Кинетические явления (явления переноса)
1. Кинетические явления (явления переноса) – это необратимые процессы, сопровождающиеся переносом какой-либо физической величины, в результате перехода любой системы:
а) из неравновесного состояния в равновесное состояние;
б) из равновесного состояния в неравновесное состояние;
в) из неравновесного состояния в любое состояние;
г) из любого состояния в равновесное состояние.
2. Кинетические явления в молекулярной физике – это:
а) только вязкость;
б) только теплопроводность;
в) только диффузия;
г) вязкость, теплопроводность, диффузия.
3. Вязкость (внутреннее трение) – это явление переноса, в результате которого происходит перенос:
а) энергии;
б) массы вещества;
в) количества движения (импульса) молекул;
г) энергии, массы вещества, количества движения (импульса) молекул.
4. Диффузия – процесс взаимного проникновения молекул (атомов) постороннего вещества, обусловленный их тепловым движением; это – явление переноса, в результате которого происходит перенос:
а) энергии;
б) массы вещества;
в) количества движения (импульса) молекул;
г) энергии, массы вещества, количества движения (импульса) молекул.
5. Теплопроводность – это явление переноса, в результате которого происходит перенос:
а) энергии;
б) массы вещества;
в) количества движения (импульса) молекул;
г) энергии, массы вещества, количества движения (импульса) молекул.
6. Вязкость (внутреннее трение) в газах является следствием:
а) существования расстояний между молекулами газа значительно больших радиуса действия межмолекулярных сил;
б) постоянного обмена молекулами между движущимися друг относительно друга слоями газа;
в) хаотического (теплового) движения молекул (атомов);
г) межмолекулярного взаимодействия.
7. Сила внутреннего трения в жидкости или газе определяется законом Ньютона для вязкого течения , где h – коэффициент вязкости – физическая величина, которая:
а) численно равна силе внутреннего трения, возникающей между двумя движущимися с разными скоростями слоями жидкости или газа, площадь соприкосновения которых равна единице при любом градиенте скорости;
б) численно равна силе внутреннего трения, возникающей между двумя движущимися с разными скоростями слоями жидкости или газа, площадь соприкосновения которых равна единице при градиенте скорости, равном единице;
в) численно равна силе внутреннего трения, возникающей между двумя движущимися с разными скоростями слоями жидкости или газа при любой площади соприкосновения и градиенте скорости, равном единице.
8. Коэффициент динамической вязкости определяется одним из соотношений или – это:
а) физическая величина, численно равная силе внутреннего трения между двумя слоями жидкости или газа единичной площади при градиенте скорости, равном единице;
б) физическая величина, численно равная силе внутреннего трения между двумя слоями жидкости или газа любой площади при градиенте скорости, равном единице;
в) физическая величина, численно равная силе внутреннего трения между двумя слоями жидкости или газа единичной площади при любом градиенте скорости.
9. Коэффициент кинематической вязкости определяется соотношением:
а) ;
б) ;
в) .
10. При относительно медленном падении стального шарика в жидкости сила трения, действующая на ширик со стороны жидкости:
а) пропорциональна квадрату скорости шарика; зависит от диаметра шарика и вида жидкости;
б) пропорциональна скорости шарика; зависит от диаметра шарика и вида жидкости;
в) пропорциональна квадрату скорости шарика; зависит от вида жидкости;
г) зависит от диаметра шарика.
11. Самодиффузия – процесс взаимного проникновения собственных молекул (атомов), обусловленный:
а) электростатическими воздействиями;
б) действием внешних факторов;
в) тепловым движением молекул.
г) среди приведенных ответов правильного ответа нет.
12. Закон диффузии (первый закон Фика) можно записать , где знак «минус» показывает, что масса переносится в направлении:
а) возрастания концентрации данной компоненты;
б) убывания концентрации данной компоненты;
в) убывания или возрастания концентрации данной компоненты.
13. Коэффициент диффузии определяется соотношением . Это – физическая величина, числено равная массе переносимого вещества:
а) через единичную площадку в единицу времени при градиенте концентрации, равном единице;
б) через любую площадку в единицу времени при градиенте концентрации, равном единице;
в) через единичную площадку за любое время при градиенте концентрации, равном единице;
г) через единичную площадку в единицу времени при любом градиенте концентрации.
14. Закон теплопроводности (закон Фурье) выражается соотношением , где æ – коэффициент теплопроводности. Это – физическая величина, числено равная количеству тепла, переносимого:
а) через любую площадку в единицу времени при градиенте температуры, равном единице;
б) через единичную площадку за любое временя при градиенте температуры, равном единице;
в) через единичную площадку в единицу времени при любом градиенте температуры;
г) через единичную площадку в единицу времени при градиенте температуры, равном единице.
15. Коэффициент теплопроводности можно определить по формуле , где cv – это:
а) молярная теплоемкость при постоянном объеме;
б) удельная теплоемкость при постоянном объеме;
в) теплоемкость при постоянном объеме.
16. Удельный тепловой поток определяется (законом Фурье) одним из соотношений или , где знак «минус» показывает, что при теплопроводности энергия переносится в направлении:
а) убыли температуры;
б) возрастания температуры;
в) убыли и возрастания температуры.
17. Связь между коэффициентами теплопроводности и диффузии определяется соотношением:
а) ;
б) ;
в) .
18. Связь между коэффициентами теплопроводности и вязкости определяется соотношением:
а) ;
б) ;
в) .
19. Связь между коэффициентами диффузии и вязкости определяется соотношением:
а) ;
б) ;
в) .
20. Явление диффузии имеет место при наличии градиента:
а) электрического заряда;
б) концентрации;
в) скорости слоев жидкости или газа;
г) температуры.
21. В потоке газа, направленном вдоль оси X, скорость газа растет в положительном направлении оси Y. Перенос импульса направленного движения происходит:
а) в отрицательном направлении оси Z;
б) в положительном направлении оси Y;
в) в положительном направлении оси Z;
г) в отрицательном направлении оси Y.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в книге в определенной последовательности даны тестовые задания для самостоятельного решения по таким разделам курса общей физики, как «Физические основы механики», «Молекулярная физика и термодинамика». Особо надо отметить наличие рисунков, поясняющих условия задания.
Организация индивидуальной самостоятельной работы студентов всех форм обучения, предусмотренная настоящим сборником, полностью отвечает основным задачам курса физики: развитию творческого, логического мышления, расширению представлений о многообразии применения физических методов как в процессе обучения, так и в процессе их дальнейшей работы, способствует подготовке к усвоению студентами последующих дисциплин рабочего учебного плана.
Библиографический список
Основной
1. Полунин, В.М. Физика. Физические основы механики [Текст]: конспект лекций / В.М. Полунин, Г.Т. Сычев; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2002. 180 с.
2. Полунин, В.М. Молекулярная физика и термодинамика [Текст]: конспект лекций / В.М. Полунин, Г.Т. Сычев; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2002. 166 с.
3. Полунин, В.М. Физика. Основные понятия и законы [Текст]: учеб.-метод. пособие / В.М. Полунин, Г.Т. Сычев;Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2002. 156 с.
4. Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст]: учеб. пособие для вузов / Т.И. Трофимова. 7-е изд., стер. М.: Высш. шк., 2002. 542 с.
5. Савельев, И.В. Курс общей физики [Текст]: учеб. пособие для втузов: в 5 кн. / И.В. Савельев. М.: Астрель, 2002. Кн. 1. 336 с.
Дополнительный
6. Полунин, В.М. Сборник тестовых задач по физике [Текст]: в 2 ч. / В.М. Полунин, Г.Т. Сычёв; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2008. Ч. 1. 323 с.; 4.2. 216 с.
7. Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики [Текст] / В.С. Волькенштейн. Изд. доп. и перераб. СПб.: СпецЛит, 2002. 327 с.
8. Трофимова, Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов [Текст] / Т.И. Трофимова. 3-е изд. М.: Изд. дом «ОНИКС 21 век», 2003. 384 с.
9. Чертов, А.Г. Задачник по физике [Текст]: учеб. пособие для втузов / А.Г. Чертов, А.А. Воробьев. 7-е изд., перераб. и доп. М.: Физматлит, 2003. 640 с.
Приложение 1
Физические основы механики. Основные понятия, определения и законы
Кинематика и динамика
Механика – раздел физики, в котором изучается механическое движение, причины, вызывающие это движение, и происходящие при этом взаимодействия между телами.
Механическое движение – изменение с течением времени взаимного положения тел или их частей (частиц) в пространстве.
Кинематика – раздел механики, в котором изучают геометрические свойства движения и взаимодействия тел в не связи с причинами их порождающими.
Физические модели (научные абстракции) классической механики:
1) материальная точка – протяженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь, обладающее массой. Понятие применимо при поступательном движении или когда в изучаемом движении можно пренебречь вращением тела вокруг его центра масс;
2) абсолютно твердое тело – тело, расстояние между двумя любыми точками которого в процессе движения остается неизменным. Применимо, когда можно пренебречь деформацией тела;
3) сплошная изменяемая среда – понятие применимо при изучении движения изменяемой среды (деформируемого твердого тела, жидкости, газа), когда можно пренебречь молекулярной структурой среды.
Система единиц измерения физических величин – совокупность основных и производных эталонов. В настоящее время предпочтительной во всех областях науки и техники является система СИ.
В системе СИ единицами измерения являются:1) основные – единица измерения длины (L) – 1 м; единица измерения массы (M) – 1 кг; единица измерения времени (T) – 1 с; единица измерения температуры (Т) – 1 К; единица измерения силы тока (I) – 1 А; единица измерения силы света (I) – 1 св.; 2) дополнительные – единица измерения плоского угла – 1 рад; единица измерения телесного угла – 1 стерад.
Тело отсчета – произвольно выбранное, условно неподвижное тело, по отношению к которому рассматривается движение данного тела.
Система отсчета – произвольная система координат, связанная с телом отсчета, например: а) прямоугольная, трехмерная система координат, в точке пересечения осей которой помещают тело отсчета; б) полярная система координат, положение материальной точки (тела) в которой задается радиус – вектором r и углами j, q.
Траектория движения – совокупность последовательных положений материальной точки (тела) в процессе ее движения.
Поступательное движение – движение, при котором тело перемещается параллельно самому себе. При этом все точки тела описывают одинаковые траектории, смещенные относительно друг друга.
Положение материальной точки (тела) в прямоугольной системе отсчета в данный момент времени может быть определено: с помощью координат x, y, z – M(x,y,z); с помощью радиус – вектораr и естественным (траекторным) способом (рис. П1. 1).
Уравнения движения материальной точки (тела) в кинематике:
x = f1(t); y = f2(t); z = f3(t);
rx = f1(t); ry = f2(t); rz = f3(t),
где x, y, z – координаты;
rx, ry, rz – проекции радиуса вектора rна соответствующие оси координат.
Основные понятия и определения кинематики материальной точки и твердого тела, движущегося поступательно:
1) перемещение (рис. П1.2) – вектор Dr, проведенный из начального положения материальной точки (тела) в положение этой точки в данный момент времени (приращение радиус-вектора за рассматриваемый промежуток времени):
Dr= r1 – r2.
2) элементарное перемещениеdr –бесконечно малое перемещение, которое с достаточной степенью точности совпадает с соответствующим участком траектории движения. При прямолинейном движении вектор перемещения совпадает с соответствующим участком траектории и модуль перемещения численно равен пройденному пути:
½Dr½= DS;
3) путь – расстояние, пройденное телом при его движении по траектории. В частных случаях перемещение и путь могут совпадать;
4) мгновенная линейная скорость – векторная физическая величина, характеризующая состояние движения, показывающая, как изменяется перемещение в единицу времени, равная первой производной от перемещения по времени:
;
5) средняя скорость неравномерного движения – скалярная физическая величина, численно равная отношению всего пути, пройденного телом (материальной точкой), к тому промежутку времени, в течение которого совершалось движение:
;
6) линейное ускорение – векторная физическая величина, характеризующая изменение скорости в единицу времени, равная первой производной от скорости или второй производной от перемещения по времени:
;
7) тангенциальное ускорение аt – составляющая ускорения, направленная вдоль касательной к траектории движения. Изменяет линейную скорость только по величине:
;
8) нормальное ускорение an – составляющая линейного ускорения, направленная по нормали n к вектору линейной скорости, т.е. к касательной в данной точке:
,
где R – радиус кривизны траектории движения;
n – единичный вектор нормали к траектории движения;
9) полное ускорение a:
.