидкости.
Коэффициент поверхностного натяжения жидкостей и его опытное определение.
3 Столбик ртути длиной h находится посередине длинной запаянной с одного конца
стеклянной трубки длиной l , расположенной горизонтально. Атмосферное давление
равно p0 . Найти длину столбика воздуха в трубке, если ее повернуть в вертикальное
положение открытым концом вверх; открытым концом вниз; поставить под углом  к
горизонту открытым концом вверх; поставить под углом  к горизонту открытым концом
вниз. Плотность ртути равна  .
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 20
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Стационарное течение жидкости или газа по трубам. Распределение скоростей
направленного движения частиц жидкости или газа по сечению трубы. Формула
Пуазейля.
2 Критическое состояние вещества. Критические параметры газа Ван дер Вальса.
Приведенное уравнение Ван дер Вальса. Закон соответственных состояний.
3 Найти относительное число молекул газа, скорости которых отличаются не более чем на
1% от значения а) наиболее вероятной скорости; б) средней квадратичной скорости.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
24
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 21
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Броуновское движение. Формула Эйнштейна – Смолуховского.
2 Понятие о фазах и фазовых переходах. Классификация фазовых переходов. Фазовые
переходы первого рода. Уравнение Клапейрона – Клаузиуса. Скрытая теплота фазового
перехода.
3 Найти уравнение процесса в переменных T ,V для идеального газа, если в этом процессе
теплоемкость газа изменяется по закону: а) C  CV  T ; б) C  CV  V ; в) C  CV  ap .
Здесь  ,  , a - постоянные.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 22
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Экспериментальное определение коэффициента вязкости и коэффициента
теплопроводности. Коэффициент теплоотдачи. Вискозиметры. Метод Стокса.
2 Испарение и конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар. Влажность. Опытное
определение влажности. Гигрометры и психрометры.
3 Процесс расширения двух молей аргона происходит так, что давление газа
увеличивается прямо пропорционально его объему. Найти приращение энтропии газа при
увеличении его объема в 2 раза.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
25
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 23
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Кипение. Зависимость давления насыщенных паров от температуры. Удельная теплота
парообразования.
2 Разреженные газы. Вакуум. Физические явления в разреженных газах (диффузия,
вязкость, теплопроводность). Получение и измерение вакуума.
3 Найти показатель политропы процесса, совершаемого идеальным газом, если в процессе
остается неизменным: а) коэффициент диффузии; б) коэффициент вязкости; в)
коэффициент теплопроводности.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 24
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Внутренняя энергия реального газа. Теплоемкость реального газа. Обобщенное
уравнение Майера.
2 Твердое тело. Теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга и Пти. Модель Эйнштейна.
Модель Дебая. Характеристическая температура
3 Распределение молекул по скоростям в пучке, выходящем из отверстия
mV 2
3  2 kT
в сосуде,
описывается функцией  V   AV e
, где Т – температура газа внутри сосуда. Найти
наиболее вероятное значение скорости молекул в пучке и сравнить полученную величину
с наиболее вероятной скоростью молекул в сосуде. Определить наиболее вероятное
значение кинетической энергии молекул в пучке.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
26
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 25
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Эффект Джоуля – Томсона. Коэффициент Джоуля – Томсона. Методы получения низких
температур. Свойства вещества при низких температурах. Сжижение газов.
2 Плавление и кристаллизация. Диаграммы плавлений. Удельная теплота плавления.
Тройная точка. Тройная точка воды.
3 Горизонтально расположенную трубку с закрытыми торцами вращают с постоянной
угловой скоростью  вокруг вертикальной оси, проходящей через один из ее торцов. В
трубке находится углекислый газ при температуре 300 К. длина трубки равна 100 см.
найти значение угловой скорости, при котором отношение концентраций молекул у
противоположных торцов трубки равно 2.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет
им. Ярослава Мудрого»
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 26
Дисциплина «Общая и экспериментальная физика. Молекулярная физика» кафедра ОЭФ
1 Реальные газы. Уравнение Ван дер Вальса. Изотермы Ван дер Вальса. Постоянные Ван
дер Вальса. Изотермы Эндрюса. Область двухфазных состояний. Метастабильные
состояния.
2 Твердое тело. Ближний и дальний порядок. Кристаллическая решетка. Симметрия
кристаллов. Элементарная ячейка. Индексы Миллера. Дефекты в кристаллах.
3 Найти показатель политропы процесса, совершаемого идеальным газом, если в процессе
остается неизменным: а) коэффициент диффузии; б) коэффициент вязкости; в)
коэффициент теплопроводности.
Заведующий кафедрой ОЭФ. _______________ В.В.Гаврушко