Тема №6254 Ответы к задачам по физике Белолипецкий (Часть 3)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике Белолипецкий (Часть 3) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике Белолипецкий (Часть 3), узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

Ответы в самом низу встроенного документа

2.11. Какое число N молекул содержится в объеме V =
= 1,0 см3 воды? Какова масса т одной молекулы воды? Каков
приблизительно ее диаметр dl
температуре t = 27 °С и давлении р = 1, 0 * 10-11 мм рт.ст.?
2.32. В озеро средней глубины ft, = 10 м и площади S =
= 10 км2 бросили кристаллик поваренной соли NaOl массой т =
= 0, 01 г. Какое число N ионов хлора оказалось бы в наперстке
воды объемом V = 2,0 см3, взятом из озера, если считать, что
соль, растворившись, равномерно распределилась в воде?
2.41. За время т = 10 сут испарилось т = 100 г воды.
Сколько в среднем вылетало молекул воды с поверхности за 1 с?
2.52. После того, как в комнате протопили печь, темпера­
тура поднялась с 15 до 27°С. Па сколько процентов изменилось
число молекул в этой комнате?
2.21. Сколько молекул содержится в V = 1,0 мм3 газа при
70 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
2.61. Кристаллы поваренной соли, имеющие кубическую ре­
шетку, состоят из чередующихся атомов Na и 01. Определите
расстояние между их центрами, если молярная масса поварен­
ной соли /л = 59, 52 г/моль, а плотность р = 2, 2 • 103 кг/м3.
2.72. В закрытом баллоне находится и молей кислорода и
азот массой т. Считая известными молярные массы р\ и Ц2
кислорода и азота, определите среднюю молярную массу р, смеси
газов.
2.81. Под каким давлением находится в баллоне водород,
если емкость баллона V = 10 л, а суммарная кинетическая
энергия поступательного движения молекул водорода WK =
= 7, 5 кДж?
2.01. Под каким давлением находится газ, если средняя
квадратичная скорость его молекул равна v = 580 м/с, а плот­
ность р = 9, 0 • 10-4 г/см3?
2.101. Газ, находящийся в баллоне объема V = 10 л, создает
давление р = 1,0 МПа. Определите массу т газа в баллоне, если
средняя квадратичная скорость молекул газа равна v = 600 м/с.
2.I I 1. В закрытом сосуде находится идеальный газ. Как
изменится его давление, если среднеквадратичная скорость его
молекул увеличится на г) = 20 % ?
2.121. Найдите отношение средних квадратичных скоростей
молекул гелия и азота при одинаковых температурах.
2.131. Закрытый сосуд заполнен водой при температуре t =
= 27°С. Каким стало бы давление р внутри сосуда, если бы
взаимодействие между молекулами воды внезапно исчезло?
2.141. Найдите среднюю энергию (К) атома аргона, если
и = 2,0 кмоль этого газа в баллоне объема V = 10 л создают
давление р = 1,0 МПа.

2.151. Постройте в координатах У", Т графики изохорно-
го, изобарного и изотермического процессов, протекающих в
идеальном газе при условии постоянства его массы т. При каких
условиях все три графика проходят через одну и ту же точку
А? Молярная масса газа равна р.
2.162. На рисунке изображен в координатах К, Т график
процесса, происходящего в идеальном газе при постоянном дав­
лении и постоянном объеме. Как при этом изменилась масса
газа?
2.172. На рисунке в координатах р, V представлены графи­
ки изотермических процессов для газов одинаковой массы.
а) Что можно сказать о соотношениях термодинамических
параметров газов, если обе изотермы соответствуют газам оди­
наковой химической природы?
б) Если оба изотермических процесса проходят при одной и
той же температуре, чем отличаются эти газы?
2.182. Как изменялась температура идеального газа в про­
цессе, график которого представлен на рисунке?
72 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
2.1Э2. При нагревании некоторого газа получен график за™
висимости давления от температуры в виде прямой, продолже­
ние которой пересекает ось Ор выше начала координат (см. ри­
сунок). Как изменяется объем газа в процессе нагревания?
2.202. Па рисунке представлен график некоторого процесса
в идеальном газе. Укажите точки, в которых масса газа имеет
наибольшее и наименьшее значения, если процесс происходит
при фиксированном объеме.
2.211. На рисунке представлен график некоторого процесса
в идеальном газе в координатах р, V. Изобразите графики этого
процесса в координатах р, Т и К, Т.
2.221. На рисунке представлен график некоторого процесса
в идеальном газе в координатах р, Т. Изобразите графики этого
процесса в координатах р, V и V, Т.
2.232. Объем идеального газа при нагревании изменяется
по закону V = « Г 1/ 2, где а — постоянная величина. Какой вид
будет иметь график этого процесса в координатах р, V?
К задаче 2.22 К задаче 2.24 К задаче 2.25
2.242. На рисунке представлен график некоторого процесса
в идеальном газе в координатах р, Т. Участки ВС и AD соответ­
ствуют изобарным процессам при значениях давления р2 и р\ со­
ответственно, участки АВ ж CD — изотермы, соответствующие
температурам соответственно Т\ и ТУ Найдите максимальный
и минимальный объемы газа, если его количество и = 1 моль.
2.3 ГАЗОВЫ Е ЗАКОНЫ 73
2.252. Один моль идеального газа участвует в процессе, гра­
фик которого в координатах р, V представлен на рисунке. Про­
должения отрезков 1-2 и 3-4 проходят через начало координат,
а кривые 1-4 и 2-3 являются изотермами. Изобразите этот про­
цесс в координатах И, Т и найдите объем Из? если известны объ­
емы V\ и V2 = V4.
2.3. Газовые законы
Во всех задачах настоящего раздела считайте газ идеальным.
2.261. Кислород массы m = 10 г находится под давлением
р — 3 ,0 -105 Па, занимая объем V = 10 л. Найдите температуру
газа Т.
2.271. Каков объем V одного моля идеального газа при дав­
лении р = 1, 0 • 105 Па и температуре t = 27 °С?
2.281. Определите изменение Ат массы гелия, находяще­
гося в баллоне объема V = 0, 25 м3 под давлением р\ = 1,0 МПа
при температуре t\ = 20 °С, если после ухода части газа из бал­
лона давление стало равным р2 = 0,1 МПа, а температура упала
до t2 = 10 °С.
2.291. Определите плотность р водорода при температуре
t = 15 °С и давлении р — 98 кПа.
2.301. Плотность некоторого газа при температуре t = 10 °С
и давлении р = 2, 0 • 105 Па составляет р = 0, 34 кг/м3. Опреде­
лите молярную массу р этого газа.
2.311. Газ массы т = 12,0 г занимает объем V = 6 л при
температуре t\ = 180 °С. При какой температуре Т2 плотность
этого газа будет составлять р = 6,0 кг/м3, если давление газа
постоянно?
2.321. Какая масса воздуха Ат выйдет из комнаты объема
V = 50 м3 при повышении температуры от Т\ = 250 до Т2 =
= 300 К при нормальном атмосферном давлении р0 = 0,1 МПа?
Молярная масса воздуха р = 29 г/моль.
2.332. Какое число п качаний должен сделать поршневой
насос, чтобы в баллоне объема V = 30 л увеличить давление
воздуха от атмосферного ро = 0,1 МПа до р = 0, 2 МПа? Пло­
щадь поршня насоса S = 15 см2, ход поршня L = 30 см. Утечкой
газа пренебречь. Температуру воздуха считать постоянной.
2.342. Какое число п качаний должен сделать поршневой
насос, чтобы в сосуде объема Vq уменьшить давление от р$ до
р? Объем рабочей камеры насоса равен V.
2.352. Посередине откачанной и запаянной с обоих концов
горизонтальной трубки длины L = 1,0м находится столбик рту­
74 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
ти длины h = 20 см. Если трубку поставить вертикально, стол™
бик ртути сместится на х = 10 см. До какого давления р была
откачана трубка? Плотность ртути р = 1,36 • 104 кг/м3.
2.362. Открытую стеклянную трубку длины L = 1,0 м, дер™
жа вертикально, наполовину погружают в ртуть. Затем трубку
герметично закрывают сверху и вынимают. Какова длина L\
столбика ртути, оставшегося в трубке? Атмосферное давление
Н = 750 мм рт. ст.
2.372. Объем пузырька воздуха по мере его подъема со дна
озера на поверхность увеличивается в п раз. Какова глубина
озера? Изменением температуры с глубиной пренебречь. Атмо™
сферное давление р$.
2.382. В вертикально расположенном цилиндре постоянного
сечения под невесомым подвижным поршнем находится воздух.
Па поршень ставят гирю массы т = 10 кг. На какое расстояние
х сместится поршень, если температура воздуха в цилиндре под™
держивается постоянной? Атмосферное давление р® = 0,1 МПа,
площадь поршня S = 100 см2. Вначале поршень находился на
высоте h = 100 см от дна цилиндра.
2.3Э2. Сосуд разделен подвижным теплонепроницаемым
поршнем на две части, имеющие объемы: левая — V/3 и пра™
вая — 2V/3 и содержащие газ с температурой Т (см. рисунок).
До какой температуры нужно нагреть газ в левой части со™
суда, чтобы соотношение объемов сменилось на обратное? Тем™
пература правой части сосуда поддерживается постоянной.
T’ 3V r .iv T,^v Г, jV
К задаче 2.39
2.402. До какой температуры следует нагреть газ изобар™
но, чтобы его плотность уменьшилась в два раза по сравнению
с его плотностью при температуре t = 0 °С?

2.412. Внутри нетеплопроводного цилиндра, расположенно™
го горизонтально, имеется тонкий нетеплопроводный подвиж­
2.4 ИДЕАЛЬНЫ Й ГАЗ. ЗАКОН Д А Л ЬТО Н А 75
ный поршень. Па каких расстояниях L\ и L2 от оснований ци­
линдра расположен поршень, если с одной стороны от поршня
в цилиндре находится кислород при температуре t\ = 127°С, а
с другой — водород при температуре £2 = 27°С? Массы обоих
газов одинаковы. Общая длина цилиндра L — 65 см.
2.422. Два сосуда, содержащие одинаковые массы одного
и того же газа, соединены трубкой с краном. В первом сосуде
давление газа р\ =4,0 кПа, а во втором — р2 = 6, 0 кПа. Ка­
кое давление р установится в системе после открывания крана?
Температура газа постоянна.
2.432. Два сосуда соединены трубкой с краном. В первом
сосуде находится масса mi = 2,0 кг газа под давлением р\ =
= 4, 0 • 105 Па, а во втором — m2 = 3, 0 кг того же газа под
давлением р2 = 9, 0 • 105 Па. Какое давление р установится в
системе после открывания крана? Температура газа постоянна.
2.442. Для приготовления газовой смеси с общим давлени­
ем р = 5, 0 гПа к сосуду объема V = 10 л подсоединили баллон
объема V\ = 1, 0 л, в котором находился гелий под давлением
pi = 40 гПа, и баллон с неоном под давлением р2 = 10 гПа. Най­
дите объем V2 баллона с неоном. Температуры газов одинаковы
и постоянны.
2.452. Два одинаковых сосуда соединены трубкой, объемом
которой можно пренебречь. Система наполнена газом под дав­
лением pq. Во сколько п раз нужно изменить температуру газа
в одном из сосудов, чтобы давление во всей системе стало рав­
ным pi?
2.462. Определите плотность р смеси, содержащей mi = 4 г
водорода и т 2 = 32 г кислорода при температуре t = 7°С и
общем давлении р = 1, 0 • 105 Па.
2.472. В сосуде находится смесь трех газов с массами mi,
m2, m3 и с известными молярными массами /ii, д2, Ц3. Опре­
делите плотность р смеси, если ее давление р и температура Т
известны.
2.482. Сосуд объема 2V = 200 см3 разделен на две равные
части полупроницаемой неподвижной перегородкой. В первую
половину сосуда введена смесь mi = 2 мг водорода и т 2 = 4 мг
гелия, во второй половине — вакуум. Через перегородку может
диффундировать только гелий. Во время процесса поддержива­
ется температура Т = 300 К. Какие давления р\ ир2 установятся
в обеих частях сосуда?
2.432. Сосуд объема V = 2 дм3 разделен на две равные
части полупроницаемой неподвижной перегородкой. В первую
половину сосуда введена смесь т в = 2 г водорода и т а = 20 г
аргона, во второй половине — вакуум. Через перегородку может
диффундировать только водород. Во время процесса поддержи-
76 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
вается температура i = 20 °С. Какое давление р установится в
первой части сосуда? Молярная масса аргона да = 40 г/моль,
водорода — = 2 г/моль.
2.502. Одинаковые массы водорода и гелия поместили в со™
суд объема V\, который отделен от откачанного до состояния ва­
куума сосуда объема Vj полунепроницаемой перегородкой, про­
пускающей только молекулы водорода. После установления рав­
новесия давление в первом сосуде упало в два раза. Температура
постоянна. Определите отношение V2/V1.
2.512. Сосуд заполнен смесью водорода и гелия и отделен от
равного ему по объему откачанного сосуда неподвижной полу­
проницаемой перегородкой, пропускающей только атомы гелия.
После установления равновесия давление в первом сосуде упало
на г] = 10 % . Температура постоянна. Определите отношение
массы шг гелия к массе шв водорода.
2.522. Закрытый сосуд разделен на две одинаковые по объе­
му части твердой неподвижной полупроницаемой перегородкой.
В первую половину сосуда введена смесь аргона и водорода при
давлении р = 1,5 • 105 Па, во второй половине — вакуум. Че­
рез перегородку может диффундировать только водород. После
окончания процесса диффузии давление в первой половине со­
суда оказалось равным р* = 1,0* 105 Па. Во время процесса тем­
пература системы оставалась постоянной. Определите отноше­
ние масс аргона и водорода в смеси, которая была первоначаль­
но введена в первую половину сосуда. Молярная масса аргона
да = 40 г/моль, водорода — = 2 г/моль.
2.532. Две сферы с объемами V\ = 100 см3 и V2 = 200 см3
соединены короткой трубкой, в которой имеется пористая пе­
регородка. С ее помощью можно добиться в сосудах равенства
давления, но не температуры. Сначала система находится при
температуре То = 300 К и содержит кислород под давлением
ро = 1,0 • 105 Па. Затем малую сферу помещают в сосуд со
льдом при температуре Д = 0 °С, а большую — в сосуд с паром
при температуре Д = 100°С. Какое давление р установится в
системе? Тепловым расширением сфер пренебречь.
2.5. Уравнение состояния идеального газа
2.542. Баллон, содержащий т\ = 1,0 кг азота, при испыта­
нии взорвался при температуре Д = 350 °С. Какую массу водо­
рода 777-2 можно хранить в этом баллоне при температуре Д =
= 20 °С, имея п-кратный (п = 5) запас прочности?
2.552. Когда из сосуда выпустили некоторое количество га­
за, давление в нем упало на 40%, а абсолютная температура
уменьшилась на 20%. Какую часть газа выпустили?
2.5 УРАВНЕНИЕ СО СТО Я Н И Я И ДЕАЛЬНОГО ГАЗА 77
2.561. Какое давление газа установилось в цилиндре дви­
гателя внутреннего сгорания, если к концу такта сжатия тем­
пература повысилась с 47°С до 367°С, а объем уменьшился с
V± = 1, 8 до V2 = 0, 3 л? Первоначальное давление равно р\ =
= 1,0 ПО5 Па.
2.572. Некоторая масса газа занимает объем V\ при давле­
нии pi и температуре Т\. Затем газ нагревают при постоянном
объеме до температуры Т2 = 2Т\; после этого происходит рас­
ширение газа при постоянном давлении до объема V2 = 4 ГД Из
получившегося состояния газ возвращают в начальное таким об­
разом, что в ходе этого процесса pVn = const. Определите пока­
затель политропы п.
2.583. Вертикально расположенный цилиндр, закрытый с
обоих сторон, разделен тяжелым теплонепроницаемым поршнем
на две части, в которых находится одинаковое количество воз­
духа. При Т\ = 400 К давление в нижней части р2 в два раза
больше давления р\ в верхней. До какой температуры Т2 на­
до нагреть воздух в нижней части цилиндра, чтобы объемы его
верхней и нижней частей стали одинаковыми?
2.593. В вертикальном закрытом цилиндре имеется пор­
шень, который может перемещаться без трения (см. рисунок).
По обе стороны от поршня находятся одинаковые массы одного
и того же газа. При температуре То, одинаковой во всем цилин­
дре, объем верхней части в п раз
больше объема нижней. Каким будет
отношение объемов r\! = V{/V2 верх­
ней и нижней частей цилиндра, ес­
ли повысить температуру газа в обе­
их частях до значения Ti?
2.6О3. В цилиндре находится
газ при температуре То, отделенный
от атмосферы невесомым поршнем.
Поршень удерживается упругой пру­
жиной (см. рисунок). До какой тем­
пературы Т\ нужно нагреть газ, что­
бы его объем увеличился в п = 1,5 к задаче 2.59 К задаче 2.60
раза? Если газ полностью откачать
из-под поршня, поршень будет находиться в равновесии у дна
цилиндра. Атмосферное давление равно р$.
2.613. В вертикально расположенном цилиндре находится
газ массы ш. Газ отделен от атмосферы поршнем, соединенным
с дном цилиндра пружиной жесткости к (см. рисунок к зада­
че 2.60). При температуре Т\ поршень расположен на расстоя­
нии h от дна цилиндра. До какой температуры Т2 надо нагреть
78 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
газ, чтобы поршень поднялся до высоты Н1 Молярная масса
газа равна рь.
2.623. В цилиндре под поршнем площади S = 100 см2 на™
ходится т = 28 г азота при температуре Т\ = 273 К. Цилиндр
нагревается до температуры Т2 = 373 К. Па какую высоту Ah
поднимется поршень массы М = 100 кг? Атмосферное давление
ро = 1,0- 105 Па.
2.633. Посередине горизонтальной трубы, открытой с обоих
концов, находится поршень площади S = 1,5 дм2 и массы m =
= 0, 79 кг, герметично прилегая к гладким стенкам трубы. Трубу
закрывают с концов и устанавливают вертикально. На сколь™
ко А Т надо нагреть воздух под поршнем, чтобы вернуть его в
прежнее положение? Атмосферное давление ро = 1,0 • 105 Па,
температура атмосферного воздуха То = 273 К, поршень и труба
теплонепроницаемы.
2.643. Резервуар объема V\ = 50 л соединили с резервуаром
объема V2 = 15 л с помощью короткой трубки, в которой имеется
специальный клапан давления, позволяющий газу просачивать­
ся из большого резервуара в малый, если давление в большом
резервуаре превышает давление в малом на Ар = 88 мм рт. ст.
Сначала при То = 290 К большой резервуар содержит газ при
нормальном атмосферном давлении, а меньший — откачан до
состояния вакуума. Каким будет давление р2 в малом резерву­
аре, если всю систему нагреть до Ц = 162 °С?
2.653. Воздух находится в открытом сверху вертикальном
цилиндрическом сосуде сечения S = 20 см2 под поршнем массы
m = 20 кг. После того как сосуд стали двигать вверх с ускорени­
ем а = 5, 0 м /с2, высота столба воздуха между поршнем и дном
уменьшилась на р = 20 % . Считая температуру постоянной,
определите по этим данным атмосферное давление ро Трением
между поршнем и стенками сосуда пренебречь.
2.663. В открытой с обоих концов горизонтальной трубке с
площадью поперечного сечения s = 10 см2 на расстоянии L =
= 10 см от одного из ее концов находится поршень. С этого
же конца вставляют и начинают вдвигать в трубку другой пор­
шень. При каком расстоянии h между поршнями первый пор­
шень сдвинется с места? Сила трения скольжения между порш­
нем и стенками трубки равна F = 100 Н, атмосферное давление
Ро = 1,0 • 105 Па. Температуру считать постоянной, толщиной
поршней пренебречь.
2.674. Тонкостенный стакан массы М = 50 г ставят вверх
дном на поверхность воды и медленно опускают его вглубь так,
что он все время сохраняет вертикальное положение. На какой
минимальной глубине h должно оказаться дно стакана, чтобы
2.6 ВН УТРЕН Н ЯЯ ЭНЕРГИЯ. РАБОТА И ДЕАЛ ЬНОГО ГАЗА 79
он не всплыл? Высота стакана Н = 10 см, площадь его дна
S = 20 см2. Давлением водяного пара в стакане пренебречь.
Атмосферное давление ро = 1,0 • 105 Па. Процесс считайте изо­
термическим. Плотность воды принять равной ро-
2.684. Герметически закрытый бак высоты Н до самого вер™
ха заполнен водой. На его дне находятся два одинаковых пу­
зырька воздуха. Давление на дно бака при этом равно ро- Каким
станет давление р на дно, если один пузырек всплывет? Процесс
считайте изотермическим. Плотность воды принять равной ро-

2.691. Газ, имевший объем Vt = 10 л и давление р = 2,0 х
х 105 Па, расширился изобарно до объема V2 = 28 л. Какова
работа А , совершенная газом?
2.702. Кислород массы т = 10 г находится под давлением
р = 3,0 • 105 Па при температуре t = 10 °С. После изобарно­
го нагревания газ занял объем V2 = 10 л. Найдите изменение
внутренней энергии газа A U и совершенную им работу А.
2.712. Гелий массы т = 2, 8 г нагревают: а) при постоянном
давлении; б) при постоянном объеме. Подведенное к газу коли­
чество теплоты в обоих случаях равно A Q = 600 Дж. Найдите
изменение температуры газа АТ в обоих случаях.
2.722. Для нагревания т = 1 кг неизвестного газа на АТ =
= 1 К при постоянном давлении требуется количество теплоты
AQp = 912 Дж, а при постоянном объеме — A Qv = 649 Дж.
Определите молярную массу д этого газа.
80 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
2.732. В сосуде объема V = 10 л находится гелий под давле­
нием pi = 1, 0 -105 Па. Стенки сосуда могут выдержать внутрен­
нее давление р2 = 1,0- 106 Па. Какое максимальное количество
теплоты A Q можно сообщить газу в этом сосуде?
2.742. На рисунке представлен график процесса, происхо­
дящего в идеальном газе. Состояние 1 характеризуется объемом
Vo и давлением 2ро, состояние 2 —
объемом 2Vq и давлением ро- Най­
дите количество теплоты AQ, ко­
торое было сообщено газу.
2.751. Определите давление р
идеального одноатомного газа, за­
нимающего объем V = 2, 0 л, ес­
ли его внутренняя энергия U =
= 300 Дж.
2.762. Идеальный одноатом­
ный газ массы т нагревают при
постоянном давлении так, что
значение средней квадратичной скорости молекул изменяется
от v\ до V2- Определите количество теплоты AQ, сообщенное
газу.
К задаче 2.74
2.772. Идеальный одноатомный газ, взятый в количестве и
моль, нагревают при постоянном давлении. Какое количество
теплоты A Q следует сообщить газу, чтобы средняя квадратич­
ная скорость его молекул увеличилась в п раз? Начальная тем­
пература газа равна То.
2.782. При сжатии идеального двухатомного газа по полит-
ропному закону, когда pVn = const, где п — известный пока­
затель политропы, объем газа уменьшился в г раз. Определите
изменение A U внутренней энергии газа в этом процессе, если до
сжатия газ занимал объем V\ при давлении р\.
2.7Э2. Одноатомный газ массы ш, имеющий начальную тем­
пературу То, участвует в политропном процессе, для которого
выполняется условие pVn = const, где п — известный показа­
тель политропы. В ходе этого процесса давление газа выросло
в к раз. Определите изменение A U внутренней энергии газа в
этом процессе. Молярная масса газа равна ц.
2.802. Масса гп идеального газа, находящегося при темпе­
ратуре То, охлаждается изохорно так, что давление падает в
п раз. Затем газ расширяется при постоянном давлении. В ко­
нечном состоянии его температура достигает первоначального
значения. Определите совершенную газом работу А. Молярная
масса газа равна ц.
2.812. В цилиндре с площадью основания S = 100 см2 нахо­
дится воздух при температуре Т = 290 К. На высоте Н = 0, 6 м
2.7 I НАЧАЛО ТЕРМ ОДИ Н АМ И КИ . ТЕП Л О ЕМ К О СТЬ 81
Я
от основания цилиндра расположен легкий поршень, на кото­
ром лежит груз массы m = 100 кг (см. рисунок). Какую работу
совершит газ при расширении, если его нагреть
на АТ = 50 К? Атмосферное давление ро =
1,0 • 105 Па.
2.822. Некоторое количество газа занимает
объем Vi = 0, 01 м3 при давлении р\ = 1,0 • 105 Па
и температуре Т\ = = 300 К. Сначала газ нагре­
вают без изменения объема до температуры =
= 320 К, а затем — при постоянном давлении до
температуры Тз = 350 К. Найдите совершенную
газом работу А.
2.832. В цилиндре под поршнем находится S
газ. Поршень соединен с дном цилиндра пружи­
ной. При нагревании газа его объем изменяется к задаче 2.81
от V\ до Р2, а давление — от р\ до р2- Прене­
брегая трением и массой поршня, определите совершенную при
этом работу А.
2.842. В изотермическом процессе газ совершает работу
А А = 1000 Дж. Чему будет равно изменение внутренней энер­
гии газа АП, если ему сообщить количество теплоты вдвое боль­
шее, чем в первом случае, а процесс проводить при постоянном
объеме?

2.852. Удельные теплоемкости некоторого газа при постоя­
нном объеме и постоянном давлении равны соответственно cv =
= 3,14 • 103 Дж/(кг-К) и ср = 5,23 • 103 Дж/(кг-К). Найдите
молярную массу газа /к
2.862. При нагревании в постоянном объеме кислород имеет
удельную теплоемкость cv = 657 Дж/(кг-К). Какова удельная
теплоемкость кислорода при постоянном давлении ср1
2.872. В герметичном сосуде объема V = 5, б дм3 содержит­
ся воздух под давлением р\ = 1, 0 • 105 Па. Какое давление р2
установится в сосуде, если воздуху сообщить количество тепло­
ты Q = 1430 Дж? Молярная теплоемкость воздуха при постоя­
нном объеме Су = 21 ДжДмоль-К).
2.883. В процессе расширения азота его объем увеличился
на 2 % , а давление уменьшилось на 1 % . Какая часть р теплоты,
полученной азотом, была превращена в работу? Параметры газа
изменяются монотонно.
2.892. Идеальный газ, взятый в количестве и = 1 моль,
первоначально находившийся при нормальных условиях (ро =
= 1, 013 • 105 Па, То = 273 К), переводят в состояние с вдвое
большими объемом и давлением, последовательно осуществляя
изобарный и изохорный про­
цессы. Какое количество теп­
лоты A Q подведено к газу?
Молярная теплоемкость газа
при постоянном объеме Су =
= 21 ДжДмоль • К).
2.9О3. Идеальный газ, взя­
тый в количестве v молей,
участвует в некотором процес­
се, график которого изображен
на рисунке, и проходит после­
довательно состояния 1, А 3. Найдите поглощенное газом в этом
процессе количество теплоты A Q, если известны объемы V? и V2
и давления р\ и р2- Внутренняя энергия одного моля газа опре­
делена соотношением Сф = СТ.
2.913. В вертикальном цилиндре под тяжелым поршнем на­
ходится кислород массы га = 2,0 кг. Для повышения темпера­
туры кислорода на АТ = 5 К ему было сообщено количество
К задаче 2.90
2.7 I НАЧАЛО ТЕРМ ОДИ Н АМ И КИ . ТЕП Л О ЕМ К О СТЬ 83
теплоты Q = 9160 Дж. Найдите удельную теплоемкость кисло-
рода Ср, работу А, совершаемую им при расширении, и увели­
чение его внутренней энергии A U. Молярная масса кислорода
ji = 32 г/моль.
2.Э22. Азот нагревали при постоянном давлении. Зная, что
масса азота т — 280 г, сообщенное ему количество теплоты Q =
= 600 Дж, а удельная теплоемкость азота при постоянном объеме
cv = 745 Дж/(кг-К), найдите изменение его температуры АТ.
2.932. Какое количество теплоты Q необходимо для нагре­
вания на АТ = 16 К кислорода массы ш = 7, 0 г, находящегося
в цилиндре под поршнем, на котором лежит груз, если тепло­
емкость одного моля кислорода при постоянном объеме Су =
= 21 ДжДмоль • К)?
2.943. В длинном цилиндрическом сосуде, стоящем верти­
кально, на высоте h от дна висит на нити поршень массы га, от­
деляющий содержащийся в цилиндре газ от атмосферы. Внутри
сосуда находится нагревательный элемент. Под поршнем нахо­
дится v = 1 моль газа, давление которого в начальный момент
времени равно внешнему атмосферному давлению рсь а темпе­
ратура равна Tq. Какое количество теплоты Q нужно подвести к
газу, чтобы поршень поднялся до высоты 2 hi
Внутренняя энергия одного моля газа опреде­
лена соотношением Сф = СТ. Трением прене­
бречь. Стенки сосуда и поршень не теплопро­
водны.
2.953. В вертикальном цилиндрическом
сосуде, площадь сечения которого равна S,
под поршнем массы га находится газ, раз­
деленный закрепленной перегородкой на два
одинаковых объема (см. рисунок). Давление
газа в нижней части сосуда равно р, внеш­
нее давление ро, температура газа в обеих ча­
стях сосуда равна Т. Па какое расстояние х
сместится поршень, если убрать перегородку?
Высота каждой части сосуда h. Внутренняя энергия одного мо­
ля газа равна СД = СТ. Стенки сосуда и поршень не проводят
тепло, трением пренебречь.
2.963. Теплоизолированный сосуд
разделен на две части нетеплопровод­
ным поршнем, который может переме­
щаться в сосуде без трения (см. ри-
К задаче 2.96 сунок). В левой части сосуда находится
а = 1 моль идеального одноатомного
газа, в правой — вакуум. Поршень соединен с правой стенкой
сосуда пружиной, длина которой в свободном состоянии равна
.ДЛММг
Ро
гп
- •' Г •' Пг
■ ! />• т { . \h
К задаче 2.95
84 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
длине сосуда. Определите теплоемкость системы С. Теплоемко™
стью сосуда, пружины и поршня пренебречь.
2.973. Поршень удерживается в середине неподвижного
теплоизолированного закрытого цилиндрического сосуда дли™
ны 21/, имеющего площадь сечения S. Левую половину сосуда
занимает газ, температура и давление которого равны Т\ и pi,
в правой половине — вакуум. Поршень соединен с правым тор­
цом сосуда пружиной жесткости к (см. рисунок). Найдите уста™
новившуюся температуру газа Т2 после того, как поршень от­
пустили. Длина недеформированной пружины равна 2L. Внут™
ренняя энергия одного моля газа СД = СТ. Трением, а также
теплоемкостью цилиндра, поршня и пружины пренебречь.
2.Э82. Над газом совершают два процесса, нагревая его из
одного и того же начального состояния до одной и той же тем­
пературы. Нар, V-диаграмме процессы изображаются прямыми
линиями 0-1 и 0-2 (см. рисунок). Определите, в каком процес­
се газу сообщается большее количество теплоты, и на сколько
A Q больше. Значения объемов Vo, Vi, V2 и давлений ро, Pi и р2
известны.
Р
■ • • . ■ . м’ 1 Р ,т
L
К задаче 2.97 К задаче 2.98
2.993. Идеальный одноатомный газ, взятый в количестве
v = 1 моль, переводится из начального состояния с температу­
рой То = 300 К в состояние, в котором его температура увели­
чивается в п\ = 3 раза, а объем уменьшается в П2 — 2 раза.
Определите подведенное к газу количество теплоты AQ, если
из всех путей перевода газа из начального состояния в конеч­
ное, при котором давление газа не падает ниже начального, был
выбран путь, когда над газом совершается минимальная работа.

2.1002. Воздух в комнате объема V = 90 м3 нагревается
на АТ\ = 10°С. Какой объем VB горячей воды должен пройти
при этом через радиаторы водяного отопления? Вода охлаж­
дается на ДТ2 = 20 °С. Потери тепла составляют 77 = 50%.
Удельная теплоемкость воздуха с\ = 1,0 • 103 Дж/(кг-К), плот­
ность воздуха р — 1, 29 кг/м3, удельная теплоемкость воды С2 =
= 4,187 кДж/(кг*К).
2.1012. Два куска льда одинаковой массы т = 200 г при
температуре Т = 273 К в вакууме трут друг о друга с помощью
двигателя, развивающего мощность N = 10 Вт. Определите, че­
рез какое время т они растают. Удельная теплота плавления
льда Л = 3, 35 • 105 Дж/кп
2.1022. Какую массу m должны иметь железные вагонные
тормоза, чтобы при полной остановке вагона, идущего со скоро­
стью v = 36 км/ч, они нагревались бы не более чем на АТ =
= 100 К? Масса вагона М = 10 т. Теплоемкость железа сж =
= 460 Дж/(кг • К).
2.ЮЗ2. Рабочий, забивая гвоздь массы m = 50 г в стен­
ку, ударяет п = 20 раз молотком, масса которого М = 0, 5 кг.
Импульс молотка непосредственно перед ударом р = 6, 0 Н-с.
Па сколько АТ градусов нагреется гвоздь, если все выделивше­
еся при ударах количество теплоты пошло на его нагревание?
Теплоемкость железа сж = 460 Дж/кг-К.
2.1042. При адиабатном расширении га — 1,0 кг азота газ
совершает работу А = 300 Дж. На сколько A U уменьшается
его внутренняя энергия и на сколько АТ понижается темпе­
ратура? Удельная теплоемкость азота при постоянном объеме
cv = 745 Дж/кг • К.
2.1052. Некоторое количество идеального газа с двухатом­
ными жесткими молекулами перешло адиабатно из состояния,
характеризуемого параметрами Т\ = 350 К, р\ = 1,0 • 105 Па,
V\ = 50 дм3 в состояние с температурой Т2 = 300 К. Какую
работу А при этом совершает газ?
2.1 Об3. Некоторое количество идеального одноатомного газа
сжимают адиабатно до тех пор, пока давление газа р\ не превы­
сит начальное ро в п = 10 раз. Затем газ расширяется изотерми­
чески до тех пор, пока его объем не достигнет первоначального
86 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
значения. Определите отношение Р2/Р0 конечного и начального
давлений газа.
2.1072. Идеальный двухатомный газ, находившийся перво™
начально при температуре То = 300 К, подвергается адиабатно­
му сжатию, в результате которого: а) объем газа уменьшается в
п — 10 раз; б) давление газа возрастает в п = 10 раз по сравне­
нию с первоначальным. Определите температуру газа Т в конце
процесса.
2.1082. Идеальный одноатомный газ, занимающий при дав­
лении pi объем Vi, начинает адиабатно расширяться до объема
V2• Найдите работу ДИ, совершенную газом в этом процессе,
если уравнение адиабаты может быть записано в виде pV1 =
= const, где 7 — известный показатель адиабаты.
2.1092. При адиабатном сжатии и моль одноатомного га­
за была совершена работа Д А Найдите отношение п средних
квадратических скоростей молекул этого газа в конце и начале
процесса, если начальная температура газа равна Tq.
2.НО2. Изменение состояния и = 1 моля одноатомного
идеального газа происходит по закону pVn = const. Найдите
изменение AU внутренней энергии газа при увеличении объема
в к = 2 раза для случаев: а) п = 0; б) п = 1; в) п = 2. Начальная
температура газа Т = 300 К.
2.1112. Один моль идеального одноатомного газа расширя­
ется по закону pH3 = const. При этом его начальное состояние
характеризуется значениями объема V\ и давления pi. В конеч­
ном состоянии объем газа равен V2. Определите изменение внут­
ренней энергии газа AU.
2.1123. В горизонтальном неподвижном цилиндрическом
сосуде, закрытом поршнем массы М, находится газ. Газ нагре­
вают, при этом поршень, двигаясь равноускоренно, приобретает
скорость v. Найдите количество теплоты AQ, сообщенное газу.
Внутренняя энергия одного моля газа равна U = сТ. Тепло­
емкостью сосуда и поршня пренебречь. Внешнее давление на
поршень считайте равным нулю.
2.И З 3. Поршень массы М, замыкающий объем Vq с од­
ноатомным газом при давлении ро и температуре То, толчком
приобретает скорость и (см. рису­
нок). Оцените температуру Т и объ­
ем газа V при максимальном сжа­
тии. Система теплоизолирована. Теп­
лоемкостями поршня и сосуда прене-
К задаче 2.113 бречь.
2.1143. Закрытый сосуд содержит некоторое количество
разреженного инертного газа — ксенона — при температуре То =
= 100 К. Сосуд движется поступательно со скоростью v = 5 м/с.
.Ао,И),То:
2.9 ТЕРМ ОДИ Н АМ И ЧЕСКИ Е ЦИКЛЫ. КПД ЦИКЛОВ 87
Какая температура Т установится в сосуде, если его резко оста™
новить? Молярная масса ксенона рь = 131 г/моль.
2.1153. Некоторая масса газа занимает объем V\ при дав™
лении pi и температуре Ti, затем газ при постоянном объеме
нагревают до температуры — 2Т\. После этого происходит
расширение газа при постоянном давлении до объема V2 = 4Vi.
Затем газ возвращают в начальное состояние таким образом,
что во время этого процесса pVn = const (политропный про­
цесс). Определите показатель политропы п.
2.1163. В горизонтально расположенной трубе могут без
трения двигаться два поршня массами m 1 и m2, между которы­
ми содержится идеальный газ в количестве v молей, имеющий
температуру Т. Поршням толчком сообщают скорости щ и гщ
направленные вдоль оси трубы навстречу друг другу (см. рису­
нок). Найдите максимальную температуру газа Тмакс, если его
масса m <С mi, m <С m2. Число степеней свободы молекулы га­
за равно г. Система теплоизолирована и находится в вакууме.
Теплоемкостью трубы и поршней пренебречь.
К задаче 2.116 К задаче 2.117
2.1173. В расположенном горизонтально цилиндре слева от
закрепленного поршня находится а = 1 моль идеального газа.
В правой части цилиндра вакуум. Пружина вначале не дефор­
мирована (см. рисунок). Цилиндр теплоизолирован. Когда пор­
шень освободили, объем, занимаемый газом, увеличился вдвое.
Во сколько раз изменятся температура Т и давление р газа? Теп­
лоемкостями цилиндра, поршня и пружины пренебречь. Моле­
кула газа обладает г степенями свободы.
2.1183. Горизонтально расположенный сосуд закрыт лег­
ким подвижным поршнем и содержит по v = 1 моль гелия и
кислорода. Внешнее давление
равно нулю. Поршень удержива­
ется пружиной, длина которой
в недеформированном состоя­
нии пренебрежимо мала (см. ри­
сунок). Какое количество теп- к задаче 2.118
лоты A Q нужно сообщить газу,
чтобы увеличить его температуру на АТ = 1 К? Теплоемкостью
сосуда, пружины и поршня пренебречь.

2.1191. В идеальной тепловой машине за счет каждого ки­
лоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается ра­
бота А = 300 Дж. Определите КПД rj машины и температуру
Тн нагревателя, если температура холодильника Тх = 280 К.
2.1201. В ходе цикла Карно рабочее вещество получает от
нагревателя количество теплоты QM = 300 кДж. Температуры
нагревателя и холодильника равны соответственно Тн = 450 К
и Тх = 280 К. Определите работу И, совершаемую рабочим ве­
ществом за цикл.
2.1211. Двигатель внутреннего сгорания имеет КПД г) =
= 28% при температуре горения топлива t\ — 927 °С и при
температуре отходящих газов t2 = 447 °С. На какую величи­
ну Arf КПД идеальной тепловой машины, работающей при тех
же температурах нагревателя и холодильника, превышает КПД
данного двигателя?
2.1221. Рабочее тело тепловой машины, работающей по
идеальному циклу Карно, в каждом цикле получает от нагрева­
теля A Q = 8,4 кДж и к = 80% из них передает холодильнику.
Определите КПД ц цикла и работу А, совершаемую машиной в
каждом цикле.
2.1231. В каком случае КПД цикла Карно возрастет боль­
ше: при увеличении температуры нагревателя на АТ или при
уменьшении температуры холодильника на такую же величину?
2.1242. Водород совершает цикл Карно. Найдите КПД цик­
ла ц, если при адиабатном расширении: а) объем газа увеличи­
вается в п = 2 раза; б) давление увеличивается в п = 2 раза.
2.1253. Найдите КПД ц цикла, состоящего из двух изохор
и двух адиабат, если в пределах цикла объем идеального газа
изменяется в п = 10 раз. Рабочим веществом является азот.
2.1263. Один моль идеального газа находится в цилиндре
под поршнем при температуре Т\. Газ при постоянном давлении
нагревают до температуры Т2, затем при постоянном объеме на­
2.9 ТЕРМ ОДИ Н АМ И ЧЕСКИ Е ЦИКЛЫ. КПД ЦИКЛОВ 89
гревают до температуры Т3. Далее газ охлаждают при постоян­
ном давлении, и его объем падает при этом до первоначального
значения. Затем газ при постоянном объеме возвращают в на­
чальное состояние. Какую работу совершил газ за цикл?
2.1273. Г рафик циклического процесса, происходящего с
идеальным одноатомным газом, изображен на рисунке. Опре­
делите работу А, совершенную газом в этом процессе, если ко­
личество газа и = 3 моль, Т\ = 400 К, Т2 = 800 К, Т4 = 1200 К.
К задаче 2Л27 К задаче 2Л28
2.1283. График циклического процесса, происходящего с
идеальным газом, изображен на рисунке. Температуры газа в
точках 1 и 3 равны Т\ и Т3 соответственно. Определите работу
А, совершенную газом за цикл, если известно, что точки 2 и 4
лежат на одной изотерме. Количество газа равно v = 1 моль.
2.1292. Па р, V-диаграмме (см. рисунок) изображены гра­
фики двух циклических процессов, которые проводят с одно­
атомным газом: 1-2-3-1 и 1-3~4~1- У какого из циклов КПД
больше и во сколько раз?
К задаче 2Л29 К задаче 2Л30
2.1302. Определите отношение 7 7 1 /7 7 2 коэффициентов по­
лезного действия двух циклических процессов, проведенных с
90 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
идеальным одноатомным газом: t-2-3-^-1 (первый процесс) и
5-6-7-4~5 (второй процесс). Графики процессов представлены
на рисунке.
2.1313. Один моль идеального газа, внутренняя энергия ко­
торого Сф = ^i?T, сначала нагревают, затем охлаждают так, что
замкнутый цикл 1-2-3-1 нар, У-диаграмме состоит из отрезков
прямых 1-2 и 3-1, параллельных осям Ор и OV соответственно,
и изотермы 2-3. Найдите количество теплоты, отданное газом в
процессе охлаждения. Давление и объем газа в состоянии 1 рав­
ны pi и Vi соответственно, давление газа в состоянии 2 равно р2.
2.1322. Один моль идеального газа совершает замкнутый
цикл, состоящий из двух изобар и двух изохор. При изобар­
ном расширении объем увеличивается в два раза, при этом тем­
пература становится равной £2 = 800 °С. В конце изохорного
процесса температура составляет £3 = 700 °С. Определите КПД
цикла, если молярные теплоемкости газа при постоянном дав­
лении и постоянном объеме равны Ср = 29 ДжДмоль-К), Cv =
= 21 ДжДмоль-К) соответственно.
2.1334. Тепловой двигатель мощности N работает по циклу,
состоящему из двух изохор и двух адиабат; минимальный объ­
ем идеального газа равен Vi, максимальный — Хф Определите
расход М топлива с удельной теплотой сгорания q за время At
работы двигателя, если уравнение адиабаты для данного газа
может быть записано в виде ТУ 7-1 = const, где 7 — известный
показатель адиабаты газа.
2.1344. Тепловой двигатель мощности N работает по цик­
лу, состоящему из двух изобар и двух адиабат; максимальное и
минимальное давления газа в пределах цикла отличаются в п
раз. Определите расход М топлива с удельной теплотой сгора­
ния q за время At работы двигателя, если уравнение адиабаты
для данного газа может быть записано в виде Тр^1-7^7 = const,
где 7 — известный показатель адиабаты газа.

2.1352. В сосуд, содержащий воду массы т\ = 2 кг при тем­
пературе t\ = 5°С, положили кусок льда массы m2 = 5 кг при
температуре £2 = —40 °С. Найдите температуру и объем смеси
2.10 УРАВНЕНИЕ ТЕП Л ОВОГО Б А Л АН СА 91
после установления равновесия. Плотность льда рл = 0,916 х
х 103 кг/м3.
2.1362. В калориметр, где находятся тя — 100 г льда при
температуре t\ = 0 °С, впускают водяной пар при температуре
t2 — 100°С. Какая масса воды т окажется в калориметре не™
посредственно после того, как весь лед растает? Теплоемкость
калориметра считайте пренебрежимо малой.
2.1372. В калориметр, теплоемкость которого С =
= 209,4 Дж/К, содержащий т\ = 500 г воды при температуре
Т\ = 293 К, опускают т 2 — 100 г льда при температуре Т2 —
= 253 К. Определите установившуюся температуру Т.
2.1382. В калориметр, содержащий т\ = 250 г воды при
температуре t\ = 15 °С, бросили Ш2 = 20 г мокрого снега. Тем­
пература в калориметре понизилась на At = 5°С. Какая масса
воды тв содержалась в снеге? Теплоемкость калориметра счи­
тайте пренебрежимо малой.
2.1302. В медный сосуд, нагретый до температуры t\ =
= 350 °С, положили т\ = 600 г льда при температуре t2 = — 10 °С.
В результате часть льда растаяла, масса оставшегося льда в со­
суде оказалась равной га2 = 550 г. Найдите массу т сосуда, если
удельная теплоемкость меди равна с = 420 Дж/(кг-К).
2.1402. Некоторое количество воды медленно переохлажда­
ют, доведя температуру до t\ — —10 °С. После этого вода быстро
замерзает (без дальнейшего отвода теплоты). Температура при
этом повышается до to = 0 °С. Какая часть воды в конце этого
процесса обращается в лед?
2.1412. В колбе находится вода при t = 0 °С. Выкачивая из
колбы воздух вместе с содержащимися в нем парами воды, воду
в колбе замораживают. Какая часть воды А при этом испаряет­
ся? Удельная теплота парообразования воды при t = 0°С равна
г = 2,5 МДж/кг. Почему с повышением температуры удельная
теплота парообразования уменьшается?
2.1422. В кастрюлю налили холодной воды (температура
tB = 10°С) и поставили на плиту. Через время т\ = 10 мин вода
закипела. Через какое время т она полностью испарится?
2.1432. В ведре находится смесь воды со льдом массы М =
= 10 кг. Ведро внесли в комнату. Лед растаял за т\ = 50 мин,
а еще за т2 = 10 мин вода в ведре нагрелась на At = 2 °С.
Определите, какая масса льда m находилась в ведре, когда его
внесли в комнату. Теплоемкостью ведра пренебречь.
2.1442. В калориметре находится лед. Определите теплоем­
кость калориметра, если для нагревания его вместе с содержи­
мым от Т\ = 270 К до Т2 = 272 К требуется количество теплоты
Qi = 2 ,l кДж, а от Т2 = 272 К до Тз = 274 К — Q2 = 69, 7 кДж.
92 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
2.1452. Какую массу Ма аммиака, взятого при температуре
кипения t'2 = —33,4°С, надо испарить и нагреть до ф = 0 °С
в холодильной машине, чтобы за счет поглощенного количества
теплоты получить т = 40 кг льда из воды, взятой при тем™
пературе t\ = 10 °С? Удельная теплота парообразования амми­
ака га = 1,37 МДж/кг, удельная теплоемкость аммиака са =
= 2,1 кДж/(кг-К).
2.11. Пары. Кипение
Во всех задачах этого раздела считайте атмосферное давле­
ние равным _ро = 1,013 • 105 Па.
Для определения давления насыщенных водяных паров
пользуйтесь таблицей, приведенной в следующем разделе.
2.1462. В закрытом сосуде находятся воздух и капля во­
ды массы т = 0, 5 г. Объем сосуда V = 25 л, давление в нем
pi = 1,0 • 104 Па, температура Т = 300 К. Каким станет дав­
ление р в сосуде, когда капля испарится? Температура остается
неизменной.
2.1472. В откачанном герметически закрытом сосуде объема
V = 10 л находится открытая колбочка, содержащая m — 10
г воды. Сосуд прогревают при температуре t = 100 °С. Какая
масса воды Ат испарится?
2.1482. В объеме V\ = 20 л содержатся насыщенные пары
воды при температуре t = 100 °С. Какую работу А А надо совер­
шить, чтобы изотермическим сжатием уменьшить объем паров
до V2 = 10 л? Объемом воды, образовавшейся при конденсации,
пренебречь.
2.1492. Под колоколом насоса находится стакан, содержа­
щий воду массы т = 200 г. Насос откачивает воздух из-под
колокола со скоростью и = 50 л/мин. Через сколько времени
вся вода испарится, если установившаяся под колоколом темпе­
ратура равна Т — 280 К?
2.1502. В запаянной трубке объема V = 0, 40 л находится
водяной пар под давлением р = 8, 5 • 103 Па при температуре
Т = 423 К. Какое количество росы выпадет на стенках трубки
при охлаждении ее до температуры Т! = 295 К?
2.1513. Сосуд объема V = 20 дм3 разделен тонкой подвиж­
ной перегородкой на две части. В левую часть помещена вода
(z/B = 1 моль), в правую — азот (z/a = 0,5 моль). Температура
поддерживается равной Т — 373 К. Определите объем правой
части сосуда Vu.
2.1523. Сосуд объема V = 120 дм3 разделен тонкой по­
движной перегородкой на две части. В левую помещена вода
2.11 П А РЫ .КИ П Е Н И Е 93
(z/B = 2 моль), в правую — азот (z/a = 1 моль). Температура под™
держивается равной Т = 373 К. Определите объем правой части
сосуда Vn.
2.1532. Под поршнем цилиндра объема V = 10 дм3 нахо­
дится m — 1,9 г газообразного аммиака. Цилиндр помещен в
термостат при температуре t — —57 °С. Какая масса аммиака
Ат сконденсируется при сжатии газа поршнем до объема V/2?
Давление насыщенного пара аммиака при t = —57°О составля­
ет р = 26, 7 кПа. Молярная масса газообразного аммиака р =
= 17 г/моль.
2.1542. Под невесомым поршнем в цилиндре находится т =
= 1,0 кг воды при температуре t\ = 0 °С. В воду опускают ку­
сок железа массы то = 1,0 кг, нагретый до температуры =
= 1100 °С. На какую высоту h поднимется поршень? Удельная
теплоемкость железа с = 0, 5 кДж/(кг-К). Площадь поршня S —
= 1000 см2. Теплоемкостью цилиндра и потерями тепла прене­
бречь.
2.1552. В цилиндре находятся т = 18 г воды при темпера­
туре t = 0 °С; поршень сечения S = 100 см2 и массы М = 100 кг
отделяет воду от атмосферы. Цилиндр нагревается до темпера­
туры t = 200 °С. На какую высоту h поднимется поршень?
2.1562. В вертикально расположенном цилиндре под неве­
сомым поршнем сечения S = 100 см2 находится т = 18 г на­
сыщенного водяного пара. В цилиндр впрыскивают М = 18 г
воды при температуре t = 0 °С. На какую высоту Ah опустится
поршень?
2.1573. В вертикально расположенном цилиндре под порш­
нем массы М = 10 кг находится некоторое количество воздуха,
воды и водяного пара при температуре t = 100 °С. В положе­
нии равновесия поршень находится на расстоянии h = 20 см от
дна цилиндра. Когда цилиндр расположили горизонтально, пор­
шень занял новое положение равновесия, сместившись на Ah =
= 3, 0 см от первоначального положения. Какая масса воды Ат
была на дне сосуда? Площадь поршня S = 400 см2.
2.1583. В откачанный сосуд объема V = 1,0 дм3 ввели во­
дород до давления р\ = 266 гПа при температуре t = 20°С. В
другой такой же сосуд ввели кислород до давления р2 = 133 гПа
при той же температуре. Оба сосуда соединили, и, после завер­
шения переходных процессов, гремучую смесь подожгли элек­
трическим разрядом. Определите массу Ат воды, сконденсиро­
вавшейся на стенках сосуда после его охлаждения до первона­
чальной температуры.
2.1593. Запаянный сосуд заполнен смесью водорода и кис­
лорода при температуре Т\ = 300 К и давлении ро = 1,0* 105 Па.
94 М О Л Е К У Л Я РН А Я ФИЗИКА И ТЕРМ О Д И Н АМ И КА ГЛ. 2
Парциальные давления компонентов смеси одинаковы. В сосуде
происходит взрыв. Определите давление р внутри сосуда после то­го, как температура продуктов реакции станет равной Т2 = 373 К.

2.1603. Запаянный сосуд заполнен смесью водорода и кис­
лорода при температуре Т\ — 300 К и давлении _ро = 1,0 МПа.
Парциальные давления компонентов смеси одинаковы. В сосуде
происходит взрыв. Определите давление р внутри сосуда после то­
го, как температура продуктов реакции станет равной Т2 = 373 К.

Ответы к задачам по физике Белолипецкий from zoner

Категория: Физика | Добавил: Админ (08.05.2016)
Просмотров: | Теги: Белолипецкий | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar