Задачи очень трудные. D1. Пробирка массой М содержит моль идеального газа с молярной массой m при температуре Т

D1. Пробирка массой М содержит моль идеального газа с молярной массой m при температуре Т. Пробирку открывают, вынимая из нее пробку пренебрежимо малой массы. Оцените скорость пробирки после того, как весь газ выйдет из нее наружу. Считать, что дело происходит в вакууме.

D2. В горизонтально расположенной плоской короб­ке размером 10x10 см беспорядочно лежат 1000 маленьких стальных шариков массы т = =0,3 мг каждый. Короб­ку начинают двигать со скоростью υ = 10 м/с перпенди­кулярно одной из боковых стенок. Считая удары шари­ков о стенки коробки и друг о друга абсолютно упругими определить: а) какие импульсы передадут шарики каждой из боковых стенок за первые 10 с; б) какие импуль­сы получат стенки за следующие 10 с после того как коробку резко затормозили.

D3. В кубическом сосуде объемом V = l л нахо­дится т = 0,01 г гелия при Т = 300 К. Понаблюда­ем за одной из молекул. Сколько раз она ударится о верхнюю стенку сосуда за время t =1 мин?

D4. Из баллона, в котором находятся сильно разреженные пары калия, через узкую горизонтальную трубку выходит пучок атомов. Определить температуру паров, если на горизонтальном пути длиной l = 50 см среднее смещение атомов по вертикали составляет h = 3,2 мкм.

D5. Для дальней космической связи используется спутник объемом V = 1000 м³, наполненный воздухом на­ходящимся при нормальных условиях. Метеорит пробива­ет в корпусе спутника отверстие площадью S = 1,0 см². Оценить время, через которое давление внутри спутника изменится на 1,0 %. Температуру газа считать неизменной.

D6. В теплоизолированный сосуд, содержащий т₁ = 20 г гелия влетает со скоростью υ = 100 м/с стальной ша­рик массы т₂ = 1 г. Найти изменение температуры в со­суде. Удары шарика о стенки сосуда и атомов о шарик считать абсолютно упругими.

D7. Какое понадобится время t, чтобы на поверхность стекла нанести слой серебра толщиной d = 5 мкм, используя для этого атомарный пучок с концентрацией атомов серебра п = 10¹⁸ м^–3, движущихся со скоростью υ = 0,39 км/с? Моляр­ная масса серебра m = 108 г/моль, плотность ρ = 10,5×10³ кг/м³.

D8. С какой скоростью растет толщина покрытия стенки серебром при распылении, если атомы серебра, обладая энергией 1×10^–17 Дж, производят давление на стенку, равное 0,1 Па? Плотность серебра 10,5 г/см³. Молекулярный вес серебра 108.

СИЛЫ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ

Молекулярные силы

Читатель: Как молекулы взаимодействуют друг с другом?

Автор: Ясно, что если молекулы находятся достаточно близко друг к другу, то между ними должны существовать силы отталкивания – иначе любую жидкость или твердое тело можно было бы неограниченно сжимать.

Ясно так же, что поскольку для растяжения твердого тела приходится прикладывать значительные усилия, между молекулами должны существовать силы притяжения.

Поскольку в газах силы притяжения себя практически не проявляют, можно заключить, что эти силы быстро убывают с расстоянием между молекулами.