Теплота и преломление света
1) Какое количество теплоты получил газ в процессе нагрева, если его внутренняя энергия увеличилась на 249.3
1) Какое количество теплоты получил газ в процессе нагрева, если его внутренняя энергия увеличилась на 249.3 Дж и температура газа меняется прямо пропорционально квадрату давления? Округлите ответ до ближайшего большего целого числа.
2) Во сколько раз различаются времена прохождения света через пластинки из разных сортов стекла, если они одинаковой толщины и на верхнюю пластинку падает свет под углом а=53 градуса? Показатель преломления верхней пластины n1 = 1.4, а нижней n2 = 2.
2) Во сколько раз различаются времена прохождения света через пластинки из разных сортов стекла, если они одинаковой толщины и на верхнюю пластинку падает свет под углом а=53 градуса? Показатель преломления верхней пластины n1 = 1.4, а нижней n2 = 2.
10.12.2023 19:13
Написать свой ответ:
Объяснение:
1) Для ответа на первый вопрос необходимо знать формулу связи внутренней энергии газа с его температурой и процессом теплопередачи. Для идеального газа эта связь выглядит следующим образом: Q = nCvΔT, где Q - количество теплоты, n - количество вещества, Cv - молярная теплоемкость при постоянном объеме, ΔT - изменение температуры. Однако в данной задаче дана связь между температурой и давлением газа, поэтому воспользуемся формулой Идеального газа: pV = nRT, где p - давление, V - объем газа, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах. Исключим n и T из этих формул и получим: Q = Cv(p2^2 - p1^2)/(R), где p1 и p2 - начальное и конечное давление газа.
2) Для ответа на второй вопрос воспользуемся законом Снеллиуса: n1*sin(a1) = n2*sin(a2), где n1 и n2 - показатели преломления первой и второй среды, a1 и a2 - углы падения и преломления соответственно.
Пример использования:
1) Q = Cv(p2^2 - p1^2)/(R), где Cv = 5/2R, p2 = sqrt(249.3*2/5), p1 = 0, R ≈ 8.31 Дж/(моль·К). Q = (5/2*8.31)(sqrt(249.3*2/5))^2 / 8.31 ≈ 374 Дж.
2) n1*sin(53) = 1.4*sin(a2), найдем угол преломления a2: a2 = arcsin(n1*sin(53)/n2), где n1 = 1.4, n2 = 2, a2 = arcsin(1.4*sin(53)/2) ≈ 38 градусов. Найдем время прохождения света через пластинку: t1 = d/(c*cos(a1)), t2 = d/(c*cos(a2)), где d - толщина пластинки, c - скорость света в вакууме. Отношение времен: t1/t2 = (d/(c*cos(a1))) / (d/(c*cos(a2))) = cos(a2)/cos(a1) = cos(38)/cos(53) ≈ 1.15.
Совет: Для лучшего понимания теплопередачи в газах рекомендуется ознакомиться с законами термодинамики и идеальным газовым законом. Для понимания преломления света полезно ознакомиться с законами Снеллиуса и оптикой.
Упражнение: Как изменится количество теплоты, полученное газом в первой задаче, если температура газа увеличивается вдвое? Ответ округлите до ближайшего большего целого числа. (Cv оставьте без изменений)