Физика, 7 задач: Работа, совершённая газом; Коэффициент внутреннего трения гелия; Температура кислорода; Поляризованность диэлектрика; Диамагнетик; Ширина запрещенной зоны полупроводника; Энергия для образования пары электрон-дырка ...

Задача 1

При расширении m = 10 г кислорода объем его увеличился в 10 раз. Найти, во сколько раз и в каком случае газ совершит большую работу A, если он будет расширяться:

1. адиабатически;
2. изотермически.

Построить графики процессов в координатах Р- V. Показать работы на графике.

Решение

Применим первый закон термодинамики. Согласно которому, количество теплоты Q, переданное системе, расходуется на увеличение внутренней энергии ΔU и на внешнюю механическую работу A: Q=ΔU+A.

Адиабатический процесс

...

Задача 2

Определите коэффициент внутреннего трения гелия при нормальних условиях, если коэффициент диффузии для него при тех же условиях равен D = 8,4·10−5м2/c.

Решение

Коэффициент вязкости

...

Задача 3

Какую температуру имеет кислород массой m = 3,5 г, занимающий объем V = 90 см3 при давлении Р = 2,8 МПа? Газ рассматривать как: а) идеальный, б) реальный.

Решение

а) Из уравнения Менделеева-Клапейрона

...

Задача 4

Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено диэлектриком ε = 6. Конденсатор заряжен. Определите поляризованность диэлектрика Р, если известно, что поверхностная плотность свободных зарядов на обкладках конденсатора равна σ = 48 мкКл/м2.

Решение

Поляризованность диэлектрика Р и напряжённости Е электростатического поля связаны соотношением

...

Задача 5

На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости величины намагниченности J вещества (по модулю) от напряженности магнитного поля Н.

Проанализируйте ход каждой из приведеннях зависимостей и укажите зависимость, соответствующую диамагнетикам и обоснуйте свой выбор.

Решение

В зависимости от поведения во внешнем магнитном поле различают три типа магнитных веществ:

...

Задача 6

На рисунке изображены зависимости логарифмов удельной электропроводности собственных полупроводников от обратной температуры. Какой из графиков соответствует полупроводнику с наибольшей шириной запрещенной зоны? Обоснуйте свой ответ.

Решение

Из зависимости удельной электропроводности собственного полупроводника от температуры можно определить ширину запрещённой зоны. Для этого необходимо выбрать две точки на прямой (рис.), определить угловой коэффициент по формуле:

...

Задача 7

Определить (в эВ) минимальную энергию, необходимую для образования пары электрон-дырка в некотором собственном полупроводнике, если при повышении температуры от Т 1 = 400 К до Т 2 = 430 К его удельная электрическая проводимость σ возрастает в е раз (е - основание натуральных логарифмов).

Решение

Удельная проводимость собственных электронов

...