Задачи по физике и математике с решениями и ответами
Задача по физике — 5130
Проволоку производят вытягиванием из цельной заготовки меди. На изготовление медной проволоки прямоугольного сечения в течение суток израсходовано 8640 кг меди. Скорость протягивания проволоки постоянна в течение суток и равна 1 м/с. Найдите площадь поперечного сечения проволоки, если за истекшие сутки производилась проволока сечением только одного размера. Плотность меди известна. ПодробнееЗадача по физике — 5131
Имеются чугунный шар и шар из лёгкого неизвестного сплава. Масса чугунного шара в 1,25 раза больше массы шара из неизвестного сплава. Объём чугунного шара в 2 раза меньше объёма второго шара. Плотность чугуна известна. Какова плотность неизвестного сплава? ПодробнееЗадача по физике — 5132
В безветренную погоду на некоторой высоте над землёй неподвижно завис воздушный шар. Парашютист выпрыгнул из гондолы шара вертикально вниз. График скорости парашютиста приведён на рис. С какой высоты над поверхностью Земли парашютист начал опускаться с постоянной скоростью?Подробнее
Задача по физике — 5133
Два мальчика проходят с постоянными скоростями прямолинейный участок дороги. Первый мальчик идёт на ходулях со скоростью 7,5 км/ч, в 1,5 раза большей, чем скорость второго мальчика идущего без ходулей. 1) Какова средняя скорость ботинка второго мальчика (идущего без ходулей) за один шаг движущейся ноги? 2) Какова средняя скорость ботинка второго мальчика за всё время движения по этому участку дороги? Ответы обоснуйте.Задача по физике — 5134
Железный дровосек, стоящий на берегу реки в точке B (см.{2}$ и длину 6,6 см. На половине длины цилиндра впаяли вертикальную тонкую трубку. Правая часть сосуда сообщается с атмосферой (см. рис.). К правой стенке цилиндра с помощью лёгкой пружины жёсткостью 6 Н/м прикрепили массивный тонкий поршень. Длина нерастянутой пружины равна 3 см. Систему установили на упор, находящийся по центру цилиндра. Затем в цилиндр, придерживая его рукой, начали наливать воду. В тот момент, когда масса воды стала равна массе поршня, система оказалась в равновесии. Поршень плотно, но без трения прилегает к стенкам цилиндра. На какой высоте находится вода в трубке?Задача по физике — 5137
Имеется система сообщающихся сосудов. Левый сосуд плотно закрыт сверху лёгким поршнем, на поршне лежит груз массой 3 кг. В правом сосуде на воде лежит очень лёгкий куб. Длина стороны куба — 10 см. Площади сечений левого и правого сосудов равны соответственно $S_{1} = 0,03 м^{2}$ и $S_{2} = 0,05 м^{2}$. Поршень связан верёвкой с кубом через систему блоков под водой (см. рис.). Первоначально верёвка не провисает. Груз убирают с поршня. На сколько поднимется поршень?Подробнее
Задача по физике — 5138
Имеется система сообщающихся сосудов (см. рис.). К левому поршню на кронштейне прикреплена пружина жёсткостью $k$, которая другим своим концом соединена с правым поршнем. Когда поршни находятся на одном уровне, пружина не растянута. На сколько растянется пружина, если на правый поршень поместить груз массой $m$? Площади поршней равны $S$ и $2S$. Плотность жидкости — $\rho$, ускорение свободного падения $g$. Поршни, кронштейн и пружину считать невесомыми. Считать, что кронштейн может двигаться только вертикально.Подробнее
Задача по физике — 5139
В водоёме на глубине $h = 10 м$ на краю плоского уступа лежит доска длиной $L = 2 м$, шириной $a = 10 см$ и толщиной $b = 1 см$. Масса доски — 4 кг. Половина доски плотно прижата к поверхности уступа, так что между доской и поверхностью отсутствует вода и воздух (см. рис.). Минимальная сила, которую нужно приложить к середине доски для того, чтобы приподнять прижатую часть, равна $F_{1}$. Если прикладывать силу к правому краю доски, то для того же потребуется сила $F_{2}$. Найти численное значение отношения $F_{1}/F_{2}$.Подробнее
Задача по физике — 5140
На дно аквариума, заполненного водой, кладут камень (при этом вода через край аквариума не переливается). Как изменится потенциальная энергия воды в аквариуме? ПодробнееЗадача по физике — 5141
Невесомая нерастяжимая нить привязана к небольшому кубику. Затем она пропущена ещё сквозь 3 таких же кубика, как показано на рисунке. Все кубики стоят на столе. Чтобы сдвинуть один кубик, к нему требуется приложить силу, равную 10 Н. Расстояние между соседними кубиками равно 5 см. Систему начинают медленно тянуть за нитку (см. рис.). Нарисуйте график зависимости силы $F$, которую нужно для этого прикладывать, от пройденного левым кубиком расстояния. Трения между ниткой и кубиками нет.Подробнее
Задача по физике — 5142
На динамометре висит гирька массой 100 г. Снизу к ней прикреплён второй динамометр, другой конец которого жёстко закреплён. Показания нижнего динамометра — 5 Н. Какая сила приложена к верхнему динамометру? ПодробнееЗадача по физике — 5143
К трём одинаковым динамометрам (см. рис. ) подвешен груз. Показания верхнего и нижнего динамометров 90 Н и 30 Н соответственно.{2}$. Известно, что все давления в местах соприкосновения тел (и со столом) равны. Найдите массу тела неправильной формы и верхнего кубика.Подробнее
Средняя скорость упорядоченного движения электронов в медной проволоке сечением
Условие задачи:
Средняя скорость упорядоченного движения электронов в медной проволоке сечением 1 мм2 равна 74 мкм/с. Какова сила тока в проводнике, если считать, что из каждого атома меди освобождается два свободных электрона?
Задача №7.1.25 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
\(S=1\) мм2, \(\upsilon=74\) мкм/с, \(N_0=2N\), \(I-?\)
Решение задачи:
Силу тока \(I\) можно найти как произведение плотности тока \(j\) на площадь поперечного сечения \(S\):
\[I = jS\]
Плотность тока \(j\) же можно найти как произведение концентрации электронов \(n\), модуля заряда электрона \(e\) (напомним, что он равен 1,6·10-19 Кл) и скорости упорядоченного движения электронов \(\upsilon\):
\[j = ne\upsilon \]
Поэтому:
\[I = ne\upsilon S\;\;\;\;(1)\]
Давайте попробуем найти неизвестную концентрацию свободных электронов \(n\). По сути указанная концентрация – это количество электронов \(N_0\) в единице объема \(V_0\), поэтому верна формула:
\[n = \frac{{{N_0}}}{{{V_0}}}\]
По условию задачи из каждого атома меди освобождается два свободных электрона, то есть \(N_0=2N\) (здесь \(N\) – количество атомов меди в единице объема \(V_0\)), а это значит, что:
\[n = \frac{{2N}}{{{V_0}}}\;\;\;\;(2)\]
Количество атомов меди \(N\) в единице объема \(V_0\) будем определять таким образом:
\[N = \nu {N_А}\;\;\;\;(3)\]
Здесь \(N_А\) – постоянная Авогадро, равная 6,022·1023 моль-1, а \(\nu\) – количество вещества, содержащееся в единице объема \(V_0\), которое найдем так:
\[\nu = \frac{m}{M}\;\;\;\;(4)\]
Здесь \(M\) – молярная масса меди, равная 0,064 кг/моль, а \(m\) – масса меди единичного объема \(V_0\), которое очень легко найти по формуле:
\[m = \rho {V_0}\;\;\;\;(5)\]
В этой формуле \(\rho\) – плотность меди, равная 8900 кг/м3.{ – 6}}}}{{0,064}} = 2\;А\]
Ответ: 2 А.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Насыпная плотность некоторых сыпучих материалов в г/л или кг/м3 Насыпная плотность – это отношение массы к занимаемому объему.
(по материалам сайта www.dpva.info).
| г. Москва, г. Москва, 22 Надежное измерение концентрации кислорода в жидкости 19 Измеритель мутности – надежный мониторинг с точными показаниями 15 Кондуктометр – простое решение непростой задачи! 12 SITRANS – гарантия надежного уровня 08 Портативный расходомер от нового поставщика |
Электричество и магнетизм
Таким образом, скорость в выражении (4.7) — это дрейфовая скорость носителей тока в присутствии внешнего электрического поля или любого другого силового поля, обуславливающего направленное (упорядоченное) движение носители заряда. Если в веществе возможно движение зарядов разного знака, то полная плотность тока определяется векторной суммой плотностей потоков заряда каждого знака.
Как уже указывалось, в отсутствие электрического поля движение носителей заряда хаотично и не создает результирующего тока. Если, приложив электрическое поле, сообщить носителям заряда даже малую (по сравнению с их тепловой скоростью) скорость дрейфа, то, из-за наличия в проводниках огромного количества свободных электронов, возникнет значительный ток.
Поскольку дрейфовая скорость носителей тока создается электрическим полем, логично предположить пропорциональность
так что и плотность тока будет пропорциональна вектору напряженности (рис. 4.4)
|
|
(4.9) |
Более подробно этот вопрос обсуждается в Дополнении
Входящий в соотношение (4.9)
|
Коэффициент пропорциональности называется проводимостью вещества проводника. |
Проводимость связывает напряженность поля в данной точке с установившейся скоростью «течения» носителей заряда. Поэтому она может зависеть от локальных свойств проводника вблизи этой точки (то есть от строения вещества), но не зависит от формы и размеров проводника в целом. Соотношение (4.9) носит название закона Ома для плотности тока в проводнике (его называют также законом Ома в дифференциальной форме).
Рис. 4.4. Силовые линии электрического поля совпадают с линиями тока
Чтобы понять порядки величин, оценим дрейфовую скорость носителей заряда в одном из наиболее распространенных материалов — меди. Возьмем для примера силу тока I = 1 А, и пусть площадь поперечного сечения провода составляет
1 мм2 = 10–6 м2. Тогда плотность тока равна j = 106 А/м2. Теперь воспользуемся соотношением (4.7)
Носителями зарядов в меди являются электроны (е = 1.6·10-19 Кл), и нам осталось оценить их концентрацию . В таблице Менделеева медь помещается в первой группе элементов, у нее один валентный электрон, который может быть отдан в зону проводимости. Поэтому число свободных электронов примерно совпадает с числом атомов. Берем из справочника плотность меди — r Cu=8,9·103 кг/м3. Молярная масса меди указана в таблице Менделеева — MCu = 63,5·10–3 кг/моль. Отношение
— это число молей в 1 м3. Умножая на число Авогадро Na = 6,02·1023 моль–1, получаем число атомов в единице объема, то есть концентрацию электронов
Теперь получаем искомую оценку дрейфовой скорости электронов
Для сравнения: скорости хаотического теплового движения электронов при 20°С в меди по порядку величины составляют 106 м/с, то есть на одиннадцать порядков величины больше.
Возьмем произвольную воображаемую замкнутую поверхность S, которую в разных направлениях пересекают движущиеся заряды. Мы видели, что полный ток через поверхность равен
где dq — заряд, пересекающий поверхность за время dt. Обозначим через q ‘ заряд, находящийся внутри поверхности. Его можно выразить через плотность заряда , проинтегрированную по всему объему, ограниченному поверхностью
Из фундаментального закона природы — закона сохранения заряда — следует, что заряд dq, вышедший через поверхность за время dt, уменьшит заряд q ‘ внутри поверхности точно на эту же величину, то есть dq ‘ = –dq или
Подставляя сюда написанные выше выражения для скоростей изменения заряда внутри поверхности , получаем математическое соотношение, выражающее закон сохранения заряда в интегральной форме
|
|
(4.10) |
Напомним, что интегрирования ведутся по произвольной поверхности S и ограниченному ею объему V.
| Плотность при комнатной температуре для медных сплавов | |||
| Медный сплав № (и название) | Плотность | ||
| г / см 3 | кг / м 3 | фунт / дюйм 3 | |
| C10200 (бескислородная медь) | 8.94 | 8941 | 0,323 |
| C11000 (медь с твердой электролитической смолой) | 8,89 | 8885 | 0,321 |
| C17200 (бериллий — медь) | 8,25 | 8249 | 0.298 |
| C22000 (техническая бронза, 90%) | 8,80 | 8802 | 0,318 |
| C23000 (красная латунь, 85%) | 8,75 | 8747 | 0,316 |
| C26000 (патрон латунь) | 8.53 | 8525 | 0,308 |
| C27000 (желтая латунь) | 8,47 | 8470 | 0,306 |
| C36000 (латунная резка) | 8,50 | 8497 | 0.307 |
| C60800 (алюминиевая бронза, 5%) | 8,17 | 8166 | 0,295 |
| C71500 (медь — никель, 30%) | 8,94 | 8941 | 0,323 |
| C81500 (хромированная медь) | 8.82 | 8820 | 0,319 |
| C86300 (марганцевая латунь) | 7,70 | 7695 | 0,278 |
| C93200 (подшипник бронза) | 8,91 | 8913 | 0.322 |
| C95500 (алюминиевая бронза) | 7,53 | 7529 | 0,272 |
| C96600 (бериллий медно-никелевый) | 8,80 | 8800 | 0,318 |
The Elements Handbook at KnowledgeDoor
Ссылки (Щелкните рядом со значением выше, чтобы увидеть полную информацию о цитировании этой записи)
Assael, Marc J., Агни Э. Калива, Константинос Д. Антониадис, Р. Майкл Бэниш, Иван Эгри, Цзянтао Ву, Эрхард Кашниц и Уильям А. Уэйкхэм. «Справочные данные по плотности и вязкости жидкой меди и жидкого олова». Справочный журнал физических и химических данных, том 39, номер 3, 2010 г., стр. 033105–1–033105–8.
DOI: 10.1063 /
Ассаэль, Марк Дж., Константинос Какосимос, Р. Майкл Баниш, Юрген Брилло, Иван Эгри, Роберт Брукс, Питер Н. Кестед, Кеннет С. Миллс, Акира Нагашима, Юдзуру Сато и Уильям А.Wakeham. «Справочные данные по плотности и вязкости жидкости.
Алюминий и жидкое железо. «Journal of Physical and Chemical Reference Data, volume 35, number 1, 2006, pp. 285–300. Doi: 10.1063 /
de Podesta, Michael. Understanding the Properties of Дело, 2-е изд. Лондон: Тейлор и Фрэнсис, 2002.
Энсс, Кристиан и Зигфрид Ханклингер. Физика низких температур. Берлин: Springer-Verlag, 2005.
Jensen, J. E., R. B. Stewart, W.А. Таттл, Х. Брехна и А. Г. Проделл, редакторы. Избранные криогенные данные Брукхейвенской национальной лаборатории Ноутбук. БНЛ 10200-Р, т. 1, Брукхейвенская национальная лаборатория, август 1980 г.
Керли, Джеральд И., редактор. Уравнения состояния для Be, Ni, W и Au. SAND2003-3784, Sandia National Laboratories, октябрь 2003 г.
Киттель, Чарльз. Введение в физику твердого тела, 8-е издание. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc, 2005.
Лиде, Дэвид Р., редактор. CRC Справочник по химии и Физика, 88 издание.Бока-Ратон, Флорида: Taylor & Francis Group, 2008.
Маделунг, Отфрид, редактор. Полупроводники — Основные данные, 2-е издание. Берлин: Springer – Verlag, 1996.
Пирсон, Хью О. Справочник по углероду, графиту, алмазу и фуллеренам. Park Ridge, NJ: Noyes Publications, 1993.
Span, Roland, Eric W. Lemmon, Richard T. Jacobsen, Wolfgang Wagner и Akimichi Yokozeki. «Справочное уравнение состояния термодинамических свойств азота для температур от 63».От 151 до 1000 K и давления до 2200 МПа ». Справочный журнал физических и химических данных, том 29, номер 6, 2000 г., стр. 1361–1433.
Straumanis, M. E., and E. Z. Aka. «Параметры решетки, коэффициенты теплового расширения и атомные веса чистейшего кремния и германия». Журнал прикладной физики, том 23, номер 3, 1952 г., стр. 330–334. DOI: 10.1063 /
Tegeler, Ch., R. Span и W. Wagner. «Новое уравнение состояния аргона, покрывающего жидкую область, для температур от линии плавления до 700 К при давлениях до 1000 МПа.»Журнал Справочные физико-химические данные, том 28, номер 3, 1999 г., стр. 779–850.
Варгафтик Н.Б., Гельман Э.Б., Кожевников В.Ф., Наурсаков С.П. «Уравнение состояния и критической точки цезия». Международный журнал теплофизики, том 11, номер 3, 1990 г., стр. 467–476. DOI: 10.1007 /
Yaws, Карл Л. «Плотность жидкости в элементах». Химическая инженерия, том 114, номер 12, 2007 г., стр. 44–46.
Yaws, Карл Л. Справочник по физическим свойствам углеводородов и химикатов Yaws.Хьюстон, Техас: Gulf Publishing Company, 2005.
Что такое плотность? | Глава 3: Плотность
Проведите демонстрацию, чтобы показать, что кубы одинакового объема, но сделанные из разных металлов, имеют разную массу.
Вопрос для расследования
Имеют ли кубики одинакового размера и формы одинаковую массу?
Материалы демонстрационные
- Куб медный и алюминиевый куб такого же объема
- Баланс
Процедура
Поместите медный и алюминиевый куб с противоположных сторон простых весов.
Ожидаемые результаты
Медный куб будет иметь большую массу, чем алюминиевый.
Обсудите, почему медный куб имеет большую массу, чем алюминиевый.
Скажите учащимся, что оба кубика абсолютно одинакового размера, и оба твердые, без пустот. Объясните, что алюминиевый куб состоит только из атомов алюминия, а медный куб состоит только из атомов меди.
Спросите студентов:
- Как могут два объекта абсолютно одинакового размера и формы иметь разную массу?
- Помогите студентам понять, что разница в массе должна иметь какое-то отношение к атомам в каждом кубе. Есть три возможных объяснения наличия атомов меди и алюминия в кубах, которые могут объяснить разницу в массе.
- Атомы меди могут иметь большую массу, чем атомы алюминия.
- Атомы меди могут быть меньше, поэтому в том же объеме помещается больше.
- Атомы меди и алюминия могут быть расположены по-разному, поэтому в куб одного размера помещается больше атомов меди.
Объясните, что любое из этих объяснений само по себе или два или три вместе может быть причиной того, почему медный куб имеет большую массу.
Раздайте каждому учащемуся лист с упражнениями.
Учащиеся запишут свои наблюдения и ответят на вопросы о задании в листе действий.«Объясни это с помощью атомов и молекул» и «Возьми это». Дальнейшие разделы рабочего листа будут заполняться в классе, в группах или индивидуально, в зависимости от ваших инструкций. Посмотрите на версию листа с заданиями для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.
Спроецируйте иллюстрацию и используйте изображения атомов меди и алюминия, чтобы представить концепцию плотности.
Попросите учащихся обратиться к иллюстрации кубиков меди и алюминия и их атомов на рабочем листе.
Покажите учащимся изображение Атомы алюминия и меди
Укажите, что атомы меди немного меньше атомов алюминия. Этот меньший размер означает, что больше атомов меди может поместиться в том же пространстве. Итак, медный куб содержит больше атомов, чем алюминиевый. Хотя они меньше, отдельные атомы меди на самом деле имеют большую массу, чем отдельные атомы алюминия. Комбинация большего количества атомов, каждый из которых имеет большую массу, заставляет медный куб весить больше, чем алюминиевый куб того же размера и формы.
Объясните учащимся: представление о том, насколько что-то тяжелое по сравнению с объемом занимаемого пространства, называется плотностью. Плотность объекта — это масса объекта по сравнению с его объемом. Уравнение плотности: Плотность = масса / объем или D = м / об. Каждое вещество имеет свою характеристическую плотность из-за размера, массы и расположения его атомов или молекул.
Покажите анимацию и продемонстрируйте, как измерить объем и массу куба.
Объясните учащимся, что объем — это мера пространства, которое занимает объект. Это всегда в трех измерениях. Чтобы найти объем такого объекта, как куб или ящик, вы измеряете длину, ширину и высоту, а затем умножаете их (V = l × w × h). Если измерять в сантиметрах, ответ будет в кубических сантиметрах (см 3 ).
Примечание. Студенты часто путают объем и площадь. Проверьте их понимание, чтобы убедиться, что они понимают разницу.Убедитесь, что они понимают, что площадь измеряется в двух измерениях (длина × ширина) с ответом в см 2 . Площадь — это мера площади поверхности. Но объем измеряется в трех измерениях (длина × ширина × высота) с ответом в см 3 . Объем — это мера всего объекта, включая поверхность и все пространство, которое занимает объект.
Показать анимационный куб.
Во время воспроизведения анимации вы можете продемонстрировать процесс измерения с помощью куба и линейки.Попросите учащихся измерить вместе с вами, чтобы подтвердить объем кубиков.
- Объем
- Кубики по 2,5 см с каждой стороны. Покажите учащимся, что для вычисления объема вы умножаете длину (2,5 см) × ширину (2,5 см) × высоту (2,5 см), чтобы получить 15,625 см 3 . Округление этого числа до 15,6 см. 3 достаточно точно и упростит расчет плотности. Запишите объем куба в кубических сантиметрах ( 3 см).
- Масса
- Продемонстрируйте, как использовать весы, которые студенты будут использовать для измерения массы куба. Запишите массу куба в граммах (г).
- Плотность
- Покажите студентам, как рассчитать плотность, разделив массу на объем. Обратите внимание, что ответ будет в граммах на кубический сантиметр (г / см 3 ).
Попросите учащихся вычислить плотность восьми различных кубиков и использовать характерное свойство плотности, чтобы правильно их идентифицировать.
Студенческим группам не нужно измерять объем кубиков. Объем каждого куба одинаковый, 15,6 см 3 , и указан в их таблице на листе действий. Им нужно будет измерить массу каждого из восьми различных кубиков и вычислить их плотность. Учащиеся будут использовать свои значения плотности для идентификации каждого куба.
Примечание. Рассчитанные учащимися плотности могут не совпадать с плотностями, указанными в этой таблице.Однако их расчеты будут достаточно близкими, чтобы они смогли идентифицировать большинство кубиков.
Вопрос для расследования
Можете ли вы использовать плотность, чтобы определить восемь кубов, сделанных из разных материалов?
Материалы по классу
- Набор из восьми кубиков равного объема
- Калькулятор
Подготовка учителей
Используйте кусок малярной ленты и перманентный маркер, чтобы отметить восемь кубиков буквами A – H.
Материалы для каждой группы
- Кубики, отмеченные A – H, которыми вы поделитесь с другими группами
- Весы с граммом
- Калькулятор
Процедура
- Объем каждого куба указан в таблице. Это 15,6 см 3 .
- Найдите массу каждого куба в граммах с помощью весов. Запишите эту массу в таблицу.
- Обменивайтесь кубиками с другими группами, пока не измерите массу всех восьми кубиков.
- Рассчитайте плотность по формуле D = m / v и запишите ее в таблицу.
Таблица 1. Объем, масса и плотность для неизвестных A – H Образец Объем (см 3 ) Масса (г) Плотность (г / см 3 ) Материал А 15.6 В 15,6 К 15,6 Д 15,6 E 15.6 ф 15,6 г 15,6 H 15,6 Таблица 2.Примерные плотности для различных материалов. Материал Приблизительная плотность (г / см 3 ) Алюминий 2,9 Латунь 8,8 Медь 9,3 Сталь 8,2 ПВХ 1.3 Нейлон 1,2 Дуб 0,7–0,9 Сосна или тополь 0,4–0,6 - Сравните найденное вами значение плотности с данным значением в таблице ниже, чтобы определить, какой куб сделан из какого материала. Напишите название материала в таблице для кубиков A – H.
Ожидаемые результаты: Значения Стьюдента для плотности для каждого куба не будут точными, но будут достаточно близкими, чтобы они могли идентифицировать каждый из кубов. Вы можете заметить, что приблизительные значения плотности, указанные для каждого куба в этом уроке, немного отличаются от значений, указанных в наборе кубов. Большая часть этой разницы, вероятно, связана со значением объема каждого куба. Поскольку вероятно, что это кубики диаметром 1 дюйм, каждая сторона должна быть 2,54 см. Мы округлили до 2.5 см, потому что ученикам будет легче сделать это измерение.
Обсудите, как масса, размер и расположение атомов и молекул влияют на плотность металла, пластика и дерева
Объясните студентам, что каждое вещество имеет свою плотность из-за атомов и молекул, из которых оно состоит. Каждый кубик из металла, пластика и дерева, который учащиеся измерили, имеет свою уникальную плотность. В общем, плотность металла, пластика и дерева можно объяснить, посмотрев на размер и массу атомов, а также на то, как они расположены.
- Металл
- Проектировать изображение Металл
- Наиболее распространенные металлы, такие как алюминий, медь и железо, более плотны, чем пластик или дерево. Атомы, из которых состоят металлы, обычно тяжелее, чем атомы в пластике и дереве, и они расположены ближе друг к другу. Разница в плотности между разными металлами обычно связана с размером и массой атомов, но расположение атомов в большинстве металлов в основном одинаковое.
- Пластик
- Проецировать изображение Пластик
- Большинство пластмасс менее плотны, чем металл, но могут иметь такую же плотность, как древесина.Пластмассы состоят из отдельных молекул, связанных вместе в длинные цепи, называемые полимерами. Эти полимерные цепи скомпонованы и упакованы вместе, чтобы образовать пластик. Один обычный пластик, полиэтилен, состоит из множества отдельных молекул, называемых этиленом, которые соединяются вместе, образуя длинные полимерные цепи. Как и большинство пластиков, полимеры в полиэтилене состоят из атомов углерода и водорода.
- Атомы углерода и водорода очень легкие, что способствует их относительно низкой плотности.Пластмассы могут иметь разную плотность, потому что к углеродно-водородным цепям могут быть присоединены разные атомы. Плотность различных пластиков также зависит от плотности упаковки этих полимерных цепей.
- Дерево
- Спроецировать изображение Wood
- Древесина состоит в основном из атомов углерода, водорода и кислорода, связанных вместе в молекулу, называемую глюкозой. Эти молекулы глюкозы связаны вместе, образуя длинные цепи, называемые целлюлозой.Многие молекулы целлюлозы, сложенные вместе, придают дереву структуру и плотность.
В общем, плотность дерева и пластика одинакова, потому что они состоят из одинаковых атомов, расположенных в длинные цепочки. Разница в плотности в основном основана на расположении и упаковке полимерных цепей. Кроме того, поскольку древесина происходит от живого существа, на ее плотность влияет структура растительных клеток и других веществ, из которых состоит древесина.
Спросите студентов:
Размер, масса и расположение атомов влияют на плотность вещества.
- Как эти факторы могут работать вместе, чтобы обеспечить высокую плотность вещества?
- Вещество с более мелкими и более массивными атомами, которые расположены близко друг к другу, будет иметь более высокую плотность.
- Как эти факторы могут работать вместе, чтобы вещество могло иметь низкую плотность?
- Вещество с более крупными и легкими атомами, находящимися дальше друг от друга, будет иметь меньшую плотность.
Попросите учащихся объяснить на молекулярном уровне, почему два блока из разных материалов, имеющих одинаковую массу, могут иметь разную плотность.
Напомните учащимся, что они смотрели на кубы одинакового объема, но разной массы. Обратите внимание на то, что в их листе действий есть рисунки двух блоков (Образец A и Образец B), состоящих из разных веществ, которые имеют одинаковую массу, но разные объемы.
Спросите студентов:
- Какова плотность образца A?
- Объем = 5 × 5 × 4 = 100 см 3
- Масса = 200 г
- Плотность = 200 г / 100 см 3 = 2 г / см 3
- Какова плотность образца B?
- Объем = 5 × 5 × 2 = 50 см 3
- Масса = 200 г
- Плотность = 200 г / 50 см 3 = 4 г / см 3
Приведите два возможных объяснения того, почему один образец более плотный, чем другой.
Подсказка: размер, масса и расположение молекул влияют на плотность вещества. Есть несколько возможных ответов на вопрос, почему образец B более плотный, чем образец A.
- Атомы образца B могут иметь большую массу, чем атомы образца A.
- Атомы образца B могут быть меньше, чем атомы образца A, поэтому в один и тот же объем помещается больше атомов.
- Атомы образца B могут быть расположены по-другому, поэтому в куб одного размера помещается больше атомов образца B, чем атомов образца A.
Любое из этих объяснений само по себе или любая их комбинация может быть причиной того, что образец B более плотный, чем образец A.
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться у системного администратора.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Медь — Атомный номер — Атомная масса — Плотность меди
Атомный номер меди
Медь — это химический элемент с атомным номером 29 , что означает, что в атомной структуре 29 протонов и 29 электронов. Химический знак для меди: Cu .
Атомная масса меди
Атомная масса меди 63,546 ед.
Обратите внимание, что каждый элемент может содержать больше изотопов, поэтому полученная атомная масса рассчитывается на основе встречающихся в природе изотопов и их содержания.
Единицей измерения массы является атомная единица массы (а.е.м.) . Одна атомная единица массы равна 1,66 x 10 –24 граммов. Одна унифицированная атомная единица массы равна приблизительно массе одного нуклона (одного протона или нейтрона) и численно эквивалентна 1 г / моль.
Для 12 C атомная масса равна точно 12u, поскольку от нее определяется атомная единица массы. Для других изотопов изотопная масса обычно отличается и обычно находится в пределах 0.1 ед. Массового числа. Например, 63 Cu (29 протонов и 34 нейтрона) имеет массовое число 63, а изотопная масса в его основном ядерном состоянии составляет 62,91367 ед.
Существует две причины разницы между массовым числом и изотопной массой, известной как дефект массы:
- Нейтрон на немного тяжелее на , чем протон . Это увеличивает массу ядер с большим количеством нейтронов, чем протонов, относительно шкалы атомных единиц массы, основанной на 12 C с равным количеством протонов и нейтронов.
- Энергия связи ядра варьируется от ядра к ядру. Ядро с большей энергией связи имеет более низкую общую энергию и, следовательно, меньшую массу согласно соотношению эквивалентности массы и энергии Эйнштейна E = mc 2 . Для 63 Cu атомная масса меньше 63, поэтому это должен быть доминирующий фактор.
См. Также: Массовое число
Плотность меди
Плотность меди 8.92 г / см 3 .
Типичные плотности различных веществ при атмосферном давлении.
Плотность определяется как масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, разделенная на объем:
ρ = м / В
На словах, плотность (ρ) вещества — это общая масса (m) этого вещества, деленная на общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ составляет килограммов на кубический метр ( кг / м 3 ).Стандартная английская единица составляет фунтов массы на кубический фут ( фунтов / фут 3 ).
См. Также: Что такое плотность
См. Также: Самые плотные материалы Земли
Медь — Обзор свойств
| Элемент | Медь |
|---|---|
| Атомный номер | 29 |
| Обозначение | Cu |
| Категория элемента | Переходный металл |
| Фаза на STP | Цельный |
| Атомная масса [а.е.м.] | 63.546 |
| Плотность при стандартном давлении [г / см3] | 8,92 |
| Электронная конфигурация | [Ar] 3d10 4s1 |
| Возможные состояния окисления | +1,2 |
| Сродство к электрону [кДж / моль] | 118,4 |
| Электроотрицательность [шкала Полинга] | 1,9 |
| Энергия первой ионизации [эВ] | 7,7264 |
| Год открытия | неизвестно |
| Первооткрыватель | неизвестно |
| Тепловые свойства | |
| Точка плавления [шкала Цельсия] | 1084.62 |
| Точка кипения [шкала Цельсия] | 2927 |
| Теплопроводность [Вт / м K] | 401 |
| Удельная теплоемкость [Дж / г К] | 0,38 |
| Теплота плавления [кДж / моль] | 13,05 |
| Теплота испарения [кДж / моль] | 300,3 |
—
—
—
ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОЙ МЕДИ ОТ ТОЧКИ ПЛАВЛЕНИЯ (1356 К.) ДО 2500 К. И ОЦЕНКА ЕЕ КРИТИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ (Журнальная статья)
Кэхилл, Дж. А., и Киршенбаум, А. Д. ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОЙ МЕДИ ОТ ТОЧКИ ПЛАВЛЕНИЯ (1356 К.) ДО 2500 К. И ОЦЕНКА ЕЕ КРИТИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ . Страна неизвестна / Код недоступен: N. p., 1962.
Интернет. DOI: 10.1021 / j100812a027.
Кэхилл, Дж. А., и Киршенбаум, А. Д. ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОЙ МЕДИ ОТ ТОЧКИ ПЛАВЛЕНИЯ (1356 К.) ДО 2500 К. И ОЦЕНКА ЕЕ КРИТИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ . Страна неизвестна / код недоступен. https://doi.org/10.1021/j100812a027
Кэхилл, Дж. А., и Киршенбаум, А. Д. Пт.
«ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОЙ МЕДИ ОТ ТОЧКИ ПЛАВЛЕНИЯ (1356 К.) ДО 2500 К И ОЦЕНКА ЕЕ КРИТИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ».Страна неизвестна / код недоступен. https://doi.org/10.1021/j100812a027.
@article {osti_4812993,
title = {ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОЙ МЕДИ ОТ ТОЧКИ ПЛАВЛЕНИЯ (1356 К.) ДО 2500 К. И ОЦЕНКА ЕЕ КРИТИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ},
author = {Кэхилл, Дж. А. и Киршенбаум, А. Д.},
abstractNote = {Плотность жидкой меди определялась в атмосфере аргона методом погруженного грузила от 1356 до 2500 градусов К.Покрытые диоксидом циркония молибденовые грузила с оксидом алюминия и тигли из оксида циркония использовались при температуре ниже 2100 ° К, в то время как графитовые грузила и тигли использовались при температуре 2500 ° К. Плотность по отношению к температуре лучше всего выражается уравнением D г / см / Температура кипения 3 / = (1356 ° K) составляла 7,992 г / см / sup 3 / и 6,792 г / см / sup 3 / при нормальной температуре кипения (2855 ° K). Рассчитаны мольные объемы и термические коэффициенты расширения жидкой меди. Обнаружено, что медь при плавлении расширяется 4.51% его твердого объема. Критические константы меди были оценены следующим образом: Т / субкрит. / = 8900 плюс-минус 900 градусов К; D / sub крит /. = 1,04 плюс-минус 0,2 г / см / sup 3 /; V / sub Mcrit /.= 61 плюс-минус 10 см / sup 3 // моль. (auth)},
doi = {10.1021 / j100812a027},
url = {https://www.osti.gov/biblio/4812993},
journal = {Journal of Physical Chemistry (США)},
number =,
объем = Объем: 66,
place = {Страна неизвестна / Код недоступен},
год = {1962},
месяц = {6}
}
Определение плотности жидкой меди, никеля и их сплавов
Увеличение числа ветряных электростанций и горнодобывающих предприятий, расположенных далеко от побережья, приведет к развитию морских подстанций.Чтобы избежать больших затрат, связанных с платформами и плавучими средствами, такую подстанцию можно разместить на морском дне и управлять ею дистанционно. Традиционное решение — разместить силовые компоненты, например Распределительное устройство размещено внутри толстостенных герметичных сосудов для защиты их от воды и высокого давления на морском дне. Для коммутации тока в системах среднего напряжения в основном есть два варианта: вакуумные выключатели или газовые выключатели (заполненные на атмосферное или немного повышенное давление).Какой бы вариант ни был выбран, требуются вводы силового кабеля или пенетраторы из водной среды высокого давления в низкое давление внутри резервуара. Эти особенности существенно увеличивают техническую сложность и стоимость, особенно на больших морских глубинах. В этой диссертации используется новая концепция, согласно которой камера прерывания выключателя может постепенно заполняться по мере опускания распределительного устройства до тех пор, пока, наконец, не достигнет того же давления, что и на морском дне. Уменьшение перепада давления на оболочку снизит общую стоимость и сложность такие подводные подстанции.Давление газа в этом случае может быть в пределах до десятков бар. Если температура и давление газа превышают его критическую точку, он переходит в сверхкритическое состояние. В этом состоянии физические свойства находятся между газом и жидкостью. Свойства включают высокий коэффициент диффузии, высокую теплопроводность, высокую теплоемкость, высокую диэлектрическую прочность и отсутствие пузырьков пара. Считается, что эти свойства сверхкритического флюида способствуют созданию успешной среды прерывания тока.Однако существует явный недостаток знаний о свойствах дуги и способности отключения по току газов с чрезвычайно высоким давлением, а также о сверхкритической области. В этом тезисе азот (N2) выбран из-за его низкой критической точки (33,5 бар, 126 K), хорошей изоляционной прочности и экологичности. Поскольку критическая температура N2 ниже комнатной, переход к сверхкритическое состояние может быть достигнуто путем нагнетания N2 под давлением выше 33,5 бар. В этой диссертации сообщается об экспериментальном исследовании характеристик дуги N2 в зависимости от давления заполнения, а также в сверхкритическом состоянии.Для большей части исследования давления наполнения 1, 20, 40 и 80 бар являются последние два находятся в сверхкритическом состоянии. Фиксированное расположение электродов используется там, где дуга возникает в результате плавления медной запальной проволоки. Исследуемая амплитуда тока дуги находится в диапазоне от 85 до 450 А при частоте от 190 до 950 Гц. Основываясь на фокусе различных фаз дуги, этот тезис в первую очередь можно разделить на три основные части. Во-первых, свойства дуги во время фазы высокого тока, т.е.е. во время пикового тока исследуются на наличие дуг свободного горения и дуги сужения трубки. в На втором этапе исследование сосредоточено вблизи нулевого значения тока (CZ), где исследуется тепловая фаза дуги. На заключительном этапе изучаются характеристики восстановления диэлектрика после дуги. Влияние принудительного потока газа исследуется как в тепловой, так и в диэлектрической фазах дуги. По результатам экспериментов установлено, что напряжение на дуге увеличивается с увеличением давления заполнения без резких изменений при переходе из газового в сверхкритическое состояние.Повышенная плотность тока из-за сужения дуги при высоком давлении заполнения оказалась доминирующим фактором для высокого давления. напряжение дуги. Когда свободно горящая дуга физически сужается за счет горения внутри трубки, как и ожидалось, наблюдается обратная зависимость между напряжением дуги и внутренним диаметром трубки при 1 бар. Однако при более высоких давлениях наполнения такой простой зависимости не существует. Уменьшенный радиус дуги и повышенное поглощение излучения при высоких давлениях заполнения могут ограничивать взаимодействие между дугой и трубкой.Энергия, выделяемая дугой, увеличивается, а радиус дуги уменьшается с увеличением давления заполнения. Дуга сужается, и в результате температура сердечника дуги увеличивается. В дуге свободного горения при отсутствии принудительного охлаждения сердечник дуги не может быстро рассеивать накопленную тепловую энергию. В результате без эффективного охлаждения высокий ток после дуги часто наблюдается при высоком давлении заполнения по сравнению с давлением 1 бар. Отложение высокой энергии в канале после дуги из-за повышенного тока после дуги вызывает раннее повторное зажигание при высоком давлении N2 по сравнению с давлением 1 бар.Принудительный газовый поток, тем не менее, значительно улучшает охлаждение при высоких давлениях наполнения и улучшает характеристики прерывания. В устройстве с дугой свободного горения после дуги диэлектрическая прочность зазора быстро увеличивается с увеличением давления заполнения только после критической временной задержки после CZ. Эта критическая временная задержка, вероятно, связана с уменьшением температуры зазора. Однако ниже критического времени задержки диэлектрическая прочность зазора ниже при более высоком давлении заполнения по сравнению с давлением 1 бар, аналогично тому, что наблюдается при тепловом повторном зажигании дуги свободного горения.Принудительный поток газа значительно улучшает восстановление диэлектрика дугового канала при высоком давлении заполнения, в том числе в термической фазе.