Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępnościMenu skrótów klawiszowych
Logo OpenStax

Menu
Spis treści
  1. Przedmowa
  2. Termodynamika
    1. 1 Temperatura i ciepło
      1. Wstęp
      2. 1.1 Temperatura i równowaga termiczna
      3. 1.2 Termometry i skale temperatur
      4. 1.3 Rozszerzalność cieplna
      5. 1.4 Przekazywanie ciepła, ciepło właściwe i kalorymetria
      6. 1.5 Przemiany fazowe
      7. 1.6 Mechanizmy przekazywania ciepła
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    2. 2 Kinetyczna teoria gazów
      1. Wstęp
      2. 2.1 Model cząsteczkowy gazu doskonałego
      3. 2.2 Ciśnienie, temperatura i średnia prędkość kwadratowa cząsteczek
      4. 2.3 Ciepło właściwe i zasada ekwipartycji energii
      5. 2.4 Rozkład prędkości cząsteczek gazu doskonałego
      6. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    3. 3 Pierwsza zasada termodynamiki
      1. Wstęp
      2. 3.1 Układy termodynamiczne
      3. 3.2 Praca, ciepło i energia wewnętrzna
      4. 3.3 Pierwsza zasada termodynamiki
      5. 3.4 Procesy termodynamiczne
      6. 3.5 Pojemność cieplna gazu doskonałego
      7. 3.6 Proces adiabatyczny gazu doskonałego
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 4 Druga zasada termodynamiki
      1. Wstęp
      2. 4.1 Procesy odwracalne i nieodwracalne
      3. 4.2 Silniki cieplne
      4. 4.3 Chłodziarki i pompy ciepła
      5. 4.4 Sformułowania drugiej zasady termodynamiki
      6. 4.5 Cykl Carnota
      7. 4.6 Entropia
      8. 4.7 Entropia w skali mikroskopowej
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  3. Elektryczność i magnetyzm
    1. 5 Ładunki i pola elektryczne
      1. Wstęp
      2. 5.1 Ładunek elektryczny
      3. 5.2 Przewodniki, izolatory i elektryzowanie przez indukcję
      4. 5.3 Prawo Coulomba
      5. 5.4 Pole elektryczne
      6. 5.5 Wyznaczanie natężenia pola elektrycznego rozkładu ładunków
      7. 5.6 Linie pola elektrycznego
      8. 5.7 Dipole elektryczne
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    2. 6 Prawo Gaussa
      1. Wstęp
      2. 6.1 Strumień pola elektrycznego
      3. 6.2 Wyjaśnienie prawa Gaussa
      4. 6.3 Stosowanie prawa Gaussa
      5. 6.4 Przewodniki w stanie równowagi elektrostatycznej
      6. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    3. 7 Potencjał elektryczny
      1. Wstęp
      2. 7.1 Elektryczna energia potencjalna
      3. 7.2 Potencjał elektryczny i różnica potencjałów
      4. 7.3 Obliczanie potencjału elektrycznego
      5. 7.4 Obliczanie natężenia na podstawie potencjału
      6. 7.5 Powierzchnie ekwipotencjalne i przewodniki
      7. 7.6 Zastosowanie elektrostatyki
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 8 Pojemność elektryczna
      1. Wstęp
      2. 8.1 Kondensatory i pojemność elektryczna
      3. 8.2 Łączenie szeregowe i równoległe kondensatorów
      4. 8.3 Energia zgromadzona w kondensatorze
      5. 8.4 Kondensator z dielektrykiem
      6. 8.5 Mikroskopowy model dielektryka
      7. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    5. 9 Prąd i rezystancja
      1. Wstęp
      2. 9.1 Prąd elektryczny
      3. 9.2 Model przewodnictwa w metalach
      4. 9.3 Rezystywność i rezystancja
      5. 9.4 Prawo Ohma
      6. 9.5 Energia i moc elektryczna
      7. 9.6 Nadprzewodniki
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    6. 10 Obwody prądu stałego
      1. Wstęp
      2. 10.1 Siła elektromotoryczna
      3. 10.2 Oporniki połączone szeregowo i równolegle
      4. 10.3 Prawa Kirchhoffa
      5. 10.4 Elektryczne przyrządy pomiarowe
      6. 10.5 Obwody RC
      7. 10.6 Instalacja elektryczna w domu i bezpieczeństwo elektryczne
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    7. 11 Siła i pole magnetyczne
      1. Wstęp
      2. 11.1 Odkrywanie magnetyzmu
      3. 11.2 Pola magnetyczne i ich linie
      4. 11.3 Ruch cząstki naładowanej w polu magnetycznym
      5. 11.4 Siła magnetyczna działająca na przewodnik z prądem
      6. 11.5 Wypadkowa sił i moment sił działających na pętlę z prądem
      7. 11.6 Efekt Halla
      8. 11.7 Zastosowania sił i pól magnetycznych
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    8. 12 Źródła pola magnetycznego
      1. Wstęp
      2. 12.1 Prawo Biota-Savarta
      3. 12.2 Pole magnetyczne cienkiego, prostoliniowego przewodu z prądem
      4. 12.3 Oddziaływanie magnetyczne dwóch równoległych przewodów z prądem
      5. 12.4 Pole magnetyczne pętli z prądem
      6. 12.5 Prawo Ampère’a
      7. 12.6 Solenoidy i toroidy
      8. 12.7 Magnetyzm materii
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    9. 13 Indukcja elektromagnetyczna
      1. Wstęp
      2. 13.1 Prawo Faradaya
      3. 13.2 Reguła Lenza
      4. 13.3 Siła elektromotoryczna wywołana ruchem
      5. 13.4 Indukowane pola elektryczne
      6. 13.5 Prądy wirowe
      7. 13.6 Generatory elektryczne i siła przeciwelektromotoryczna
      8. 13.7 Zastosowania indukcji elektromagnetycznej
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    10. 14 Indukcyjność
      1. Wstęp
      2. 14.1 Indukcyjność wzajemna
      3. 14.2 Samoindukcja i cewki indukcyjne
      4. 14.3 Energia magazynowana w polu magnetycznym
      5. 14.4 Obwody RL
      6. 14.5 Oscylacje obwodów LC
      7. 14.6 Obwody RLC
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    11. 15 Obwody prądu zmiennego
      1. Wstęp
      2. 15.1 Źródła prądu zmiennego
      3. 15.2 Proste obwody prądu zmiennego
      4. 15.3 Obwody szeregowe RLC prądu zmiennego
      5. 15.4 Moc w obwodzie prądu zmiennego
      6. 15.5 Rezonans w obwodzie prądu zmiennego
      7. 15.6 Transformatory
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    12. 16 Fale elektromagnetyczne
      1. Wstęp
      2. 16.1 Równania Maxwella i fale elektromagnetyczne
      3. 16.2 Płaskie fale elektromagnetyczne
      4. 16.3 Energia niesiona przez fale elektromagnetyczne
      5. 16.4 Pęd i ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego
      6. 16.5 Widmo promieniowania elektromagnetycznego
      7. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  4. A Jednostki
  5. B Przeliczanie jednostek
  6. C Najważniejsze stałe fizyczne
  7. D Dane astronomiczne
  8. E Wzory matematyczne
  9. F Układ okresowy pierwiastków
  10. G Alfabet grecki
  11. Rozwiązania zadań
    1. Rozdział 1
    2. Rozdział 2
    3. Rozdział 3
    4. Rozdział 4
    5. Rozdział 5
    6. Rozdział 6
    7. Rozdział 7
    8. Rozdział 8
    9. Rozdział 9
    10. Rozdział 10
    11. Rozdział 11
    12. Rozdział 12
    13. Rozdział 13
    14. Rozdział 14
    15. Rozdział 15
    16. Rozdział 16
  12. Skorowidz nazwisk
  13. Skorowidz rzeczowy
  14. Skorowidz terminów obcojęzycznych

Zadania dodatkowe

66.

Pompa ciepła o mocy 300 ⁢⁢ W 300⁢⁢W działa między ziemią o temperaturze 0 ⁢⁢ °C 0⁢⁢°C i wnętrzem domu o temperaturze 22 ⁢⁢ °C 22⁢⁢°C. Jaka jest maksymalna ilość ciepła, którą w ciągu godziny pompa ciepła może dostarczać do domu?

67.

Pewien inżynier musi zaprojektować chłodziarkę, która podczas jednego cyklu będzie odbierała 2100 ⁢⁢ J 2100⁢⁢J ciepła z zamrażalnika o temperaturze 10 ⁢⁢ °C 10 ⁢⁢ °C , wykonując przy tym pracę 300 ⁢⁢ J 300⁢⁢J. Jaka jest maksymalna temperatura powietrza, przy której można spełnić te warunki? Czy są to rozsądne wytyczne dla takiego projektu?

68.

Czynnikiem roboczym silnika Carnota jest 1,5 1,5 mola azotu w stanie gazowym. Przyjmujemy, że jest to dwuatomowy gaz doskonały z κ = 7,5 κ=7,5 przy temperaturze operacyjnej silnika. Cykl Carnota przechodzi przez kolejne etapy procesu A B C D A ABCDA, gdzie A B AB to rozprężanie izotermiczne. Objętości w punktach A A i C C są równe odpowiednio 5 10 3 ⁢⁢ m 3 5 10 3 ⁢⁢ m 3 i 0,15 ⁢⁢ l 0,15⁢⁢l. Silnik działa między dwoma termostatami o temperaturach 500 ⁢⁢ K 500⁢⁢K i 300 ⁢⁢ K 300⁢⁢K.

  1. Oblicz objętości dla punktów B B oraz D D;
  2. Ile ciepła pobiera silnik podczas rozprężania izotermicznego A B AB?
  3. Jaką pracę wykonuje gaz podczas rozprężania izotermicznego A B AB?
  4. Ile ciepła oddaje gaz podczas rozprężania izotermicznego C D CD?
  5. Jaką pracę wykonuje gaz podczas sprężania izotermicznego C D CD?
  6. Jaką pracę wykonuje gaz podczas adiabatycznego rozprężania B C BC?
  7. Jaką pracę wykonuje gaz podczas adiabatycznego sprężania D A DA?
  8. Oblicz sprawność silnika na podstawie całkowitej pracy i dostarczanej energii. Porównaj otrzymaną wartość ze sprawnością silnika Carnota opartą na temperaturach dwóch termostatów.
69.

Pięciokilogramowy drewniany kloc z prędkością początkową 8 ⁢⁢ m s 8⁢⁢ m s przesuwa się po podłodze, aż zostanie zatrzymany przez siły tarcia. Oszacuj powstałą zmianę entropii Wszechświata. Załóż, że cały proces odbywa się w temperaturze pokojowej 20 ⁢⁢ °C 20⁢⁢°C.

70.

Układ składający się z 20 20 moli jednoatomowego gazu doskonałego został schłodzony przy stałym ciśnieniu od objętości 50 ⁢⁢ l 50⁢⁢l do 10 ⁢⁢ l 10⁢⁢l. Początkowa temperatura wynosiła 300 ⁢⁢ K 300⁢⁢K. Jaka będzie zmiana entropii gazu?

71.

Szklany puchar o masie 400 ⁢⁢ g 400⁢⁢g zawierał 500 ⁢⁢ g 500⁢⁢g wody o temperaturze 27 ⁢⁢ °C 27⁢⁢°C. Puchar został podgrzany odwracalnie tak, że temperatura pucharu i wody stopniowo wzrosła do 57 ⁢⁢ °C 57⁢⁢°C. Oblicz zmianę entropii pucharu i wody razem.

72.

Silnik Carnota działa między rezerwuarami o temperaturach 550 ⁢⁢ °C 550⁢⁢°C i 20 ⁢⁢ °C 20⁢⁢°C i produkuje 300 ⁢⁢ kJ 300⁢⁢kJ energii w każdym cyklu. Oblicz zmianę entropii

  1. ciepłego rezerwuaru dla pojedynczego cyklu Carnota;
  2. zimnego rezerwuaru dla pojedynczego cyklu Carnota.
73.

Gaz doskonały o temperaturze T T jest zamknięty w lewej połowie izolowanego pojemnika o objętości V V, który jest podzielony na pół przez ściankę o pomijalnej objętości (jak na rysunku poniżej). Jaka będzie zmiana entropii na mol gazu w każdym z następujących przypadków?

  1. Ścianka zostaje gwałtownie usunięta i gaz szybko wypełnia cały pojemnik;
  2. W ściance powstaje mała dziurka i po długim czasie gaz osiąga stan równowagowy, w którym nie ma żadnego przepływu przez dziurkę;
  3. Ścianka zostaje powoli i adiabatycznie przesuwana do prawej ściany pojemnika w ten sposób, że gaz ostatecznie wypełnia cały pojemnik.


Rysunek przedstawia pojemnik, którego lewa połowa jest wypełniona gazem, a prawa połowa jest pusta. Pojemnik jest podzielony na pół przez cienką ściankę.
74.

Półkilogramowy kawałek aluminium o temperaturze 250 ⁢⁢ °C 250⁢⁢°C został wrzucony do 1 ⁢⁢ kg 1⁢⁢kg wody o temperaturze 20 ⁢⁢ °C 20⁢⁢°C. Jaka będzie zmiana entropii układu po tym, jak zostanie osiągnięty stan równowagowy?

75.

Załóżmy, że 20 ⁢⁢ g 20⁢⁢g lodu o temperaturze 0 ⁢⁢ °C 0⁢⁢°C zostanie dodane do 300 ⁢⁢ g 300⁢⁢g wody o temperaturze 60 ⁢⁢ °C 60⁢⁢°C. Jaka będzie całkowita zmiana entropii mieszaniny po tym, jak osiągnie ona stan równowagowy?

76.

Silnik cieplny działa między dwoma temperaturami tak, że czynnik roboczy silnika pobiera 5000 ⁢⁢ J 5000⁢⁢J ciepła z ciepłego rezerwuaru i oddaje 3000 ⁢⁢ J 3000⁢⁢J do zimnego rezerwuaru. Reszta energii jest przekształcana na energię mechaniczną turbiny. Oblicz

  1. ilość pracy wykonanej przez silnik;
  2. sprawność silnika.
77.

Silnik cieplny produkuje 4 ⁢⁢ MJ 4⁢⁢MJ energii elektrycznej podczas działania między dwoma rezerwuarami o różnych temperaturach. Czynnik roboczy silnika oddaje 5 ⁢⁢ MJ 5⁢⁢MJ ciepła do zimnego rezerwuaru. Jaka jest sprawność tego silnika?

78.

Elektrownia węglowa zużywa 100 000 ⁢⁢ kg 100 000⁢⁢kg węgla na godzinę i wytwarza moc 500 ⁢⁢ MW 500⁢⁢MW. Jeśli ciepło ze spalania węgla wynosi 30 ⁢⁢ MJ kg 30⁢⁢ MJ kg , to jaka jest sprawność tej elektrowni?

79.

Silnik pracuje w cyklu Carnota między ciepłym rezerwuarem o temperaturze 550 ⁢⁢ °C 550⁢⁢°C i zimnym rezerwuarem o temperaturze 20 ⁢⁢ °C 20⁢⁢°C Oblicz sprawność silnika Carnota.

80.

Silnik Carnota pracujący między rezerwuarami o temperaturach 600 ⁢⁢ K 600⁢⁢K i 273 ⁢⁢ K 273⁢⁢K wykonuje jeden cykl na 5 ⁢⁢ s 5⁢⁢s. W każdym cyklu silnik pobiera 10 ⁢⁢ kJ 10⁢⁢kJ ciepła. Oblicz moc silnika.

81.

Silnik Carnota, działający między temperaturami 100 ⁢⁢ °C 100⁢⁢°C i 30 ⁢⁢ °C 30⁢⁢°C jest użyty do napędzania chłodziarki pracującej między temperaturami 10 ⁢⁢ °C 10 ⁢⁢ °C a 30 ⁢⁢ °C 30⁢⁢°C. Ile energii na sekundę musi produkować silnik Carnota, aby chłodziarka była w stanie oddawać 10 ⁢⁢ J 10⁢⁢J energii na sekundę?

Cytowanie i udostępnianie

Chcesz zacytować, udostępnić albo zmodyfikować treść tej książki? Została ona wydana na licencji Creative Commons Attribution License , która wymaga od Ciebie uznania autorstwa OpenStax.

Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym, na każdym widoku strony umieść informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
Cytowanie

© 2 mar 2022 OpenStax. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Creative Commons Attribution License . Nazwa OpenStax, logo OpenStax, okładki OpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.