Два оловянных шарика одинаковой массы: один сплошной, а в центре другого находится полость, заполненная абсолютным вакуумом, — нагревают на 10°C. Определи, на нагревание какого из шариков, сплошного или полого, затрачено большее количество теплоты. Выбери и отметь правильный ответ.

1.ответ зависит от размера полости во втором шарике.
2.На нагревание обоих шариков затрачено одинаковое количество теплоты.
3.На нагревание полого шарика затрачено большее количество теплоты.
4.На нагревание сплошного шарика затрачено большее количество теплоты.

Под средней длиной свободного пробега понимают среднее расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными соударениями. за секунду молекула в среднем проходит расстояние, численно равное ее средней скорости  . если за это же время она испытает в среднем    столкновений с другими молекулами, то ее средняя длина свободного пробега    , очевидно, будет равна (3.1.1) предположим, что все молекулы, кроме рассматриваемой, неподвижны. молекулы будем считать шарами с диаметром d. столкновения будут происходить всякий раз, когда центр неподвижной молекулы окажется на расстоянии меньшем или равном d от прямой, вдоль которой двигается центр рассматриваемой молекулы. при столкновениях молекула изменяет направление своего движения и затем движется прямолинейно до следующего столкновения. поэтому центр движущейся молекулы ввиду столкновений движется по ломаной линии (рис. 1). рис. 1 молекула столкнется со всеми неподвижными молекулами, центры которых находятся в пределах ломаного цилиндра диаметром 2d. за секунду молекула проходит путь, равный    . поэтому число происходящих за это время столкновений равно числу молекул, центры которых внутрь ломаного цилиндра, имеющего суммарную длину    и радиус d. его объем примем равным объему соответствующего спрямленного цилиндра, т. е. равным    если в единице объема газа находится n молекул, то число столкновений рассматриваемой молекулы за одну секунду будет равно (3.1.2) в действительности движутся все молекулы. поэтому число столкновений за одну секунду будет несколько большим полученной величины, так как вследствие движения окружающих молекул рассматриваемая молекула испытала бы некоторое число соударений даже в том случае, если бы она сама оставалась неподвижной. предположение о неподвижности всех молекул, с которыми сталкивается рассматриваемая молекула, будет снято, если в формулу (3.1.2) вместо средней скорости  представить среднюю скорость относительного движения    рассматриваемой молекулы. в самом деле, если налетающая молекула движется со средней относительной скоростью    , то молекула, с которой она сталкивается, оказывается покоящейся, что и предполагалось при получении формулы (3.1.2). поэтому формулу (3.1.2) следует написать в виде: (3.1.3) предположим, что скорости молекул до столкновения были    и    тогда    из треугольника скоростей имеем (рис. 2) (3.1.4) так как углы    и скорости    и    , с которыми сталкиваются молекулы, очевидно, являются независимыми случайными величинами, то среднее рис. 2 от произведения этих величин равно произведению их средних. поэтому (3.1.5) с учетом последнего равенства формулу (3.1.4) можно переписать в виде: (3.1.6) так как    cредняя квадратичная скорость пропорциональна средней скорости, (3.1.7) т. е.    .поэтому соотношение (3.1.6) можно представить так: (3.1.8) с учетом последнего выражения формула для средней длины свободного пробега приобретает вид: (3.1.9) для идеального газа    . поэтому (3.1.10) отсюда видно, что при изотермическом расширении (сжатии) средняя длина свободного пробега растет (убывает).как было отмечено во введении, эффективный диаметр молекул убывает с ростом температуры. поэтому при заданной концентрации молекул средняя длина свободного пробега увеличивается с ростом температуры. вычисление средней длины свободного пробега для азота (d = 3•10-10  м), находящегося при нормальных условиях (р = 1,01•105  па, т = 273,15 к) дает:   , а для числа столкновений за одну секунду:     . таким образом, средняя длина свободного пробега молекул при нормальных условиях составляет доли микрон, а число столкновений – несколько миллиардов в секунду. поэтому процессы выравнивания температур (теплопроводность), скоростей движения слоев газа (вязкое трение) и концентраций (диффузия) являются достаточно медленными, что подтверждается опытом.

1. Определите архимедову силу, действующую на тело объемом 10 см3, погруженное в керосин.

2. Каков объем металлического шарика, если он выталкивается из воды с силой 500 Н?

4. Площадь поперечного сечения парохода на уровне воды равна 3000 м2. Глубина осадки парохода по окончании по¬грузки увеличилась на 2 м. Определите массу груза, при¬нятого пароходом.

5. Для хранения нефть в специальной оболочке опустили на дно моря. Какой потребуется груз, чтобы удержать 250 м3 нефти под водой? Масса пустой оболочки 4 т, и она полностью заполнена нефтью.