Тема №8610 Ответы к задачам по физике термодинамика 30 вариантов (Часть 1)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике термодинамика 30 вариантов (Часть 1) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике термодинамика 30 вариантов (Часть 1), 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.

Вариант 1
1. Определить число молекул в 29 г поваренной соли ( NaCl ). (5·1022)
2. Сосуд емкостью 0,01 м3 содержит азот массой 14 г и водород массой 1 г при
температуре 280 К. Определить давление смеси газов. (233 кПа)
3. Найдите концентрацию молекул кислорода, если их средняя квадратичная
скорость равна 400 м/с, а давление 5⋅104 Па. (17,6·1024 м -3)
4. В закрытом сосуде находится смесь азота массой 56 г и кислорода массой 64 г.
Определить изменение внутренней энергии этой смеси, если ее охладили на 20°.
 (1662 Дж)
5. Считая, что температура и молярная масса воздуха, а также ускорение
свободного падения не зависят от высоты, найдите разность высот, на которых
плотности воздуха при температуре 0°С отличаются в 2,72 раза. (7,8 км)
6. Определить удельные теплоемкости cv и cР, если известно, что некоторый газ
при нормальных условиях имеет удельный объем 5,67 м3 ./кг. Какой это газ?  (311,6 Дж/(кг·К); 519,4 Дж/(кг·К); гелий)
7. В баллоне емкостью 1 л находится кислород под давлением 10 МПа при
температуре 300 К. К газу подводят 16,7 кДж теплоты. Определите температуру и
давление газа после нагревания. (500 К; 16,68 МПа)
8. Идеальный газ, совершающий цикл Карно, 70 % количества теплоты,
полученной от нагревателя, отдает холодильнику. Количество теплоты, получаемое
от нагревателя, равно 5 кДж. Определить: 1) термический к.п.д. цикла; 2) работу,
совершенную при полном цикле. (0,3; 1,5 кДж)
9. Определить среднюю длину свободного пробега молекул водорода при
температуре 100 K и давлении 0,1 Па. (3,96 см)
10. Найдите изменение энтропии при изотермическом расширении 3 молей
идеального газа в 2 раза. (17,28 Дж/К)
11. В сосуде объемом 0,3 л находится 1 моль углекислого газа при температуре 300
К. Найдите давление газа по уравнению Ван-дар-Ваальса. Постоянные Ван-дер-
Ваальса этого газа равны а = 0,367 Н·м4/моль2, b = 4,3·10-5 м3
/моль. На сколько отличается это давление от полученного по уравнению состояния идеального газа?  (5,67 МПа; 2,64 МПа)
12. При определении силы поверхностного натяжения капельным методом число
капель глицерина, вытекающего из капилляра, составляет 50. Общая масса глицерина
1 г, а диаметр шейки капли в момент отрыва 1 мм. Определить коэффициент
поверхностного натяжения глицерина. (64 мН/м)

Вариант 2
1. Определить число N атомов в 1 кг водорода и массу одного атома водорода.
 (6,02·10 26; 0,33·10 -26 кг)
2. Баллон вместимостью 5 л содержит смесь гелия и водорода при давлении 600
кПа. Масса смеси равна 4 г, массовая доля гелия равна 0,6. Определить температуру
смеси. (258 К)
3. Средняя кинетическая энергия молекул гелия равна 3,92·10-21 Дж. Определить
среднюю скорость молекул гелия при тех же условиях. (1 км/с)
4. Азот массой 14 кг находится при температуре 280 К. Определить: 1)
внутреннюю энергию азота; 2) среднюю кинетическую энергию вращательного
движения молекул. Газ считать идеальным. (2,9 МДж; 3,86·10 -21Дж/К)
5. На какой высоте над поверхностью земли атмосферное давление в 2 раза
меньше, чем на поверхности? Температура равна 17°С и не зависит от высоты,
средняя молярная масса воздуха всюду равна 29 кг/кмоль. (5,76 км)
6. Определить удельные теплоемкости cV и cP смеси углекислого газа массой 11 г и
азота массой 4 г. (1314 Дж/(кг·К); 1780 Дж/(кг·К))
7. В сосуде емкостью 10 л находится кислород под давлением 1 атм. Стенки сосуда
могут выдержать давление до 10 атм. Какое максимальное количество теплоты можно
сообщить газу? (22,5 Дж)
8. Идеальный газ совершает цикл Карно. Газ получил от нагревателя количество
теплоты 5,5 кДж и совершил работу 1,1 кДж. Определить: 1) термический к.п.д.
цикла; 2) отношение температур холодильника и нагревателя. (0,2; 0,8)
9. Определить коэффициент диффузии гелия при давлении 106 Па и температуре
27°C . Эффективный диаметр молекулы 0,22 нм. (1,28·105 м 2/с)
10. Найдите изменение энтропии при изотермическом расширении кислорода
массой 10 г от объема 25 л до объема 100 л. (3,6 Дж/К)
11. В баллоне емкостью 1 м3 находятся 2 кмоля газа при температуре 27°С. Какую
часть давления газа на стенки баллона составляет внутреннее давление,
обусловленное силами притяжения молекул? Постоянные Ван-дер-Ваальса для этого
газа равны 6⋅104 Н⋅м4/моль2 и 4⋅10-2 м3/моль. (4,6%)
12. Определить радиус R капли спирта, вытекающей из узкой вертикальной трубки
радиусом 1 мм. Считать, что в момент отрыва капля сферическая. Коэффициент
поверхностного натяжения спирта 22 мН/м, а его плотность 0,8 г/см3. (1,6 мм) 

Вариант 3
1. Определить количество вещества водорода, заполняющего сосуд объемом 3 л,
если концентрация молекул газа в сосуде 2·10 18 м-3. (10-8 моль)
2. Найти плотность газовой смеси водорода и кислорода, если их массовые доли
соответственно равны 1/9 и 8/9. Давление смеси 100 кПа, температура 300 К.
 (0,4 кг/м3)
3. Найдите число молекул азота, содержащихся в сосуде объемом 1 л, если средняя
квадратичная скорость движения молекул 500 м/с, а давление в сосуде 1 кПа.
 (2,6·1020 )
4. Водород массой 1кг находится при температуре 320 К. Определить: 1)
внутреннюю энергию молекул; 2) среднюю кинетическую энергию вращательного
движения молекулы. Газ считать идеальным. (3,32 МДж; 4,42·10-21 Дж)
5. Какова масса воздуха в объеме 1 м3: 1) у поверхности земли; 2) на высоте 4 км?
Температуру принять равной 273 К, давление у поверхности 105 кПа, молярная масса
воздуха 29 кг/кмоль. (1,34 кг; 0,81 кг)
6. Найдите число степеней свободы молекул газа, молярная теплоемкость которого
при постоянном давлении равна 29 Дж/(моль К). (5)
7. Идеальному двухатомному газу, находящемуся в сосуде объемом 10 л, сообщили
количество теплоты 5 кДж. На сколько повысилось давление газа? Каким будет ответ
в случае одноатомного газа? (200 кПа; 333 кДж)
8. Идеальный газ совершает цикл Карно, термический к.п.д. которого равен 0,4.
Определить работу изотермического сжатия газа, если работа изотермического
расширения составляет 400 Дж. (240 Дж)
9. В сосуде емкостью 5 л содержится 40 г гелия. Определить среднее число
соударений молекул в секунду при температуре 400 K . Эффективный диаметр
молекулы гелия 0,22 нм. (3,73·1011 м)
10. Во сколько раз следует увеличить изотермически объем 4,0 моля идеального
газа, чтобы его энтропия испытала приращение 23 Дж/K? (2)
11. Найдите температуру и плотность углекислого газа в критическом состоянии,
считая газ реальным. Постоянные Ван-дер-Ваальса для этого газа равны 0,367
Па⋅м6/моль2 и 4,3⋅10-5 м3/моль. (304 К; 341 кг/м3)
12. Считая процесс образования мыльного пузыря изотермическим, определить
работу, которую надо совершить, чтобы увеличить его диаметр от 1 см до 11 см.
Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора принять равным 40
мН/м. (3 мДж)

Вариант 4
1. Найти массу одной молекулы поваренной соли NaCl . (9,67·10-26 кг)
2. В баллоне вместимостью 25 л находится водород при температуре 290 К. После
того, как часть водорода израсходовали, давление в баллоне понизилось на 0,4 МПа.
Определить массу израсходованного газа. (8,3 г)
3. Колба вместимостью 4 л содержит некоторый газ массой 0,6 г под давлением 200
кПа. Определите среднюю квадратичную скорость молекул газа. (2 км/с)
4. Средняя энергия одной молекулы одноатомного идеального газа составляет
16,0⋅10-21 Дж. Давление газа 4,0⋅105 Па. Найдите число молекул газа в единице
объема. (19·1024 м-3)
5. Во сколько раз давление атмосферы на высоте 100 м больше, чем на высоте 1000
м? Примите молярную массу воздуха всюду равной 29 кг/кмоль, температуру
неизменной и равной 0°С. (1,12)
6. Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса составляет
4·10-3 кг/моль и отношение теплоемкостей равно 1,67. (3,1 кДж/(кг·К); 5,2 кДж/(кг·К))
7. Кислород массой 32 г находится в закрытом сосуде под давлением 0,1 MПа при
температуре 290 K. Определить объем сосуда. (24 л)
8. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя 500 К,
холодильника 300 К. Работа изотермического расширения газа составляет 2 кДж.
Определить: 1) термический к.п.д. цикла; 2) количество теплоты, отданное газом при
изотермическом сжатии холодильнику. (0,4; 1,2 кДж)
9. Средняя длина свободного пробега молекул газа при температуре 300 К и
давлении 0,1 МПа равна 200 нм. Найдите эффективный диаметр молекулы кислорода.
 (0,22 нм)
10. В некотором объеме находится 1023 молекул газа. При постоянной температуре
объем увеличился в 2e раз, где e – основание натуральных логарифмов. Найдите
изменение энтропии газа. (2,34 мДж/К)
11. Вычислите постоянные Ван-дер-Ваальса для углекислого газа, если его
критическая температура 304 К и критическое давление 73 атм.
 (0,367 Па⋅м6
/моль2 и 4,3⋅10-5 м3
/моль)
12. Две капли ртути радиусом 1 мм каждая слились в одну большую каплю. Считая
процесс изотермическим, определить изменение поверхностной энергии при этом
слиянии, если коэффициент поверхностного натяжения ртути 0,5 Н /м. (2,64 мкДж) 

Вариант 5
1. В сосуде вместимостью 1 л находится кислород массой 16 г. Определить
концентрацию молекул кислорода в сосуде. (3·1026 м-3)
2. Азот массой 7 г находится под давлением 0,1 МПа и температуре 290 К.
Вследствие изобарного нагревания азот занял объем 10 л. Определить: 1) объем газа
до расширения; 2) температуру газа после расширения. (6 л; 483 К)
3. Определите среднюю квадратичную скорость молекул азота при температуре
280 К. (500 м/с)
4. Смесь гелия и аргона находится при температуре 1,2 кК. Определите средние
кинетические энергии атомов гелия и аргона. (2,48·10-20 Дж)
5. Вблизи поверхности земли отношение объемной концентрации кислорода и
азота в воздухе равно 0,268. Полагая температуру неизменной и равной 273 К,
определите отношение концентраций этих газов на высоте 10 км. (0,19)
 6. Трехатомный газ под давлением 240 кПа и температуре 27°C занимает объем 10
л. Определить теплоемкость всего газа при постоянном давлении.
 (32 Дж/К)
7. Некоторый газ массой 1кг находится при температуре 300 K и под давлением
0,5 МПа. В результате изотермического сжатия давление газа увеличилось в 2 раза.
Работа, затраченная на сжатие, составляет 432 кДж. Определить: 1) какой это газ; 2)
первоначальный удельный объем газа. (гелий; 1,3 м3)
8. Многоатомный идеальный газ совершает цикл Карно, при этом в процессе
адиабатического расширения объем газа увеличивается в 8 раз. Определить
термический к.п.д. цикла. (0,5)
9. Средняя длина свободного пробега атомов гелия при нормальных условиях
равна 180 нм. Найдите коэффициент диффузии гелия. (7,21·10-5 м2/с)
10. Найдите приращение энтропии одного моля углекислого газа при увеличении
его абсолютной температуры в 2 раза, если процесс нагревания изохорный. Газ
считать идеальным. (17,3 Дж/К)
11. Критические давление и температура неона равны 27,3⋅105 Па и 44,5 К. Считая
газ реальным, определите, до этим данным, постоянные Ван-дер-Ваальса и оцените
диаметр молекул неона. (21,1·10-3 Н·м4/моль2, 1,69·10-5 м3/моль; 0,17 нм)
12. Давление воздуха внутри мыльного пузыря на 200 Па больше атмосферного.
Определить диаметр пузыря. Коэффициент поверхностного натяжения мыльного
раствора 40 мН/м. (1,6 мм)


Вариант 6
1. За время 10 суток из стакана полностью испарилось 100 г воды. Сколько в
среднем молекул вылетало с поверхности воды за 1 с? (4·1018)
2. Баллон объемом 30 л содержит смесь водорода и гелия при температуре 300 К и
давлении 828 кПа. Масса m смеси равна 24 г. Определить массу водорода и массу
гелия. (15,9 г; 8,1 г)
3. При какой температуре молекулы кислорода имеют такую же среднюю
квадратичную скорость, как молекулы водорода при температуре 100 К? (1600 К)
4. Средняя энергия молекул четырехатомного идеального газа 2,06⋅10-19 Дж.
Давление газа 2⋅105 Па. Найдите число молекул газа в единице объема. (29·1023 м-3)
5. Пусть η0 отношение концентрации молекул водорода к концентрации молекул
азота вблизи поверхности земли, а η – соответствующее отношение на высоте 3000 м.
Найдите отношение η/η0 при 280 К, считая, что температура не зависит от высоты.
 (1,4)
6. Разность удельных теплоемкостей ( p v c − c ) некоторого двухатомного газа равна
260 Дж/(кг⋅К). Найти молярную массу газа. (32 г/моль)
7. Азот массой 50 г находится при температуре 280 K. В результате изохорного
охлаждения его давление уменьшилось в 2 раза, а затем в результате изобарного
расширения температура газа в конечном состоянии стала равной первоначальной.
Определить: 1) работу, совершенную газом; 2) изменение внутренней энергии газа.
 (2,1 кДж; 0)
8. Идеальный газ совершает цикл Карно. Газ получил от нагревателя количество
теплоты 50 кДж и совершил работу 10 кДж. Определить: 1) термический к.п.д. цикла;
2) отношение температур нагревателя и холодильника. (0,2; 1,25)
9. Определите среднее число столкновений одной молекулы азота за 1 с при
нормальных условиях, если коэффициент вязкости азота равен 1,8⋅10-5 Па⋅с.
 (1,43·1033 с-1)
10. Найдите изменение энтропии при изохорном нагревании водорода массой 1 г,
если давление газа увеличилось в 2 раза. (7,2 Дж/К)
11. Критическая температура аргона равна 151 К и критическое давление 4,86 МПа.
Считая газ ван-дер-ваальсовским, найдите критический молярный объем аргона.
 (97 см3/моль)
12. Воздушный пузырек диаметром 0,02 мм находится на глубине 25 см под
поверхностью воды. Определить давление воздуха в этом пузырьке. Атмосферное
давление принять нормальным. Коэффициент поверхностного натяжения воды 73
мН/м, а ее плотность 1 г/см 3. (118 кПа) 

Вариант 7
1. Вычислить массу одной молекулы кислорода. (5,3·10-26 кг)
2. Сосуд емкостью 2 л разделен пополам полупроницаемой перегородкой. В одну
половину сосуда введен водород массой 2 г и азот массой 28 г, в другой половине
вакуум. Через перегородку может диффундировать только водород. Во время
процесса поддерживается температура 373 К. Какие давления установятся в обеих
частях сосуда? (4,65 МПа; 1,55 МПа)
3. Взвешенные в воздухе мельчайшие пылинки движутся так, как если бы они были
очень крупными молекулами. Определите среднюю квадратичную скорость пылинки
массой 10-2 г, если температура воздуха 300 К. (1,1·10-9 м/с)
4. Средняя энергия молекул трехатомного идеального газа 26,0⋅10-21 Дж. Давление
газа 20,0⋅105 Па. Найдите число молекул газа в единице объема. (2,3·1026 м -3)
5. Показания барометра на вершине горы «Пик Ленина» на Памире составляет 43%
от показания барометра у подножия горы. Оцените высоту этой вершины в
предположении, что температура воздуха постоянна и равна 283 К. (6984 м)
6. Определить удельную теплоемкость смеси газов при постоянном объеме,
содержащей 5 л водорода и 3 л гелия. Газы находятся при нормальных условиях.
 (4,53 кДж/(кг·К))
7. Работа расширения некоторого идеального двухатомного газа составляет 2 кДж.
Определить количество подведенной к газу теплоты, если процесс протекал: 1)
изотермически; 2) изобарно. (2 кДж; 7 кДж)
8. Идеальный газ совершает цикл Карно, термический к.п.д. которого равен 0,6.
Определить работу изотермического сжатия газа, если работа изотермического
расширения составляет 240 Дж. (96 Дж)
9. Найдите коэффициент теплопроводности гелия при нормальных условиях.
Эффективный диаметр молекулы гелия 0,20 нм. (38,6 мВт/мК)
10. Найдите изменение энтропии при изобарном расширении азота массой 4 г от
объема 5 л до объема 10 л. (2,88 Дж/К)
11. В баллоне объемом 10 л находится 2 моля кислорода при давлении 250 кПа.
Критические давление и температура кислорода равны 5,0 МПа и 154 К. Найдите
температуру газа по уравнению Ван-дер-Ваальса и по уравнению Менделеева-
Клапейрона и сравните полученные значения. (Указание: воспользуйтесь уравнением
Ван-дар-Ваальса в относительных переменных.) (153 К; 150 К; 2 %)
12. Ртуть массой 3 г помещена между двумя параллельными стеклянными
пластинками. Определить силу, которую, необходимо приложить, чтобы расплющить
каплю до толщины 0,1 мм. Ртуть стекло не смачивает. Плотность ртути 13,6 г/см3, а
ее коэффициент поверхностного натяжения 0,5 Н/м. (22 Н)


Вариант 8
1. В сосуде вместимостью 5 л при нормальных условиях находится азот.
Определить: 1) количество вещества; 2) массу азота; 3) концентрацию n его молекул
в сосуде. (0,22 моль; 6,16 г; 26,9·1027 м -3)
2. Какой объем занимает смесь азота массой 1 кг и гелия массой 1 кг при
нормальных условиях? (6,42 м 3)
3. Средняя энергия молекулы двухатомного идеального газа 64,0⋅10-21 Дж.
Давление газа 2⋅ 105 Па. Найдите число молекул газа в единице объема. (7,8·1024 м-3)
4. При какой температуре средняя квадратичная скорость атомов гелия станет
равна II космической скорости 11,2 км/с? (20,1 кК)
5. При подъеме вертолета на некоторую высоту барометр, находящийся в его
кабине, изменил свое показание на 10 кПа. На какой высоте летит вертолет, если на
взлетной площадке барометр показывал 90 кПа? Температура 290 К, молярная масса
воздуха 29 кг/кмоль. (893 м)
6. Определить удельную теплоемкость смеси кислорода и азота при постоянном
давлении, если количество вещества первого компонента равно 2 моль, а количество
вещества второго равно 4 моль. (990 Дж/(кг·К))
7. Азот массой 1кг занимает при температуре 300 K объем 0,5 м3
. В результате
адиабатического сжатия давление газа увеличилось в 3 раза. Определить конечный
объем газа. (411 л)
8. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя 600 К,
холодильника 300 К. Работа изотермического расширения газа составляет 2 кДж.
Определить: 1) термический к.п.д. цикла; 2) количество теплоты, отданное газом при
изотермическом сжатии холодильнику. (0,5; 1 кДж)
9. Коэффициент теплопроводности кислорода при температуре 100°С равен
3,25⋅10-2 Вт/(м⋅К). Вычислите коэффициент вязкости кислорода при этой температуре.
 (50 мкПа·с)
10. Два моля идеального газа сначала изохорно охладили, а затем изобарно
расширили так, что температура газа стала равна первоначальной. Найдите
приращение энтропии газа, если его конечное давление в 3,3 раза меньше начального.
 (19,8 Дж/К)
11. В сосуде объемом 3 л находится 4 моль углекислого газа при температуре 600
К. Найдите давление газа по уравнению Ван-дар-Ваальса. Постоянные Ван-дер-
Ваальса этого газа равны а = 0,367 Н·м4
/моль2
, b = 4,3·10-5 м3
/моль. (2,68 МПа)
12. Капилляр вертикально погружен в воду. Определить радиус кривизны мениска,
если высота столба воды в трубке 20 мм. Плотность воды 1 г/см3
, коэффициент
поверхностного натяжения 73 мН/м. (0,74 мм) 

Вариант 9
1. В сосуде вместимостью 0,3 л при температуре 290 K находится некоторый газ.
На сколько понизится давление газа в сосуде, если из него из-за утечки выйдет 1019
молекул? (133 Па)
2. В сосуде объемом 0,01 м3 содержится смесь азота массой 7 г и водорода массой
1 г при температуре 280 K. Определить давление смеси газов. (175 кПа)
3. Найдите число молекул водорода, содержащихся в сосуде объемом 1 л, если
средняя квадратичная скорость движения молекул 500 м/с, а давление в сосуде 1 кПа.
 (3,6·10 21)
4. Определить внутреннюю энергию водорода, а также среднюю кинетическую
энергию молекулы этого газа при температуре 300 К, если количество вещества этого
газа равно 0,5 моль. (3,12 кДж; 10-20 Дж)
5. Определите, во сколько раз уменьшится концентрация частиц пыли в воздухе на
высоте 3 м по сравнению с концентрацией у поверхности земли, если масса частицы
10-22 кг. Температура равна 300 К. Силой Архимеда пренебречь.
 (2,03)
6. В баллоне находятся аргон и азот. Определить удельную теплоемкость смеси
этих газов при постоянном объеме, если массовые доли аргона и азота одинаковы и
равны 0,5. (527 Дж/(кг·К))
7. Азот массой 500 г находящийся под давлением 1 MПа при температуре 127°C ,
подвергли изотермическому расширению, в результате которого давление газа
уменьшилось в 3 раза. После этого газ подвергли адиабатическому сжатию до
начального давления, а затем он был изобарно сжат до начального объема. Построить
график цикла и определить работу, совершенную газом за цикл. (23 кДж)
8. Многоатомный идеальный газ совершает цикл Карно, при этом в процессе
адиабатического расширения объем газа увеличивается в 2 раза. Определить
термический к.п.д. цикла. (36,7%)
9. Средняя длина свободного пробега молекул газа при температуре 300 К и
давлении 0,1 МПа равна 200 нм. Найдите эффективный диаметр молекулы кислорода.
 (0,22 нм)
10. В результате нагревания 22 г азота его абсолютная температура увеличилась в
1,2 раза, а энтропия увеличилась на 4,19 Дж/К. Определите теплоемкость газа в
данном процессе. (4,16 Дж/К)
11. В баллоне емкостью 1 м3 находятся 2 кмоля газа при температуре 27°С. Какую
часть давления газа на стенки баллона составляет внутреннее давление,
обусловленное силами притяжения молекул? Постоянные Ван-дер-Ваальса для этого
газа равны 6⋅104 Н⋅м4/моль2 и 4⋅10-2 м3/моль. (4,6%)
12. Капилляр внутренним радиусом 0,5 мм опущен в жидкость. Определить массу
жидкости, поднявшейся в капилляр, если ее коэффициент поверхностного натяжения
равен 60 мН/м. (19 мг)


Вариант 10
1. В колбе вместимостью 240 см3 находится газ при температуре 290 К и давлении
50 кПа. Определите количество вещества газа (число молей) и число его молекул.
 (5 ммоль; 3·1021)
2. Во сколько раз изменится давление в сосуде, заполненным водородом, если 20%
молекул диссоциируют на атомы при неизменной температуре? (1,2)
3. Колба вместимостью 4 л содержит некоторый газ массой 0,26 г под давлением
100 кПа. Определите среднюю квадратичную скорость молекул газа. (214 м/с)
4. Кислород массой 1 кг находится при температуре 320 К. Определить: 1)
внутреннюю энергию молекул кислорода; 2) среднюю кинетическую энергию
вращательного движения молекул кислорода. Газ считать идеальным.
 (441 кДж; 1,1·10-21 Дж)
5. Закрытая с обоих концов труба длиной 200 м и объемом 200 л установлена
вертикально и заполнена кислородом. Давление газа внутри трубы вблизи ее
основания 105 Па, температура 300 К. Найдите давление в трубе вблизи ее верхнего
конца. (97,5 кПа)
6. Смесь газов состоит из хлора и криптона, взятых при одинаковых условиях и в
равных объемах. Определить удельную теплоемкость смеси при постоянном
давлении. (324 Дж/(кг·К))
7. Азот массой 14 г сжимают изотермически при температуре 300 K от давления
100 кПа до 500 кПа. Определить величину работы внешних сил. (2 кДж)
8. Идеальный газ совершает цикл Карно. Газ получил от нагревателя количество
теплоты 3,5 кДж и отдал охладителю 0,7 кДж. Определить: 1) термический к.п.д.
цикла; 2) отношение температур нагревателя и холодильника. (0,8; 5)
9. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул азота будет
равна 1 мм, если при нормальном давлении она равна 60 нм? Температура одинакова.
 (6 Па)
10. Найдите приращение энтропии 3 моль идеального газа с показателем адиабаты
1,4, если в результате некоторого процесса объем газа увеличился в 3 раза, а давление
уменьшилось в 1,5 раза. (71 Дж/К)
11. Найдите температуру и плотность углекислого газа в критическом состоянии,
считая газ ван-дер-ваальсовским. Постоянные Ван-дер-Ваальса для этого газа равны
0,367 Па⋅м6/моль2 и 4,3⋅10-5 м3/моль. (341 кг/м3; 304 К)
12. Широкое колено U – образного манометра имеет диаметр 2 мм, узкое 1 мм. Определить разность уровней ртути в обоих коленах, если коэффициент поверхностного натяжения ртути 0,5 Н/м, плотность ртути 13,6 г/см 3, а краевой угол равен 138°. (5,46 мм) 

Вариант 11
1. Во сколько раз плотность воздуха, заполняющего не отапливаемое помещение
осенью при 7°С, больше его плотности летом при 37°С? Давление газа считать
постоянным. (1,07)
2. Во сколько раз изменится давление в сосуде, заполненным водородом, если 60%
молекул диссоциируют на атомы при неизменной температуре? (1,6)
3. Смесь гелия и аргона находится при температуре 1,2 кК. Определите средние
квадратичные скорости и средние кинетические энергии атомов гелия и аргона.
 (2735 м/с; 865 м/с; 2,5·10-20 Дж)
4. Азот массой 10 г находится при температуре 290 К. Определить: 1) среднюю
кинетическую энергию одной молекулы азота; 2) среднюю кинетическую энергию
вращательного движения всех молекул азота. Газ считать идеальным.
 (3,45·10-23 Дж; 861 Дж)
5. Определите массу столба воздуха, основание которого равно 1 м2
, а высота равна
высоте Останкинской телебашни, которая составляет 530 м. Температура воздуха 300
К, давление у поверхности земли 105 Па. (598 кг)
6. Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса 28·10-3
кг/моль, если отношение теплоемкостей сp/сv = 1,4.
 (742 Дж/(кг·К)); 1039 Дж/(кг·К))
7. При адиабатическом расширении 2 молей кислорода, находящегося при
нормальных условиях, объем увеличился в 3 раза. Определить изменение внутренней
энергии газа. (4 кДж)
8. Двухатомный идеальный газ совершает цикл Карно, при этом в процессе
адиабатического расширения объем газа увеличивается в 2 раза. Определить
термический к.п.д. цикл. (0,24)
9. Средняя длина свободного пробега молекулы углекислого газа при нормальных
условиях составляет 40 нм. Найдите число соударений, которые испытывает
молекула за 1 с.
10. Воду массой 1 кг нагрели от температуры 10°С до 100°С, при которой она вся
превратилась в пар. Найдите приращение энтропии системы. (7,9 кДж/К)
11. Вычислите постоянные Ван-дер-Ваальса для углекислого газа, если его
критическая температура 304 К и критическое давление 73 атм.
 (2,62 Н·м4/моль2; 11,5·10-5 м3/моль)
12. Найдите капиллярное давление внутри мыльного пузырька диаметром 1 мм.
Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора равен 40 мН/м.
(320 мПа)

Вариант 12
1. В баллоне находится газ при температуре 400 K. До какой температуры надо
нагреть газ, чтобы его давление увеличилось в 1,5 раза? (600 К)
2. Во сколько раз изменится давление в сосуде, заполненном азотом, если 40%
молекул диссоциируют на атомы при неизменной температуре? (1,4)
3. При какой температуре молекулы кислорода имеют такую же среднюю
квадратичную скорость, как молекулы водорода при температуре 100 К? (1600 К)
4. Найдите полную кинетическую энергию 1024 молекул кислорода и давление,
которое они оказывают на стенки сосуда, если они занимают объем 10 л при
температуре 300 К. (51,75 кДж; 414 кПа)
5. Во сколько раз давление атмосферы на высоте 400 м больше, чем на высоте 2000
м? Примите молярную массу воздуха всюду равной 29 кг/кмоль, температуру
неизменной и равной 0°С. (1,22)
6. Трехатомный газ под давлением 120 кПа и при температуре 27°C занимает
объем 20 л. Определить теплоемкость этого газа при постоянном объеме.
 (2,4 Дж/К)
7. Кислород массой 40 г, находящийся при температуре 16°C, подвергли
нагреванию до 40°C, в результате которого затрачено 150 кал энергии. При каких
условиях нагревался газ? (При постоянном давлении или при постоянном объеме?)
(V = const)
8. Идеальный газ совершает цикл Карно, термический к.п.д. которого равен 0,8.
Определить работу изотермического сжатия газа, если работа изотермического
расширения составляет 400 Дж. (80 Дж)
9. Сколько столкновений за одну секунду испытывает молекула неона при
температуре 600 К и давлении 133 Па, если ее эффективный диаметр 204 пм?
 (2,3·106 с-1)
10. Найдите приращение энтропии 1 кг льда при его плавлении. Удельная теплота
плавления 3,35 кДж/кг. (1,25 кДж/К)
11. Критические давление и температура неона равны 27,3⋅105 Па и 44,5 К. Считая
газ ван-дер-ваальсовским, определите по этим данным, постоянные Ван-дер-Ваальса.
 (0,21 Н·м4/моль2; 1,7·10-5 м3/моль)
12. Масса 100 капель спирта, вытекающего из капилляра, равна 0,71 г. Найдите
коэффициент поверхностного натяжения спирта, если диаметр шейки капли в момент
отрыва равен 1 мм. (22,6 мН/м) 

Вариант 13
1. В закрытом сосуде находится 10 кг при давлении 107 Н/м2. Найти, какое количество газа взяли из сосуда, если окончательное давление стало равным 2,5·106Н/м2
? (7,5 кг)
2. Во сколько раз изменится давление в сосуде, заполненным кислородом, если
50% молекул диссоциируют на атомы при неизменной температуре? (1,5)
3. Найдите температуру углекислого газа, если средняя энергия вращательного
движения одной молекулы равна 1,6⋅10-20 Дж. (733 К)
4. Определить среднюю арифметическую скорость молекул газа, если их средняя
квадратичная скорость составляет 1 км/c . (8,22 км/с)
5. Вблизи поверхности земли отношение объемной концентрации кислорода и
азота в воздухе равно 0,268. Полагая температуру неизменной и равной 273 К,
определите отношение концентраций этих газов на высоте 20 км. (0, 225)
6. Разность удельных теплоемкостей ( p v c − c ) некоторого двухатомного газа равна
260 Дж/(кг⋅К). Найти его удельную теплоемкость cP . (650 Дж/(кг·К))
7. Какая доля ω1 количества теплоты Q, подводимого к идеальному газу при
изобарном процессе, расходуется на увеличение внутренней энергии газа и какая доля
ω2 - на работу расширения? Рассмотреть случай одноатомного газа. (0,6; 0,4)
8. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя 500 К,
холодильника 100 К. Работа изотермического расширения газа составляет 2 кДж.
Определить: 1) термический к.п.д. цикла; 2) количество теплоты, отданное газом при
изотермическом сжатии холодильнику. (0,8; 400 Дж)
9. Коэффициент вязкости углекислого газа при нормальных условиях равен 1,4⋅10-5
кг/(м⋅с). Чему равен при этих условиях коэффициент диффузии? (7,13·10-6 м2
/с)
10. Лед массой 1 кг с начальной температурой 0°С в результате нагревания
превратили сначала в воду, а затем в пар при температуре 100°С. Найдите
приращение энтропии системы. Удельная теплота плавления 334 кДж/кг, удельная
теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К), удельная теплота парообразования 2,26 МДж/кг.
 (9520 Дж/К)
11. Критическая температура аргона равна 151 К и критическое давление 4,86 МПа.
Считая газ ван-дер-ваальсовским, найдите критический молярный объем аргона.
 (96,8 мл/моль)
12. Трубка имеет диаметр 0,2 см. На нижнем конце трубки повисла капля воды,
имеющая в момент отрыва вид шарика. Найдите диаметр этой капли. Коэффициент
поверхностного натяжения воды равен 73 мН/м. (4,47 мм)

Вариант 14
 1. В колбе вместимостью 240 см3 находится газ при температуре 290 К и давлении
50 кПа. Определите количество вещества газа (число молей) и число его молекул.
 (0,005; 3·1021)
2. Какой объем занимает смесь газов: азота массой 7 кг и гелия массой 12 кг при
нормальных условиях? (73,7 м3)
3. Взвешенные в воздухе мельчайшие пылинки движутся так, как если бы они были
очень крупными молекулами. Определите среднюю квадратичную скорость пылинки
массой 10-2 г, если температура воздуха 1200 К. (2,2·10-9 м/с)
4. Определите среднее значение полной кинетической энергии одной молекулы
водяного пара при температуре 460 К. (1,27·10-20 Дж)
5. На какой высоте над поверхностью земли атмосферное давление в 1,5 раза
меньше, чем на поверхности? Температура равна 7°С и не зависит от высоты, средняя
молярная масса воздуха всюду равна 29 кг/кмоль. (3,32 км)
6. Определить молярную теплоемкость смеси газов при постоянном объеме,
содержащей 5 л водорода и 3 л гелия. Смесь газов находится при нормальных
условиях. (17,6 Дж/(моль·К))
7. В баллоне емкостью 1 л находится водород под давлением 10 МПа при
температуре 300 К. К газу подводят 140 кДж теплоты. Определите температуру и
давление газа после нагревания. (1980 К; 66 МПа)
8. У тепловой машины, работающей по циклу Карно, температура нагревателя в 1,6
раза больше температуры холодильника. За один цикл машина производит работу 12
кДж. Найдите работу за цикл, затрачиваемую на изотермическое сжатие рабочего
вещества. (20 кДж)
9. Найдите коэффициент диффузии воздуха при нормальном давлении 0,1 МПа и
температуре 20°С. Эффективный диаметр молекул воздуха 0,3 нм. Молярная масса
воздуха 29 кг/кмоль. (1,56·10-5 м2/с)
10. Идеальный газ в количестве 2 моль сначала изобарно нагрели, так что объем
увеличился в 2 раза, а затем изохорно охладили, так что давление его уменьшилось в
2 раза. Определить приращение энтропии в ходе указанных процессов. (11,5 Дж/К)
11. В сосуде объемом 3 л находится 1 моль углекислого газа при температуре 300
К. Найдите давление газа по уравнению Ван-дар-Ваальса. Постоянные Ван-дер-
Ваальса этого газа равны а = 0,367 Н·м4/моль2, b = 4,3·10-5 м3/моль. На сколько
отличается это давление от полученного по уравнению состояния идеального газа?
 (5,62 МПа; 2,69 МПа)
12. Радиус отверстий решета, покрытого парафином, равен 1 мм. Какой толщины
слой воды можно носить в этом решете? Вода не смачивает парафин. Коэффициент
поверхностного натяжения воды равен 73 мН/м. (1,5 см) 

Вариант 15
1. Во сколько раз плотность воздуха, заполняющего помещение зимой при
температуре –3°С, больше его плотности летом при температуре 27°С? Давление газа
считать постоянным. (1,1)
2. Баллон вместимостью 30 л содержит смесь водорода и гелия при температуре
300 К и давлении 828 кПа. Масса смеси равна 44 г. Определите массу водорода и
массу гелия. (15,9 г; 8,1 г)
3. При какой температуре средняя квадратичная скорость атомов аргона станет
равна II космической скорости 11,2 км/с? (20,13 кК)
4. Некоторая масса азота находится при температуре 300 К и давлении 100 кПа.
Полная кинетическая энергия поступательного движения молекул газа составляет 6,3
Дж. Найдите число молекул газа, его массу и объем. (1,01·1021; 47 мг; 41,8 см3)
5. Считая, что температура и молярная масса воздуха, а также ускорение
свободного падения не зависят от высоты, найдите разность высот, на которых
плотности воздуха при температуре 0°С отличаются в 5,44 раза. (13,5 км)
6. Определить молярную теплоемкость смеси кислорода и азота при постоянном
давлении, если количество кислорода равно 2 моль, а количество азота равно 4 моль.
 (29 кДж/(моль·К))
7. В сосуде емкостью 20 л находится азот под давлением 1 атм. Стенки сосуда
могут выдержать давление до 4 атм. Какое максимальное количество теплоты можно
сообщить газу? (45 кДж)
8. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя равна 470 К,
температура холодильника равна 280 К. При изотермическом расширении газ
совершает работу 100 Дж. Найдите к.п.д. цикла и количество тепла, которое газ
отдает холодильнику при изотермическом сжатии. (0,4; 60 Дж)
9. Коэффициент диффузии кислорода при температуре 0°С равен 0,19 см2/с.
Определите среднюю длину свободного пробега молекул газа. (134 нм)
10. Азот массой 28 г адиабатически расширили в 2 раза, а затем изобарно сжали до
первоначального объема. Определить изменение энтропии газа в ходе указанных
процессов. (20,2 Дж/К)
11. В баллоне емкостью 1 м3 находятся 2 кмоля газа при температуре 27°С. Какую
часть давления газа на стенки баллона составляет внутреннее давление,
обусловленное силами притяжения молекул? Постоянные Ван-дер-Ваальса для этого
газа равны 6⋅104 Н⋅м4/моль2 и 4⋅10-2 м3/моль. (0,46)
12. В воду на малую глубину опущена стеклянная трубка. При этом в трубку вошло
23 мг воды. Найдите диаметр трубки, считая, что вода полностью смачивает стекло.
Коэффициент поверхностного натяжения воды равен 73 мН/м. (0,98 мм)


Категория: Физика | Добавил: Админ (06.10.2016)
Просмотров: | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar