1. SERIA ZADAŃ DOMOWYCH

2. Termodynamika

3. W naczyniu o objętości 1 dm³ znajduje się pewien gaz w temperaturze 17 ^oC. O ile zmniejszy się ciśnienie tego gazu, jeżeli naczynie opuści 10²¹ cząsteczek?

4. W naczyniu o objętości 3 dm³ znajduje się 4·10^-6 kg helu, 7·10^-5 kg azotu i 5·10²¹ cząsteczek wodoru. Jakie jest ciśnienie tej mieszaniny w temperaturze 27 ^oC .

5. Znaleźć średnią energię kinetyczną ruchu obrotowego wszystkich cząsteczek tworzących 1 kilomol wodoru (traktować jako gaz doskonały) w 18 ^oC .

6. Znaleźć prędkość średnią kwadratową cząsteczek pewnego gazu, jeżeli wiadomo, że jego gęstość wynosi 3·10^-2 kg/m³, a jego ciśnienie 3,6·10³ N/m².

7. Ile wynosi prędkość najbardziej prawdopodobna, prędkość średnia oraz prędkość średnia kwadratowa cząsteczek metanu w temperaturze 127 ^oC.

8. Jaka część cząsteczek azotu w temperaturze 7 ^oC ma prędkość w przedziale wartości od 500 do 510 m/s?

9. Znaleźć wysokość góry, jeżeli wiadomo, że ciśnienie na jej wierzchołku równe jest połowie ciśnienia na poziomie morza. Przyjąć, że temperatura jest stała i równa 0 ^oC.

10. Ile wynosi prędkość dźwięku w gazie? Czy prędkość dźwięku zależy od temperatury? Czy prędkość dźwięku zależy od ciśnienia? (Odpowiedź uzasadnij).

11. Obliczyć ilość przewodzonego ciepła przez ścianę mieszkania w zimie w czasie t=12 godzin, jeżeli przewodnictwo cieplne ściany k=837,12·10^-3 J/m S deg, grubość ściany d=0,25 m oraz powierzchnia ściany S=12 m². Temperatura w mieszkaniu wynosi T₁=293,16 K, natomiast na zewnątrz wynosi T₂ = 253,16 K.

12. 20 dm³ gazu wieloatomowego, znajdującego się pod ciśnieniem 10⁵ N/m², podlega przemianie w wyniku, której jego objętość wzrasta 2 razy, a ciśnienie - 3 razy. Znaleźć ilość doprowadzonego ciepła, zmianę energii wewnętrznej gazu oraz pracę wykonaną przez gaz w przypadku, gdy przemian zachodzi na drodze: (1) 1-3-2; (2) 1-3; (3) 1-4-2 (rys. obok).

13. Dwutlenek węgla o masie 4,4 g znajdujący się początkowo w temperaturze 87 ^oC i pod ciśnieniem 10⁵ N/m², sprężono adiabatycznie do 1/20 jego początkowej objętości. Znaleźć końcowe ciśnienie i temperaturę gazu, zmianę jego energii wewnętrznej oraz pracę sprężania.

14. Gaz wykonujący cykl Carnota oddaje chłodnicy ¾ ciepła pobranego ze źródła ciepła. Temperatura chłodnicy - 0 ^oC. Znaleźć temperaturę źródła ciepła.

15. Temperatura grzejnika w silniku Carnota wynosi 600 K, a temperatura chłodnicy wynosi 27 ^oC. Z grzejnika pobrano 1000 J ciepła. Ile wynosi sprawność cyklu i wykonana praca?

16. Znaleźć sprawność cyklu Carnota, wykonywanego przez gaz trójatomowy, jeżeli podczas adiabatycznego rozprężania jego objętość wzrasta od 6 dm³ do 7 dm³.

17. Wyobraź sobie silnik Carnota pracujący ze zbiornikami cieplnymi o temperaturach 850 K i 300 K. W każdym cyklu który trwa 0,25 s, silnik wykonuje prace równa 1200 J. Ile wynosi sprawność tego silnika? Ile wynosi średnia moc tego silnika? Ile ciepła jest pobrane w każdym cyklu ze zbiornika o wyższej temperaturze? Ile wynosi zmiana entropii substancji roboczej związana z pobraniem przez nią energii w postaci ciepła ze zbiornika o wyższej temperaturze? Ile wynosi zmiana entropii wynikająca z oddania w postaci ciepła energii do zbiornika o niższej temperaturze?

18. Scharakteryzuj przemiany gazu doskonałego.

19. SERIA ZADAŃ DOMOWYCH

20. Pole elektryczne. Prąd elektryczny.

21. Tarczę o promieniu r naładowano dodatnio. Gęstość powierzchniowa ładunku wynosi σ jest stała. Ile wynosi natężenie pola elektrycznego w punkcie P leżącym w odległości z od środka tarczy na osi tarczy?

22. Oblicz natężenie pola elektrycznego w odległości r od osi pręta, naładowanego jednorodnie dodatnio z gęstością liniową λ.

23. Oblicz natężenie pola elektrycznego w odległości r od nieskończonej płyty, naładowanej dodatnio z gęstością powierzchniową σ.

24. Dwie równoległe nieprzewodzące płyty naładowane różnoimiennie ustawiono w odległości d od siebie. Oblicz natężenie pola elektrycznego: (a) na lewo od płyt; (b) między płytami; (c) na prawo od płyt, wiedząc że płyty zostały naładowane z gęstością powierzchniową równą co do wartości σ.

25. Oblicz natężenie pola elektrycznego w odległości r od środka metalowej kuli o promieniu R naładowanej ładunkiem q.

26. Oblicz potencjał elektryczny w dowolnym punkcie na osi symetrii prostopadłej do jednorodnie naładowanej tarczy o gęstości powierzchniowej σ.

27. Kondensator w układzie pamięci o swobodnym dostępie (RAM) ma pojemność 55 fF. Jeśli kondensator jest naładowany do różnicy potencjałów 5,3 V, to ile nadmiarowych elektronów znajduje się na jego ujemnej okładce.

28. Kondensator płaski, którego pojemność wynosi 13,5 pF jest naładowany przez źródło do różnicy potencjałów między okładkami 12,5 V. Po odłączeniu źródła między okładkami kondensatora wsunięto porcelanową płytę (ε_r = 6,5). Jak zmieniła się pojemność kondensatora? Ile wynosi różnica potencjałów pomiędzy okładkami kondensatora? Ile wynosi ładunek zgromadzony na okładce kondensatora? Jaka jest energia potencjalna układu kondensator-płyta przed wsunięciem płyty i po nim?

29. Dany jest kondensator płaski o polu powierzchni okładki 115 cm2 i odległości między okładkami 1,24 cm. Do okładek przyłożono różnicę potencjałów 85,5 V. Następnie odłączono źródło i między okładki wsunięto płytę o grubości 0,78 cm i przenikalności względnej 2,61. (a) Ile wynosi pojemność kondensatora przed włożeniem płyty dielektrycznej. (b) Jaki jest ładunek swobodny znajdujący się na okładkach? (c) Ile wynosi natężenie pola elektrycznego w szczelinach między okładkami i płytą dielektryczną? (d) Ile wynosi natężenie pola elektrycznego w płycie dielektrycznej? (e) Ile wynosi pojemność kondensatora z płytą dielektryczną między okładkami?

30. Elektron porusza się z prędkością v w kierunku jednorodnego pola elektrycznego o natężeniu E (np. w obszar pomiędzy okładkami kondensatora płaskiego). Jak wygląda ruch tego elektronu?

31. Dlaczego pole elektryczne jest polem zachowawczym? Uzasadnij odpowiedź.

32. Zapisz prawo Gaussa i podaj jego interpretację fizyczną.

33. Co to jest siła elektromotoryczna? (Wyjaśnij)

34. SERIA ZADAŃ DOMOWYCH

35. Pole magnetyczne

36. Proton i cząstka α poruszają się w płaszczyźnie prostopadłej do pola magnetycznego o indukcji B po okręgach o jednakowych promieniach r. jak jest zależność pomiędzy częstotliwościami obiegu okręgów: protonu i cząstki α? Jaka jest zależność pomiędzy prędkościami v_p i v_α?

37. Proton i elektron mające tę sama energie kinetyczna wchodzą do obszaru jednorodnego pola magnetycznego o indukcji B, poruszając się prostopadle do niego. Porównać promienie ich orbit.

38. Znaleźć wyrażenie na B w odległości r od środka cylindrycznego drutu o promieniu R dla r<R. Drut przewodzi prąd o natężeniu I rozmieszczony równomiernie w całym przekroju drutu.

39. Dwa równoległe druty odległe od siebie o d przewodzą: prądy przeciwnie skierowane, lecz o równych natężeniach I. Znaleźć indukcje magnetyczną B dla punktów w odległości d od jednego z nich.

40. Przewód o długości l w którym płynie prąd o natężeniu I, tworzy kąt α z kierunkiem linii jednorodnego pola magnetycznego o indukcji B. Obliczyć siłę magnetyczną, działającą na ten przewód.

41. W dwóch długich równoległych przewodach znajdujących się w odległościach d od siebie, płyną w tym samym kierunku prądy o natężeniach I i 3I. Znajdź punkt lub punkty w których wytwarzane przez nie pola magnetyczne się znoszą.

42. Sto zwojów izolowanego drutu miedzianego nawinięto na drewniany walcowy rdzeń o polu przekroju poprzecznego równym S. Końce uzwojenia są dołączone do opornika. Całkowity opór obwodu jest równy R. Cewkę obrócono wokół średnicy o pół obrotu, tak że znów jest ułożona poziomo. Ile ładunku przepłynie przez obwód, jeżeli indukcja przyłożonego przez miernik podczas obrotu cewki?

43. Zapisać równania Maxwella i podać ich interpretację fizyczną.

44. Opisz ruch cząstki poruszającej się w polu magnetycznym.

45. SERIA ZADAŃ DOMOWYCH

46. Atom. Fizyka współczesna.

47. Obliczyć energię wiążącą elektron z jądrem w atomie wodoru. (Pamiętając że jednostką energii jest w tym przypadku [eV]).

48. Chcesz dobrać substancję dla fotokomórki przeznaczonej do pracy w zakresie świtła widzialnego. Który z wymienionych będzie odpowiedni: tantal (W = 4,2 eV); wolfram (W= 4,5 eV); aluminium (W= 4,2 eV); bar (W= 2,5 eV); lit (W =2,3 eV).

49. Obliczyć maksymalną energię kinetyczną fotokomórki jeśli praca wyjścia dla materiału z którego one pochodzą wynosi 2,0*10^-19 J, a częstotliwość promieniowania wynosi 3,0*10¹⁵ Hz.

50. Światło o długości fali 200 nm pada na powierzchnię aluminium. W celu usunięcia elektronu z powierzchni aluminium potrzebna jest energia 4,2 eV. Jaka jest dla aluminium graniczna długość fali? Jaka jest maksymalna energia kinetyczna emitowanych fotoelektoronów?

51. Jaka jest energia, pęd, długość fali fotonu wemitowanego gdy elektron w atomie wodoru przechodzi ze stanu n = 3 do stanu n = 1?

52. Podaj przykład doświadczeń świadczących o naturze falowej światła.

53. Elektron znajduje się w nieskończonej studni potencjału o szerokości L = 1nm. Znaleźć skwantowane wartości energii dla trzech najniższych stanów stacjonarnych.

54. Zapisz równanie Schrödnigera. Jakie jest znaczenie fizyczne funkcji falowej Ψ oraz kwadratu modułu |Ψ|²?

55. Elektron znajdujący się w nieskończonej studni potencjału o szerokości 1 nm przechodzi ze stanu n = 3 do stanu n = 2. Przejściu temu towarzyszy emisja promieniowania elektromagnetycznego. Jaka jest długość tej fali? Jaką barwę będzie posiadała ta fala?

---