Тема №5875 Задачи по физике с ответами Чернов (Часть 2)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Задачи по физике с ответами Чернов (Часть 2) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Задачи по физике с ответами Чернов (Часть 2), 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.

14. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ
А. Реальные газы
1.10. Почему внутреннее давление Р' реального газа не зависит от материала стенок?
2.10. Найти величину дифференциального эффекта Джоуля –Томсона для кислорода при температуре 100 °С. Сравнить с от­ветом к предыдущей задаче и объяснить его.
Ответ: Т/Р = 0,032.
3.10. 1 киломоль гелия находится под давлением Р = 2,710 Па при температуре t = 200 °С. Какой объем занимает гелий.
Ответ: 237 л.
Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей
1.10. Определите величину, называемую теплотой образования единицы поверхности пленки.
2.10. Вычислить диаметр капиллярной трубки, если вода подни­мается на высоту 8 см. Температура воды равна 293 К.
Ответ: 0,36 мм.
3.10. При выдувании мыльного пузыря изменение внутренней энергии составило 300 НДж. Определить конечный объем пузы­ря, если V0 = 4 см3.
Ответ: 6103 л.

Вариант № 11.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ
ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
1.11. Каков физический смысл постоянной Больцмана К?
2.11. В баллоне содержится газ при температуре t1 = 100 С. До какой температуры t2 нужно нагреть газ, чтобы его давление увеличилось в два раза?
Ответ: 473 С.
3.11. Найти энергию теплового движения молекул воздуха, находящегося в баллоне объемом 10 л при давлении 2,45 КПа. Какую часть этой энергии составляет энергия поступательного движения. Дать анализ полученного результата: 3.9 и 3.10.
Ответ: 61,7 Дж; 37 Дж.
4.11. В баллоне находился идеальный газ при давлении 40 МПа и температуре 300 К. После того как 3/5 газа выпустили, температура понизилась до 240 К. Определить давление в баллоне.
Ответ: 13 МПа.
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА
1.11. Чему равно точное значение импульса частицы, имеющей наиболее вероятную скорость?
2.11. Взвешенные в воздухе мельчайшие пылинки движутся так, как если бы они были очень крупными молекулами. Какова средняя квадратичная скорости пылинки массой m =1010 г, если температура воздуха t = 23 С?
Ответ: 352 мкм/с.
3.11. Смесь водорода и гелия находится при температуре 300 К. При каком значении скорости v молекул функции распределения Максвелла f(v) будут равны для данных газов?
Ответ: 1610 м/с.
4.11. Какая часть молекул углекислого газа при 300 К обладает скоростью от 200 до 210 м/с?
Ответ: 3,54 %.
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.11. При каких условиях не выполнятся основной закон теплопроводности?
2.11. При какой температуре средняя длина свободного пробега молекул водорода l равна 2,5 см, если давление газа равно р = 0,54 Па. Диаметр молекулы водорода d = 0,28 нм.

Ответ: t = 67 С

3.11. Во сколько раз увеличился объем газа в адиабатическом процессе, если длина свободного пробега его молекул увеличилась в 2,34 раза?

Ответ: V2/V1 = 2.

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.11. Означает ли, что в системе, находящейся в равновесном состоянии, не происходит никакого движения?
2.11. Азот (N2) массой 5 кг нагрели на 150 К при постоянном объеме. Найти количество теплоты, сообщенной газу, изменение его внутренней энергии и совершенную газом работу.
Ответ: 7,75 МДж; 7,75 МДж; 0 Дж.
3.11. Какая доля количества теплоты, подводимой к идеальному одноатомному газу при изобарном процессе, расходуется на увеличение внутренней энергии газа, и какая доля – на работу расширения?
Ответ: 0,6; 0,4.
4.11. Идеальный двухатомный газ расширяется адиабатно. При этом его температура уменьшается на 54 С. Найти совершенную газом работу. Масса газа 12 кг, масса одного моля газа 28 г.
Ответ: 480 кДж.
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.9. Дайте определение второго начала термодинамики в формулировке Клаузиуса.
2.11. Найти теплоемкость идеального газа, совершающего цикл Карно, если работа за цикл равна 9 кДж, степень изотермического расширения V2/V1 = 3, работа адиабатического сжатия равна 20,5 кДж.

Ответ: СV = 20,8 Дж/(мольК).

3.11. Найти температуру воспламенения мазута в цилиндре двигателя Дизеля, если КПД  = 0,5, степень изобарного расширения  = 4, температура воздуха Т1 = 300 К, показатель адиабаты  = 1,4.
Ответ: Т2 = 900 К.
4.11. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из изотермы, изобары и изохоры. Степень сжатия одноатомного газа составляет V1/V2 = 5. Найти КПД цикла.
Ответ:  = 0,29.
ЭНТРОПИЯ
1.11. Для расчетов каких процессов можно использовать понятие энтропии, исходя из ее статистического смысла?
2.11. Найдите приращение энтропии одного моля углекислого газа при увеличении его температуры в 2 раза, если процесс нагревания изохорический. Газ считать идеальным.
Ответ: 17,28 Дж/К.
3.11. Гелий массой 1,7 кг адиабатически расширили в 3 раза а затем изобарически сжали до первоначального объема. Найти изменение энтропии в этих процессах.
Ответ: 9,7 кДж/К.
4.11. Водород массой 100 г был изобарически нагрет так, что объем его увеличился в 3 раза, затем он был изохорически охлажден так, что давление его уменьшилось в 3 раза. Найдите изменение энтропии в ходе указанных процессов.
Ответ: 457 Дж/К
14. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ
А. Реальные газы
1.11. В чем состоит различие изотерм реального и идеального газа?
2.11. Определить давление Р водяного пара массой т = 1 кг, взя­того при температуре Т = 380 К в объеме 1000 и 2 л.
Ответ: 174 кПа; 3,94 МПа.
3.11. Какое давление нужно осуществить, чтобы углекислый газ превратился в жидкость при температуре 31 °С.
Ответ: Р = 73 атм.
Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей
1.11. Существует утверждение, что вблизи абсолютного нуля поверхностное натяжение жидкости перестает зависеть от температуры. О каких жидкостях идет речь?
2.11. Разность h высоты подъема воды в капиллярах равна 2,5 см. Вычислить внутренние диаметры капилляров.
Ответ: 1,2 мм; 0,6 мм; является ли данный ответ однозначным?
3.11. В камере Вильсона объемом 1 л заключен воздух, насыщен­ный водяными парами. Начальная температура камеры 20 °С. При движении поршня объем камеры увеличился в 1,25 раза. Расширение считать адиабатическим  = 1,4. Найти температуру пара после расширения и количество водяных паров, сконденси­рованных в воду.
Указание: при температуре 5 °С упругость насыщенных паров равна 3 мм. рт. ст. М – равно разности массы водяных паров до расширения (Р1 = 17,5 мм при температуре 20 °С) и после расши­рения.
Ответ: T2 = 268 К; М = 13,2 мг.

Вариант № 12.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ
ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
1.12. Дайте определение единицы вещества моль. Сколько молекул содержится в одном киломоле любого вещества?
2.12. В цилиндр длиной l = 1,6 м, заполненный воздухом при нормальном атмосферном давлении Р, начали медленно вдвигать поршень площадью S = = 200 см2. Определить силу F, которая будет действовать на поршень, если его остановить на расстоянии h = 10 см от дна цилиндра.
Ответ: 32,3 кН.
3.12. Азот нагрет до температуры Т, при которой у молекул возбуждены все степени свободы. Вычислить молярную теплоемкость СV и  = Ср/СV.
Ответ: СV = 3,5R;  = 1,3.
4.12. Найти максимальную температуру идеального газа в следующем процессе Р = Р0  /V2. Указания: значение Р поставить в уравнение Менделеева – Клапейрона, выразить Т и продифференцировать полученное выражение по V. Найденное таким образом значение объема подставить в формулу для Т.
Ответ: .
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА
1.12. Запишите закон Больцмана для распределения частиц во внешнем поле. В чем состоит содержание этого закона?
2.12. Во сколько раз средняя квадратичная скорость молекул кислорода больше средней и квадратичной скорости пылинки массой m = 108 г, находящейся среди молекул кислорода?
Ответ: 1,4107.
3.12. Смесь гелия и неона находится при температуре Т = 350 К. При каком значении скорости v молекул функции распределения Максвелла f(v) будут равны. Нарисуйте примерные графики функции и дайте качественный анализ этих графиков.
Ответ: 930 м/с.
4.12. В сосуде находится кислород при температуре 1600 К. Какое число молекул кислорода имеет кинетическую энергию больше чем 6,651020 Дж?
Ответ: 20 %.
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.12. Как зависит коэффициент теплопроводности от концентрации и температуры?
2.12. Определите эффективный диаметр молекул кислорода при нормальных условиях. Коэффициент диффузии равен 2,9102 м2/с.

Ответ: d = 0,36 нм.

3.12. В некотором сосуде находится кислород при нормальных условиях. Число столкновений Z между молекулами газа в этом сосуде в единицу времени равно Z = 1032 1/с. Эффективный диаметр молекул кислорода равен 0,38 нм. Найти объем этого сосуда.

Ответ: V = 0,5 л.


ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.12. Какие состояния термодинамической системы называют неравновесными?
2.12. Водород (Н2), занимающий объем 10 м3 при давлении 100 кПа, нагрели при постоянном объеме. При этом давление газа повысилось до 300 кПа. Определить изменение внутренней энергии газа, совершенную им работу и количество подведенной к газу теплоты.
Ответ: 5 МДж; 0 Дж; 5 МДж.
3.12. Идеальный двухатомный газ изобарно сжимают до объема в 10 раз меньше начального. Найти отношение затраченной на сжатие работы к увеличению внутренней энергии газа.
Ответ: 0,4.
4.12. Один моль идеального многоатомного газа, имевший температуру 290 К, был адиабатически сжат до 0,1 своего первоначального объема. Определить работу, затраченную на сжатие газа, и температуру газа после сжатия.
Ответ: 10,8 кДж; 725 К.
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.10. Докажите эквивалентность формулировок Томсона и Клаузиса второго начала термодинамики.
2.12. Какой идеальный газ используется при проведении цикла Карно, если работа за цикл равна 6 кДж, объем газа при изотермическом расширении изменяется от V1 = 20 л до V2 = 40 л, работа адиабатического сжатия равна 13,1 кДж.

Ответ: одноатомный газ.

3.12. Найти давление в цилиндре двигателя Дизеля, если его КПД  = 0,5, степень изобарного расширения  = 4, показатель адиабаты  = 1,4.
Ответ: Р2 = 4,43 МПа.
4.12. Определить степень сжатия V1/V2 в цикле тепловой машины, состоящем из изотермы, изобары и изохоры, КПД цикла  = 0,31. В качестве рабочего тела используется двухатомный идеальный газ.
Ответ: V1/V2 = 10.
ЭНТРОПИЯ
1.12. Какой процесс называется релаксацией? Сформулируйте закон релаксации.

2.12. В результате изохорического нагревания водорода массой 1 г давление газа увеличилось в два раза. Определите изменение энтропии газа.
Ответ: 7,2 Дж/К.
3.12. Кислород массой 0,2 кг при давлении 5 кПа занимает объем 8,31 м3. Для изотермического удвоения объема газа необходимо 160 Дж теплоты. Найдите изменение энтропии газа.
Ответ: 0,2 Дж/К.
4.12. Кусок льда массой 10 г, имеющий температуру 173 К, превращается в пар при температуре 373 К. Теплоемкости воды и льда считать равными 4,19 и 1,8 кДж/(кг·К), удельная теплота плавления льда 0,335 МДж/кг. Удельная теплота парообразования равна 2,26 МДж/кг. Найдите изменение энтропии.
Ответ: 94,1 Дж/К.
14. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ
А. Реальные газы
1.12. Что представляет собой горизонтальный участок изотермы?
2.12. В сосуде емкостью V = 0,3 л находится один моль углеки­слого газа при температуре 300 К. Определите давление Р газа: 1) по уравнению Клапейрона – Менделеева; 2) по уравнению Ван-дер-Ваальса.
Ответ: 8,31 МПа; 5,67 МПа.
3.12. Найти плотность водяных паров при критическом состоя­нии, если известна константа Ван-дер-Ваальса b = 0,0306 м3/кмоль.
Ответ: кр = 196 кг/м3.
Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей
1.12. Условие существования мыльного пузыря? Какое давление называют внутренним?
2.12. Внутренний радиус капилляра равен 0,1 мм. Капилляр опу­щен в керосин. Вычислить работу поверхностных сил и потенци­альную энергию поднятого столба жидкости.
Ответ: А = 9,2107 Дж; U = 4,6107 Дж.
3.12. Давление воздуха внутри мыльного пузыря на 1 мм. рт. ст. больше атмосферного. Чему равен диаметр пузыря, если коэффи­циент поверхностного натяжения мыльного раствора равен 0,043 Н/м.
Ответ: 2,6 мм.

Вариант № 13.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ
ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
1.13. Как оценить линейные размеры одной молекулы?
2.13. Полый шар объемом V = 10 см3, заполненный воздухом при температуре Т1 = 573 К, соединили с чашкой, заполненной водой. Определить массу m воды, вошедшей в шар при остывании воздуха в нем до температуры Т2 = 293 К. Изменением объема шара пренебречь.
Ответ: m = 66,4 г.
3.13. Углекислый газ нагрет до температуры Т, при которой у молекул возбуждены все степени свободы. Найти СV и Ср газа при этих условиях.
Ответ: СV = 6,5R; Ср = 7,5R.
4.13. Найти максимальную температуру идеального газа в следующем процессе: P = P0eV, где Р0,   постоянные.
Ответ: .
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА
1.13. Нарисуйте график функции распределения молекул по компонентам скорости (например, vz) и аналогичный график для функции f(v). В чем состоит их принципиальное отличие?
2.13. Определите среднюю арифметическую скорость молекул газа, если известно, что их средняя квадратичная скорость 1000 м/с.
Ответ: 920 м/с.
3.13. Найти для азота температуру, при которой скоростям молекул v1 = 300 м/с и v2 = 600 м/с соответствуют одинаковые значения функции распределения Максвелла f(v). Нарисуйте поясняющие графики.
Ответ: 330 К.
4.13. Во сколько раз число молекул N1, скорости которых лежат в интервале от vср.кв до vср.кв. + v, меньше числа молекул N2, скорости которых лежат в интервале от vв до vв + v?
Ответ: 1,1.
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.13. В моделях по рассмотрению теплопроводности не учитывают характер распределения молекул по скоростям. К чему это приводит?
2.13. Определить, какая масса азота находится в сосуде объемом 100 см3, если средняя длина свободного пробега молекул газа l = 23,2 нм. Эффективный диаметр молекул азота d = 0,28 нм.

Ответ: m = 0,5 г.

3.13. Концентрация молекул газа в некотором сосуде n = 1,71019 м3. Эффективный диаметр молекул газа d = 0,3 нм. Определить предельный диаметр сосуда, начиная с которого вакуум в сосуде можно считать высоким. (Сосуд сферический).

Ответ: D = 15 см.

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.13. Что называется релаксацией термодинамической системы?
2.13. При изохорном нагревании 50 л молекулярного кислорода (О2) давление газа изменилось на 0,5 МПа. Найти количество сообщенной газу теплоты.
Ответ: 62,5 Дж.
3.13. Какую работу совершает 5 г водорода (Н2) при изотермическом расширении до утроенного объема? Температура газа 17 С.
Ответ: 6,62 кДж.
4.13. Для нагревания 5 м3 идеального двухатомного газа на 220 К при постоянном давлении 0,094 МПа потребовалось 1,3 МДж теплоты. Найти первоначальную температуру газа.
Ответ: 273 К.
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.11. Какая машина называется «вечным двигателем второго рода»?
2.13. КПД цикла Карно  = 0,6, работа, совершаемая при изотермическом расширении, А12 = 10 Дж. Найти работу, совершаемую при изотермическом сжатии.

Ответ: А34 = 4 Дж.

3.13. Найти работу, совершаемую двигателем Дизеля за один цикл, если давление в цилиндре Р1 = 4,5106 Па, объем цилиндра V1 = 6 л, объем изобарного расширения изменяется от V2 = 0,4 л до V3 = 1,6 л. Показатель адиабаты  = 1,4.
Ответ: А = 9,8 кДж.
4.13. Определить показатель адиабаты для газа, используемого в качестве рабочего тела в тепловой машине с циклом, состоящим из изотермы, изобары и изохоры, степень сжатия газа составляет V1/V2 = 10, КПД цикла  = 0,38.
Ответ:  = 1,67.
ЭНТРОПИЯ
1.13. Дайте определение энтропии, исходя из ее термодинамического смысла.

2.13. В результате изохорического нагревания одного моля водорода температура увеличилась в 2 раза. Молярную теплоемкость при постоянном объеме для водорода считать независимой от температуры и равной 20 Дж/(моль·К). Определите изменение энтропии газа.
Ответ: 13,86 Дж/К.
3.13. Найти изменение энтропии при изобарическом расширении азота массой 4 г от объема V1 = 5 л до объема V2 = 9 л.
Ответ: 2,43 Дж/К.
4.13. Два сосуда с водой соединены короткой трубкой с краном. В первом сосуде находится 1 кг воды, нагретой до 300 К, во втором – 60 кг воды, имеющей температуру 273 К. Найдите изменение энтропии системы после открывания крана и установления равновесного состояния. Система заключена в теплоизолирующую оболочку.
Ответ: 38,1 МДж/К.
14. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ
А. Реальные газы
1.13. Каким образом определяют критическую точку на изотерме Ван-дер-Ваальса по методу Каньяра де ля Тура?
2.13. Найдите критическую температуру и температуру инверсии дифференциального эффекта Джоуля – Томсона для кислорода.
Ответ: 151,5 К; 1022 К.
3.13. Найти плотность гелия в критическом состоянии, если из­вестно, что Ткр = = 5,2 К; кр = 2,25 атм.
Ответ: 57 кг/м3.
Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей
1.13. Объясните формулу Лапласа и поясните смысл величин, входящих в формулу.
2.13. При изменении коэффициента поверхностного натяжения спирта использовалась капиллярная трубка с внутренним радиу­сом r = 0,075 мм. Высота поднятия спирта при Т = 293 К равна 7,6 см. Чему равно поверхностное натяжение?
Ответ: 2,2102 Н/м.
3.13. Рамка ABCD (см. рисунок) с подвижной перекладиной CD затянута мыльной пленкой. Каков должен быть диаметр медной перекладины CD, чтобы она нахо­дилась в равновесии.
Ответ: d = 1,2 мм.
Вариант № 14.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ
ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
1.14. Что понимают под абсолютной температурой идеального газа? Получите формулу для расчета Т.
2.14. В сосуде А объемом V1 = 2 л находится газ под давлением Р1 = 3105 Па, а в сосуде В объемом V2 = 4 л находится тот же газ под давлением Р2 = 1105 Па. Температура обоих сосудов одинакова и постоянна. Под каким давлением Р будет находиться газ после соединения сосудов А и В трубкой.
Ответ: 1,7105 Па.
3.14. Аммиак нагрет до температуры Т, при которой у молекул возбуждены все степени свободы. Найти СV и Ср газа при этих условиях. Сделайте анализ. Как зависят СV и Ср от Т?
Ответ: СV = 9R; Ср = 10R.
4.14. Определить наименьшее возможное давление идеального газа в процессе, происходящем по закону Т = Т0 + V2, где Т0,   положительные постоянные; V – объем газа. Изобразить данный процесс в параметрах P, V – использовать указания к задаче 3.12.
Ответ: .

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА
1.14. Нарисуйте график функции f(v) и нормального закона распределения случайных величин (закон Гаусса). Сравните графики. Какой вывод можно сделать из анализа данных графиков?
2.14. Вычислить среднюю квадратичную скорость молекул азота при температуре 23 С. Считать азот идеальным газом.
Ответ: 513 м/с.
3.14. При какой температуре кислорода функции распределения молекул озона по скоростям имеют одинаковые значения для скоростей v1 = 300 м/с и v2 = = 600 м/с .
Ответ: 576 К.
4.14. Во сколько раз число молекул N1, скорости которых лежат в интервале от vнв до vнв + v, больше числа молекул N2, скорости которых лежат в интервале от <v> до <v> + v? Как зависит данное отношение от типа газа и температуры?
Ответ: 1,25.
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.14. Дайте понятие диффузии, самодиффузии и эффузии.
2.14. Определите среднюю продолжительность  свободного пробега молекул водорода при температуре 27 С и давлении 0,5 кПа. Диаметр молекул водорода принять равным 0,28 нм.

Ответ:  = 13,3 нс.

3.14. Пространство между двумя коаксиальными цилиндрами заполнено водородом при атмосферном давлении и температуре t = 17 С. Радиусы цилиндров соответственно равны r1 = 10 см и r2 = 10,5 см. Внешний цилиндр приводят во вращение со скоростью 15 об/с.

Какой момент сил нужно приложить к внутреннему цилиндру, чтобы он оставался неподвижным? Длина цилиндров l = 30 см. Эффективный диаметр молекул водорода d = 2,3108 см.

Ответ: М = 2,23103 Нм.

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
14. Какие термодинамические процессы называют квазистатическими?
1
.
2.14. Баллон объемом 20 литров содержит молекулярный водород (Н2) при температуре 27 С и давлении 0,4 МПа. Каковы станут температура и давление, если газу сообщить 6 кДж теплоты?
Ответ: 390 К; 520 кПа.
3.14. Резиновый баллон был накачан до давления 220 кПа при температуре 17 С . Нагревшись на солнце до температуры 57 С, баллон лопнул. Считая процесс адиабатным, найдите изменение температуры вышедшего из баллона воздуха. Атмосферное давление 105 Па.
Ответ: 76 К.
4.14. Один моль идеального двухатомного газа, занимавший при температуре 273 К и давлении 0,1 МПа объем 22,4 л, адиабатно сжимают до объема 11,2 л. После чего газ изотермически расширяется до первоначального объема. Найти изменение внутренней энергии газа и количество подведенной к нему теплоты.
Ответ: 1807 Дж; 2047 Дж.
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.12. Дайте определение прямого цикла Карно. Начертите график цикла в координатах PV.
2.14. Определить работу, совершенную над 1 молем воздуха в цикле Карно, если степень изотермического и адиабатического сжатия равна двум, температура холодильника Т2 = 300 К.

Ответ: Q2 + А41 = 3216 Дж.

3.14. Определить мощность дизельного двигателя, работающего с частотой 10 Гц, если максимальное давление в цилиндре объемом V1 = 8 л равно Р1 = = 5 МПа, объем изобарного расширения изменяется от V2 = 0,5 л до V3 = 2 л. Показатель адиабаты  = 1,41.
Ответ: 140,5 кВт.
4.14. Определить число молей  газа, используемого в качестве рабочего тела в тепловой машине с циклом, состоящим из изотермы, изобары и изохоры, если степень сжатия газа равна V1/V2 = 4, температура изотермы Т = 600 К, работа газа за цикл А = 12,7 кДж.
Ответ:  = 4.

ЭНТРОПИЯ
1.14. Для расчетов каких процессов можно использовать понятие энтропии, исходя из ее термодинамического смысла.

2.14. До какой температуры нужно изохорно довести кислород массой 1 кг, находящийся при температуре 100 ºС, чтобы уменьшить его энтропию на 1000 Дж/К?
Ответ: 80 К.
3.14. Кислород массой 2 кг увеличил свой объем в 5 раз один раз изотермически, другой – адиабатически. Найдите изменение энтропии в каждом из указанных процессов.
Ответ: 836 Дж/К; 0 Дж/К.
4.14. Определите изменение энтропии 1 кг углекислого газа в результате сжатия от давления 100 кПа при температуре 10 ºС до давления 600 кПа при температуре 100 С.
Ответ: 130 Дж/К.
14. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ
А. Реальные газы
1.14. Объясните смысл критических параметров реального газа.
2.14. Углекислый газ адиабатически расширяется в пустоту, при этом температура газа уменьшается на 0,26 °С. Вычислите рабо­ту, совершаемую 4,4 г газа против межмолекулярных сил притя­жения.
Ответ: 0,7 Дж.
3.14. Аргон в количестве 1 кмоля находится в баллоне емкостью 100 л при давлении 1000 атм. Найти соотношение между крити­ческим объемом молекул аргона и емкостью баллона.
Ответ:
Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей
1.14. Почему мыльные пленки, затягивающие объемный прово­лочный контур, имеют седлообразную поверхность?
2.14. Определить диаметр капилляра, опущенного в керосин, если потенциальная энергия поднятого столба керосина равна U = 4,6102 Дж.
Ответ: 0,2 мм.
3.14. Под поршнем цилиндра объемом V = 10 л находится m = 1,9 г газообразного аммиака. Цилиндр помещен в термостат при t = 57 °С. Какая масса аммиака сконденсируется при сжатии газа поршнем до объема V2 = 5 л? Давление насыщенного пара аммиа­ка при температуре t = 57 °С равен 26,7 кПа. Молярная масса газообразного аммиака  = 17 г/моль.
Ответ: m = m – PV2/RT = 0,64 г/моль.

Вариант № 15.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ
ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
1.15. Как найти полную энергию одноатомного газа? Как выглядит уравнение состояния, если в качестве идеального газа выступают фотоны?
2.15. Плотность некоторого газа при температуре t = 14 С и давлении Р = 4105 Па равна 0,68 кг/м3. Определить молярную массу  этого газа.
Ответ: 4 кг/моль.
3.15. Вычислить среднюю энергию поступательного, вращательного и колебательного движения двухатомной молекулы газа при температуре Т = 3000 К.
Ответ: 6,21020 Дж; 4,11020 Дж; 4,11020 Дж.
4.15. Определить наименьшее возможное давление идеального газа в процессе, происходящем по закону Т = Т0 + V2, Т0 = 330 К;  = 30 К/м6. Изобразить данный процесс в координатах Р, V.
Ответ: Рmin = 1,6106 Па.
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА
1.15. Каково физическое содержание среднеквадратичной скорости? Каким образом можно получить формулу данной скорости?
2.15. Вычислить при температуре t = 17 С среднюю квадратичную скорость движения молекулы кислорода и среднюю квадратичную скорость капельки воды диаметром d = 0,1 мкм, взвешенной в воздухе.
Ответ: 470,0 м/с; 0,15 м/с.
3.15. Определить температуру кислорода, при которой функция f(v) будет иметь максимум при скорости v2 = 500 м/с.
Ответ: 485 К.
4.15. Найти относительное число молекул гелия, скорости которых лежат в интервале от v1 = 1990 м/с при температуре Т = 300 К.
Ответ: 0,53 %.
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.15. Дайте определение диффузионного потока.
2.15. Определить при какой температуре коэффициент теплопроводности  = = 8,25 мВт/(мК). Эффективный диаметр молекул азота d принять равным 0,38 нм.

Ответ: Т = 280 К.

3.15. Найти длину свободного пробега молекул водорода при нормальных условиях, если коэффициент диффузии D = 0,9104 м2/с.

Ответ: l = 0,16 мкм.

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.15. Является ли работа, совершаемая термодинамической системой, функцией ее состояния или это функция процесса?
2.15. Кислород (О2) нагревается при постоянном давлении 80 кПа. При этом объем газа увеличивается от 1 до 3 м3. Определить изменение внутренней энергии газа, совершенную им при расширении работу и количество сообщенной газу теплоты.
Ответ: 0,4 МДж; 160 кДж; 560 кДж.
3.15. Кислород (О2) нагрели при постоянном давлении на 12 С. При этом было израсходовано 1760 Дж теплоты. Найдите массу кислорода.
Ответ: 0,16 кг.
4.15. Водород (Н2) при постоянном давлении был нагрет на 297 К. При этом газу было сообщено 5,3 МДж теплоты. Определите массу газа и совершенную им работу.
Ответ: 1,6 кг; 1,5 МДж.
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.13. Дайте определение обратного цикла Карно. Начертите график цикла в координатах PV.
2.15. Определить работу, совершаемую 1 молем воздуха в цикле Карно, если степень изотермического и адиабатического расширения равна двум, температура нагревателя Т1 = 400 К.

Ответ: Q1 + А23 = 4288 Дж.

3.15. Мощность дизельного двигателя 70 кВт, давление в цилиндре объемом V1 = 6 л равно Р1 = 4 МПа, объем изобарного расширения изменяется от V2 = = 0,4 л до V3 = 1,6 л. Найти число циклов, которые делает двигатель за 1 с, если показатель адиабаты  = 1,4.
Ответ: 8 циклов.
4.15. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из изотермы, изобары и изохоры. Степень сжатия одного моля газа V1/V2 = 12, работа газа за цикл А = = 13 кДж. Найти температуру изотермического процесса.
Ответ: Т = 1000 К.
ЭНТРОПИЯ
Сформулируйте закон возрастания энтропии.
2.15. В результате изохорического нагревания одного моля идеального газа его температура увеличилась в е раз. Изменение энтропии составило 20,8 Дж/К. Сколько атомов содержит молекула этого газа?
Ответ: 2.
3.15. Определите изменение энтропии при изотермическом сжатии 7 мг азота на 1/106 часть первоначального объема, занимаемого газом.
Ответ: 2,1 нДж/К.
4.15. Тепловой двигатель работает по циклу, состоящему из изотермического, изобарического и адиабатического процессов. При изобарическом процессе рабочее вещество (воздух массой 1 кг) нагревается от температуры 50 К до температуры 400 К. Определите изменение энтропии рабочего вещества при изотермическом сжатии.
Ответ: 2,086 кДж/К.
14. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ
А. Реальные газы
1.15. Являются ли постоянными поправки а и b Ван-дер-Ваальса, если нет, то почему?
2.15. Найти удельный объем бензола в критическом состоянии, если его критическая температура Ткр = 562 К и критическое дав­ление Ркр = 46 атм.
Ответ: 4,7 см3/г.
3.15. Какое давление необходимо осуществить, чтобы углекис­лый газ превратить в жидкость при температуре 50 °С.
Ответ: процесс осуществить невозможно. Дать объяснение.
Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей
1.15. Можно ли поднять каплю ртути, используя какую-либо па­лочку, стержень? Ответ объяснить.
2.15. Каково давление Р в пузырьках воздуха, образующихся в воде на глубине 3,5 м? Радиус пузырьков равен 1,83 мкм. Атмо­сферное давление 100 кПа.
Ответ: 215 кПа.
3.15. Какую энергию надо затратить, чтобы выдуть мыльный пу­зырь диаметром d = 12 см? Каково будет добавочное давление внутри этого пузыря?
Ответ: 3,62103 Дж; 2,66 Н/м2.

Вариант № 16.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ
ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
1.16. Как можно измерить температуру с помощью столба идеального газа?
2.16. Найти давление Р смеси газа в сосуде объемом V = 5 л, если в нем находится N1 = 21015 молекул кислорода, N2 = 81015 молекул азота и m = 110-9 кг аргона. Температура смеси Т = 290 К.
Ответ: 20 мПа.
3.16. Вычислить энергию теплового движения молекул двухатомного газа, занимающего объем V = 2,5 л при давлении Р = 20 Па. Молекулы считать жесткими. Что произойдет, если колебательные степени свободы «разморожены»?
Ответ: 0,125 Дж.
4.16. В баллоне находится смесь идеальных газов: 1 = 0,1 моля азота, 2 = = 0,2 моля углекислого газа, 3 = 0,2 моля угарного газа. Найти молярную массу смеси.
Ответ: 34,4 г/моль.
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА
1.16. Пусть имеется два слоя газа, масса одной молекулы которого m2, находящегося во внешнем поле U(z). Запишите для этого случая закон сохранения энергии и продифференцируйте его выражение по скорости.
2.16. Вычислить наиболее вероятную скорость молекул газа, у которого при нормальном атмосферном давлении плотность  = 1 г/л.
Ответ: 450 м/с.
3.16. При какой температуре функция распределения f(v) молекул водорода имеет максимум при скорости v2 = 500 м/с.
Ответ: 586 К.
4.16. При какой температуре Т наиболее вероятная скорость молекул азота меньше их среднеквадратичной скорости на 50 м/с; на 20 м/с.
Ответ: 83 К.
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.16. Как зависит коэффициент диффузии от основных параметров газа?
2.16. Определить объем сосуда, в котором находится кислород при нормальных условиях, если общее число столкновений Z между молекулами кислорода в этом объеме за единицу времени Z = 1032 с1.

Ответ: V = 0,5 л.

3.16. Масса азота, прошедшего вследствие диффузии через площадку 50 см2 за 20 с, равна 15,6 мг. Температура азота 290 К, а средняя длина свободного пробега его молекул равна 1 мкм. Определить градиент плотности в направлении, перпендикулярном площадке.

Ответ:

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.16. Падающая гиря через привод вращает ротор электрического генератора. Ток от генератора нагревает спираль в объеме газа, окруженном адиабатной оболочкой. Каким образом следует установить границы термодинамической системы, чтобы можно было утверждать, что изменение ее состояния происходит через работу?
2.16. При изобарном нагревании молекулярного азота (N2) ему было сообщено 21 кДж теплоты. Найти работу, совершенную газом, и изменение его внутренней энергии.
Ответ: 6 кДж; 15 кДж.
3.16. Азот (N2) в воздушном шаре занимает объем 2 дм3 при нормальном атмосферном давлении 105 Па. Определить количество тепла, которое необходимо сообщить газу, чтобы при постоянном давлении его объем увеличился вдвое. Натяжением оболочки шара пренебречь.
Ответ: 700 Дж.
4.16. В стальном цилиндре с легко подвижным поршнем находится идеальный газ. К газу было подведено 5 кДж теплоты. При этом газ совершил работу 1433 Дж. Масса одного моля газа 0,029 кг. Определить удельную теплоемкость газа при постоянном давлении.
Ответ: 103 Дж/(кг·К).
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.14. Сформулируйте теорему Карно.
2.16. Определить работу, совершенную одним молем воздуха в цикле Карно, если объем газа увеличился в четыре раза при получении в изотермическом процессе Q1 = 5650 Дж теплоты. Первоначально газ находится при нормальных условиях.

Ответ: А = 2478 Дж.

3.16. Дизельный двигатель использует при работе 0,1 киломолей воздуха. Степень адиабатического сжатия  = 15, степень изобарного расширения  = 4, показатель адиабаты  = 1,4. Найти количество тепла, полученного газом за цикл, если в начале адиабатического сжатия температура Т1 = 300 К.
Ответ: Q = 7,85 МДж.
4.16. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из двух изобар и двух адиабат. В качестве рабочего тела используется многоатомный идеальный газ. Степень сжатия газа Р1/Р2 = 10. Найти КПД цикла.
Ответ:  = 0,29.
ЭНТРОПИЯ
1.16. Для каких систем выполняется закон возрастания энтропии? Является ли наша Вселенная такой системой?

2.16. Кислород массой 50 г нагревают изобарически, при этом температура газа увеличивается от 2 до 150 ºС. Найдите изменение энтропии газа.
Ответ: 19,6 Дж/К.
3.16. Вода массой 1 кг была охлаждена от 100 до 0 ºС. Удельная теплоемкость воды равна 4,2 кДж/(кг·К). Найдите изменение энтропии в этом процессе.
Ответ: 1,31 кДж/К.
4.16. Теплоизолированный сосуд, разделенный перегородкой на две части объемами 1 и 11 л, наполнен азотом. В первой части азот находится под давлением 10 кПа, во втором – 400 кПа, температура газа одинакова и равна 10 ºС. Определите изменение энтропии после удаления перегородки и установлении равновесного состояния.
Ответ: 1,19 Дж/К.
14. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ
А. Реальные газы
1.16. Поясните смысл эффекта Джоуля – Томсона. Нарисуйте схе­му осуществления процесса.
2.16. Вычислите постоянные Ван-дер-Ваальса для углекислого газа, если его критическая температура Ткр = 304 К и критическое давление Ркр = 73 атм.
Ответ: а = 3,6105 Нм4/кмоль2; b = 0,043 м3/кмоль.
3.16. Какой наибольший объем может занимать 1 кг жидкой уг­лекислоты?
Ответ: 2,9 л.
Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей
1.16. Что называют капиллярным поднятием и капиллярным опусканием? Приведите примеры.
2.16. Добавочное давление внутри мыльного пузыря равно 29 Па, поверхностное натяжение мыльной воды при Т = 280 К равно 0,043 Н/м. Определить диаметр мыльного пузыря.
Ответ: d = 12 мм.
3.16. Широкое колено U-образного манометра имеет диаметр d1 = 2 мм, узкое – d1 = 1 мм. Определите разность h уровней ртути в обоих коленах, если плотность ртути 13,6 г/см3, краевой угол  = 138 °, поверхностное натяжение  = = 0,5 Н/м.
Ответ: = 5,6 мм.


Вариант № 17.

4.17. Гелий, находившийся в тонкостенном резиновом мешке объемом 10 дм3 при нормальном давлении, в результате длительного хранения продиффундировал наружу. Вычислите изменение энтропии гелия, если в обычном воздухе на один атом гелия приходится 107 молекул других газов.
Ответ: 68,2 Дж/К.
14. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ
А. Реальные газы
1.17. В каком случае эффект Джоуля – Томсона называется по­ложительным (отрицательным)? Приведите примеры.
2.17. Найти наибольший объем, который может занимать вода массой m = 1 кг в жидком состоянии (а = 5,410 Нм4/кмоль2; b = 0,03 м3/кмоль).
Ответ: V = 5 л.
3.17. Какой наибольший объем может занимать 1 кг жидкого во­дорода?
Ответ: 40 л.

Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей
1.17. Рассчитайте радиус капли воды, вытекающей из узкой вер­тикальной трубки радиусом r, если величина поверхностного натяжения воды равна 0,75 Н/м, r = 103 м.
2.17. Масса 100 капелек спирта, вытекающего из капилляра т = 0,71 г. Определить коэффициент  поверхностного натяже­ния спирта, если диаметр шейки капли в момент отрыва равен d = 1 мм.
Ответ: 0,022 Н/м.
3.17. Найти добавочное давление внутри мыльного пузыря диа­метром d = = 10 см. Какую работу надо совершить, чтобы выдуть этот пузырь? Т = const.
Oтвет: 3,2 Н/м2; 2,5103Дж.

Вариант № 18.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ
ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
1.18. Как вычислить давление при наличии силы тяжести?
2.18. Определить наименьший объем Vmin баллона, вмещающего m = 6 кг кислорода, если его стенки при температуре t = 27 С выдерживают давление 15 МПа.
Ответ: 31 л.
3.18. Газ занимает объем V = 2 л под давлением Р = 0,5106 Па. Определить примерную кинетическую энергию поступательного движения молекул газа.
Ответ: 1,5 кДж.
4.18. Определить плотность  насыщенного водяного пара в воздухе при температуре Т = 300 К. Давление водяного пара при этой температуре Р = 3,55 кПа.
Ответ: 25,6 г/м3.
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА
1.18. Как график кривой распределения молекул по скоростям зависит от природы газа? Приведите примеры.
2.18. Вычислить среднеквадратичную скорость молекул газа, у которого при нормальном атмосферном давлении плотность  = 1,55 г/л.
Ответ: 359 м/с.
3.16. При какой температуре функция распределения f(v) молекул водорода имеет максимум при скорости v2 = 500 м/с.
Ответ: 586 К.
4.18. Газ состоит из молекул массы m и находится при температуре Т. Запишите распределения молекул по кинетическим энергиям W. Определите наиболее вероятное значение кинетической энергии Wвер.
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.17. Опишите методы экспериментального определения коэффициента самодиффузии.
2.18. В сосуде объемом V = 2 л находится N = 41022 молекул двухатомного газа. Теплопроводность газа  = 14 мВт/(мК). Найти коэффициент диффузии D газа.

Ответ: D = 2,02105 м2/с.

3.18. Оценить эффективный диаметр молекул воздуха, если при температуре t = 10 С и давлении 101,3 кПа коэффициент диффузии D = 1,45105 м2/с.

Ответ: d  0,3 нм.

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.18. Что называют механическим эквивалентом теплоты и чему он равен в системе СИ?
2.18. Гелий массой 1 г нагрет на 100 К при постоянном давлении. Определить количество подведенной к газу теплоты, работу, совершенную газом при расширении, увеличение внутренней энергии газа.
Ответ: 520 Дж; 208 Дж; 312 Дж.
3.18. Кислород (О2) массой 10 г, имевший начальную температуру минус 3 С, нагревается при постоянном давлении 0,1 МПа. После нагревания объем газа стал 10 л. Определить количество полученной газом теплоты и увеличение внутренней энергии газа после нагревания.
Ответ: 1050 Дж; 750 Дж.
4.18. Идеальный двухатомный газ находится в цилиндре с невесомым легко подвижным поршнем. Атмосферное давление вне цилиндра 105 Па. Газу сообщили 700 Дж теплоты. Во сколько раз при этом увеличился занимаемый газом объем.
Ответ: 2.
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
1.15. Почему КПД цикла Карно является максимальным?
2.18. При проведении цикла Карно один моль воздуха с температурой Т1 = = 273 К увеличился в объеме в 4 раза. Определить температуру Т2, если в изотермическом процессе газ получил Q1 = 5670 Дж теплоты.

Ответ: Т2 = 425 К.

3.18. Мощность бензинового ДВС 40 кВт, объем цилиндра V1 = 4 л, степень сжатия  = 6, атмосферное давление Р0 = 105 Па, показатель адиабаты  = = 1,4. Найти число циклов, которые делает двигатель за 1 с.
Ответ: n = 25 циклов.
4.18. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из двух изобар и двух адиабат. Определить показатель адиабаты, если КПД цикла  = 0,566, а степень сжатия газа Р1/Р2 = 8.
Ответ:  = 1,67.
ЭНТРОПИЯ
1.18. В каком состоянии замкнутой системы энтропия этой системы будет максимальной?

2.18. Найдите приращение энтропии одного моля углекислого газа при увеличении его температуры в два раза, если процесс нагревания изобарический. Газ считать идеальным.
Ответ: 23,04 Дж/К.
3.18. Кусок льда массой 200 г, взятый при температуре 10 ºС, был расплавлен, после чего образовавшаяся вода нагрета до температуры 10 ºС. Теплоемкость льда равна 1,8 кДж/(кг·К), а удельная теплота плавления – 335 кДж/кг. Теплоемкость воды – 4,2 кДж/(кг·К). Найдите изменение энтропии в ходе указанных процессов.
Ответ: 291 Дж/К.
4.18. Два цилиндра, заполненные одинаковым двухатомным газом, сообщаются с помощью трубки. В цилиндрах поддерживается постоянное давление, равное 1 атм. Начальные значения объемов и температур газа равны: 1 л и 11 л, 100 К и 450 К. После соединения цилиндров происходит выравнивание температур. Найдите изменение энтропии.
Ответ: 4,30 Дж/К.
14. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ
А. Реальные газы
1.18. Что подразумевают под дифференциальным и интеграль­ным эффектом Джоуля – Томсона?
2.18. Найти изменение U внутренней энергии в результате изо­термического расширения т = 40 г гелия от объема V1 = 300 см3 до V2 = 600 см3.
Ответ: 560 Дж.
3.18. Найти константу а Ван-дер-Ваальса, если при расширении 0,5 кмоля газа от V1 = 1 м3 до V1 = 1,2 м3 была совершена работа А = 5800Дж.
Ответ: 1,36105 Нм4/кмоль2.
Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей
1.18. Что понимают под терминами «смачивание» и «несмачи­вание». Приведите примеры.
2.18. Трубка имеет диаметр d1 = 0,2 см. На нижнем конце трубки повисла капля воды, имеющая в момент отрыва вид шара. Найти диаметр d2 этой капли.
Ответ: 4,4 мм
3.18. Определить работу А, которую надо совершить, чтобы уве­личить размер мыльного пузыря с d1 = 6 мм до d2 = 60 мм. Счи­тать процесс изотермическим. Поверхностное натяжение мыль­ной воды равно 40 мН/м.
Ответ: 0,9 мДж.


Вариант № 19.
ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ
ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
1.19. Как найти общее число степеней свободы молекулы? Найдите температуру, при которой «размораживаются» колебательные степени свободы водорода?
2.19. Имеется два сосуда объемом V1 = 4 л и V2 = 5 л. Какое давление будет иметь газ, если сосуды соединить, выполнив условие Т = const. Давление в первом Р1 = 2 атм; во втором – Р2 = 1 атм.
Ответ: 1,44105 Па.
3.19. Теплота диссоциации (энергия, необходимая для расщепления молекул на атомы) водорода Q = 419106 Дж/Кмоль. При какой температуре Т средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул достаточна для их расщепления.
Ответ: 33600 К.
4.19. В баллоне V = 25 л находится водород при температуре Т = 290 К. Часть водорода израсходовали, при этом давление понизилось на Р = 0,4105 Па. Определить массу израсходованного водорода.
Ответ: m = 8,3 г.
 


Категория: Физика | Добавил: Админ (02.04.2016)
Просмотров: | Теги: Чернов | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar