Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.
Вариант 1
1. Найдите среднюю квадратичную скорость молекул воздуха при температуре t = 17°С. Молярная масса воздуха = 0,029 кг/моль.
2. В баллоне объемом V = 10 л находится гелий под давлением р1 = 1 Мпа при температуре Т1 = 300 К. После того, как из баллона был израсходован гелий массой m = 10 г, температура в баллоне понизилась до Т2 = 290 К. Определите давление р2 гелия, оставшегося в баллоне.
3. Вычислите удельные теплоемкости сV и сP газов: 1) гелия; 2) водорода; 3) углекислого газа.
4. Воздух, занимающий объем V1 = 1 л при давлении р1 = 0,8 Мпа, изотермически расширился до V2 = 10 л. Определите работу, совершенную газом.
5. Азот массой m = 5 кг, нагретый на Т = 150 К, сохранил неизменный объем V. Найдите: 1) количество теплоты Q, сообщенное газу; 2) изменение U внутренней энергии; 3) совершенную газом работу.
6. Определите работу адиабатного расширения водорода массой m = 4 г, если температура газа понизилась на ΔТ = 10 К.
7. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, за цикл получает от нагревателя количество теплоты QН = 2,512 кДж. Температура нагревателя ТН = 400 К, температура холодильника ТХ = 300 К. Найдите работу А, совершаемую машиной за одни цикл, и количество теплоты QХ, отдаваемое за один цикл холодильнику.
8. Вычислите изменение энтропии 1 л воды при нагревании ее от 0 до 100°С.
9. Барометр в кабине летящего вертолета показывает давление р = 90 кПа. На какой высоте h летит вертолет, если на взлетной площадке барометр показал давление р0 = 100 кПа? Считать, что температура Т воздуха равна 290 К и не меняется с высотой.
10. Определите наиболее вероятную скорость молекул газа, плотность которого при давлении 40 кПа составляет 0,35 кг/м3.
Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.
Вариант 2
1. В сосуде объемом V = 2 л находится масса m = 10 г кислорода при давлении р = 90,6 кПа. Найдите среднюю квадратичную скорость молекул газа, число молекул, находящихся в сосуде и плотность газа.
2. В баллоне емкостью V = 2,0 л находится аргон под давлением р1 = 800 кПа и при температуре Т1 = 325 К. Когда из баллона было взято некоторое количество аргона, давление в баллоне понизилось до р2 = 600 кПа, а температура установилась Т2 = 300 К. Определите массу аргона, взятого из баллона.
3. Найдите отношение удельных теплоемкостей сP/сV для кислорода.
4. Какая работа совершается при изотермическом расширении водорода массой m = 5 г, взятого при температуре Т = 290 К, если объем газа увеличивается в 3 раза?
5. Водород занимает объем V1 = 10 м3 при давлении р1 = 100 кПа. Газ нагрели при постоянном объеме до давления р2 = 300 кПа Определите: 1) изменение U внутренней энергии газа; 2) работу А, совершаемую газом; 3) количество теплоты Q, сообщенное газу.
6. Кислород, занимавший объем V1 = 1 л под давлением р1 = 1,2 Мпа, адиабатно расширился до объема V2 = 10 л. Определите работу расширения газа.
7. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 2,94 кДж и отдает за один цикл холодильнику количество теплоты QХ = 13,4 кДж. Найдите к.п.д. цикла.
8. Нагретый докрасна кусок железа массой 2 кг при температуре Т1 = 880 К бросают в большое озеро, температура в котором Т2 = 280 К. Определите изменение энтропии куска железа.
9. На какой высоте h над поверхностью Земли атмосферное давление вдвое меньше, чем на ее поверхности? Считать, что температура Т воздуха равна 290 К и не меняется с высотой.
10. Определите наиболее вероятную скорость молекул азота при 27°С.
Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.