5 st inlämningsuppgifter ht 2002

1. En ideal enatomig gas befinner sig vid temperaturen 400 K och upptar volymen 0,5 m3 vid

trycket 2 ,0 atm. Gasen expanderar adiabatiskt till dess volym är 1,2 m3. Därefter

komprimeras gasen isotermiskt till den ursprungliga volymen. Slutligen ökas trycket vid

konstant volym tills gasen ånyo har temperaturen 400 K.

Åskådliggör processen i ett pV-diagram, bestäm gasens temperatur vid den adiabatiska

expansionens slut, bestäm hur mycket nettoarbete som uträttas under en cykel samt

processens termiska verkningsgrad.

(inlämnas senast på föreläsningen må 10 nov)

2. Luften omedelbart ovanför ytan av en stor sjö, vattentemperatur 0 grader Celsius,

har temperaturen -3 grader Celsius. Beräkna hur lång tid det tar att bilda ett 15 cm tjockt

islager om vi antar att all värmetransport sker genom ledning. Isbildningsvärmet sätts till O,33 MJ/kg.

medan övriga nödvändiga data hämtas ur tabellverk.

(inlämnas senast på föreläsningen må 17 nov)

3. Vid alla fysikaliska processer har man funnit att såväl rörelsemängd som total energi måste bevaras. Processen när en foton utsänds

från en atom är naturligtvis inget undantag. Bevarandet av rörelsemängd innebär att atomen i samband med fotonemissionen

utför en rekylrörelse. Använd Bohrmodellen och beräkna den relativa felet vid våglängdsbestämningen av Balmerseriens längsta

våglängd då man försummar väteatomens rekylenergi.

(inlämnas senast på föreläsningen den 24 nov)

4. Åtta elektroner är bundna till en tvådimensionell kvadratisk

potentiallåda, vars kantlängd är 5 Å. Temperaturen är 0 K.

a. Vilken är den minsta energi som Eo som en foton kan ha för att

absorberas i lådan vid en excitationsprocess där en av de elektronerna

med lägst energi exciteras.

b. Antag att kantlängden på lådan ändras till 5,0 cm. Hur många

elektroner kan då maximalt rymmas i lådan om det skall vara möjligt att med

fotonenergin Eo excitera en elektron från det lägsta

energitillståndet? (sista inlämningsdag 8 dec)

5. Ett grundämne, med någon form av kubisk struktur, undersöks med hjälp av Debye-Scherrermetoden. Våglängden hos den röntgenstrålning som används är 1,540 Å. Vid följande vinklar (i grader) fann man att den diffrakterade intensiteten var maximal: 18,3 21,3 30,9 38,9 46,5 52,3 54,2 62,7 70,6. Bestäm vilken struktur ämnet har och rita upp en enhetscell. Ange värdet på gittterkonstanten. (sista inlämningsdag 8 december)