Физика.Основы механики и молекулярная физика. Министерство образования РФ россисийский государственный университет

• Название: Министерство образования РФ россисийский государственный университет
• Анкор: Физика.Основы механики и молекулярная физика.doc
• Дата: 20.05.2018
• Размер: 401.5 Kb.
• Имя файла: Физика.Основы механики и молекулярная физика.doc
• Тип: Документы; #19471
• страница: 5 из 5

Тема 15. Основные понятия термодинамики. Первое начало термодинамики
1. Азот массы 56 г нагревают от 280 К до 300 К один раз изобарно, другой -изохорно. Найдите количество сообщенной теплоты и изменение внутренней энергии в обоих случаях. Молярная масса азота28 кг/кмоль, R = 8,31 Дж/моль.К.

2. Баллон емкостью 20 л, заполненный кислородом под давлением 100 aтм при температуре 7°С, нагревают до 27°С. Найдите количество теплоты, сообщенное газу, и изменение его внутренней энергии.(1 атм= 100 кПа).

3. Два моля газа при температуре 300 К охладили изохорически, вследствие чего давление уменьшилось в два раза. Затем газ изобарически расширили так, что его температура стала равна первоначальной. Найдите количество тепла, переданного газом в данных процессах. R = 8,31 Дж/моль.К.

4. В двух одинаковых баллонах находятся два газа с одинаковой внутренней энергией. Давление в одном баллоне в 2 раза больше, чем в другом. Найдите отношение числа степеней свободы молекул этих газов.

5. Объем двухатомного газа при давлении р₀увеличивают в п раз. Найдите приращение внутренней энергии газа, если начальный объем был равен V₀.

6. Один моль кислорода, находившегося при температуре 290 К адиабатически сжали так, что его давление возросло в 10 раз. Найдите температуру газа после сжатия и работу, совершенную над газом.

7. При адиабатическом сжатии 1 кг кислорода 5ыла затрачена работа 100 кДж. Найдите конечную температуру газа, если он вначале находился при 27° С.

8. Найдите удельную теплоемкость неона при постоянном давлении, считая неон идеальным газом. Молярная масса неона 20 кг/кмоль.

9. Одноатомный газ сначала сжимают адиабатически так, что его давление

увеличивается в 10 раз. Затем газ изотермически расширяют до начального

объема. Во сколько раз конечное давление будет больше начального?

10.Найдите количество тепла, которое надо сообщить азоту при изобарическом

его нагревании, чтобы газ совершил работу 2 кДж.

11.Некоторое количество водяного пара расширяется в 8 раз: в первом случае

очень медленно, а во втором - очень быстро. Во сколько раз работа в первом

случае будет больше, чем во втором? ln2 = 0.69.

12.Найдите молярную массу идеального газа, если при изобарическом

нагревании 0,5 кг этого газа на 10 К требуется на 1,5 кДж тепла больше, чем

при изохорическом нагревании.

13.При изотермическом расширении 10 г азота при 17° С, была совершена

работа 860 Дж. Найдите, во сколько раз изменилось давление азота при

расширении. Молярная масса азота 28 кг/кмоль, R = 8,31 Дж/моль.К. 14. Некоторую массу азота сжали в 5 раз один раз адиабатически, другой раз

изотермически. Во сколько раз работа в первом случае будет больше, чем во

втором? Начальное состояние газа в обоих случаях одинаково

15.Идеальный газ, показатель адиабаты которого у, расширяют так, что

сообщаемое газу тепло равно убыли его внутренней энергии. Найдите

молярную теплоемкость газа в этом процессе.

16. Три моля идеального газа при 273 К изотермически расширили в 5 раз, а затем изохорически нагрели до первоначального объема, сообщив газу в этих процессах 80 кДж тепла. Найдите показатель степени адиабаты у для этого газа. R= 8,31 Дж/моль.К. ln5= 1,61.

17. Азот нагревается при постоянном давлении, причем ему сообщается количество теплоты 21 кДж. Найдите работу, совершаемую газом, и изменение его внутренней энергии.

18.Какое количество теплоты выделится при изотермическом сжатии азота массы 1 г от давления 0,1 МПа до давления 10 МПа при температуре 280 К? Молярная масса азота 28 кг/кмоль, R= 8,31 Дж/моль.К.

19.Один моль идеального газа расширяется от объема V₁ до объема У₂по закону V= а/Т, где а - постоянная. Найдите работу газа.

20. Найдите показатель адиабаты для смеси, состоящей из 14 г азота и 10 г аргона. Молярная масса азота 28 кг/кмоль, аргона 40 кг/кмоль,

21. У одного идеального газа внутренняя энергия зависит от давления и объема по закону U₁ = ЗрV ,удругого - по закону U₂ = 2,5рV. Найдите отношение показателей адиабат этих газов.

22. Идеальный газ расширили по закону р= аV, где а - постоянная. Начальный объем газа V₀. В результате расширения объем увеличился в л раз. Найдите работу, совершенную газом.
Тема 16. Второе начало термодинамики.
1. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя в четыре раза больше температуры холодильника. Найдите, какую часть количества тепла, получаемого за один цикл от нагревателя, газ отдает холодильнику.

2. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя равна 200°С. Найдите температуру холодильника, если при получении от нагревателя 1 кДж теплоты тепловая машина совершает работу 0,4 кДж.

3. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя 470 К, температура холодильника 280 К. При изотермическом расширении газ совершает работу 100 Дж. Найдите КПД цикла и количество тепла, которое газ отдает холодильнику при изотермическом сжатии.

4. Идеальный газ совершает цикл Карно, температура нагревателя в 1,6 раза больше температуры холодильника. За один цикл машина производит работу 12 кДж. Найдите работу, затрачиваемую в цикле на изотермическое сжатие газа.

5. Идеальный газ совершает цикл Карно. Работа при изотермическом расширении равна 5 кДж. Найдите работу изотермического сжатия, если КПД цикла равен 20%.

6. Воду массы 1 кг нагрели от 10°С до 100°С и полностью испарили. Найдите приращение энтропии системы. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг.К, удельная теплота парообразования 2250 Дж/г.

7. Вода массы 1 кг, кипящая при нормальном атмосферном давлении, целиком превратилась в насыщенный пар. Найдите приращение энтропии этой системы. Удельная теплота парообразования воды 2,25.10⁶ Дж/кг.

8. Найдите изменение энтропии при нагревании воды массой 100 г от 0°С до 100°С и последующем превращении ее в пар. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг.К, удельная теплота парообразования воды 2,25.10⁶ Дж/кг.

9. Лед при 0°С путем нагревания превратили в воду, а затем в пар при 100°С. Найдите приращение удельной энтропии системы. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг.К, удельная теплота парообразования 2,25 10⁶ Дж/кг..

10.Смешали воду массы 5 кг при температуре 280 К с водой массы 8 кг при температуре 350 К. Найдите изменение энтропии, происходящее при смешивании воды. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг.К.
1 [.Объем газа, число молекул которого равно 10²³ , увеличился при постоянной температуре в 2е раз, где е - основание натуральных логарифмов. Найдите изменение энтропии газа. Число Авогадро N_ав,= 6.10²³ 1/моль. ln2 = 0,69.

12. Найдите изменение энтропии при изохорическом нагревании водорода массы 1 г, если давление газа увеличилось в два раза. Молярная масса водорода 2 кг/ кмоль.

13.Найдите изменение энтропии 2 молей идеального газа, если в изотермическом процессе объем газа увеличился в 3 раза..

14..Найдите изменение энтропии при изотермическом расширении кислорода массы 10 г от объема 25 л до объема 100 л. Молярная масса кислорода 32 кг/кмоль. R= 8,31 Дж/моль.К. ln2 = 0.69.

15.Найдите изменение энтропии при изобарическом расширении азота массы 4 г от объема 5 л до объема 10 л. Молярная масса азота 28 кг/кмоль. R = 8,31 Дж/моль.К.

16.Один моль двухатомного газа занимает объем 10 л при давлении 250 кПа. Сначала газ изохорически нагревают до 400 К, затем, изотермически расширяя, доводят его до первоначального давления. После этого изобарически сжимают газ до начального состояния. Найдите КПД цикла.

17.Идеальный двухатомный газ совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар, причем наибольшее давление газа в два раза больше наименьшего, а наибольший объем в четыре раза больше наименьшего. Найдите КПД цикла.

18.Идеальный одноатомный газ совершает прямой цикл, состоящий из адиабаты, изобары и изохоры. Найдите КПД цикла, если при адиабатическом процессе объем идеального газа уменьшается в 2 раза.

19.0бъем, занимаемый кислородом массы 1,7 г, сначала адиабатически увеличили в 3 раза, а затем изобарически привели к первоначальному значению. Найдите приращение энтропии газа в этих процессах. Молярная масса кислорода 32 кг/кмоль, ln3 = 1.1.

20.В некоторой температурной области энтропия системы изменяется по закону S = аТ + bT², где а - 10 Дж/К², b = 0,03 Дж/К³. Найдите количество тепла, полученного системой при нагревании от 300 К до 400 К.
Тема 17. Реальные газы.
1. В сосуде объемом 0,3 л находится 1 моль углекислого газа при 300 К. Найдите давление газа по уравнению Ван-дер-Ваальса. Постоянные Ван-дер-Ваальса а = 0,367 Н.м⁴/моль², b = 4,3.10 ^-5 м³/ моль. R = 8,31 Дж/моль.К.

2. В баллоне емкостью 1 м³ находятся 2 киломоля азота при 27°С. Найдите, какую часть (в %) давления газа на стенки баллона составляет внутреннее давление, обусловленное силами притяжения молекул. Постоянные

Ван-дер-Ваальса для азота а = 0,14 Н.м⁴ /моль² , b = 3,9.10^-5 м³ /моль.

3. Найдите температуру и плотность углекислого газа в критическом состоянии, считая газ вандерваальсовым. Молярная масса углекислого газа 44 кг/кмоль, постоянные Ван-дер-Ваальса а = 0,367 Н.м⁴/моль² ,b= 4,3.10 ^-5 м³/моль. R=8,31 Дж/моль.К.

4. Критическая температура аргона равна 151 К, критическое давление 4,86 МПа. Найдите критический молярный объем аргона.

5. Найдите давление, обусловленное силами взаимодействия молекул азота массы 0,25 кг, находящихся в сосуде объемом 10 л. Критическая температура и критическое давление для азота равны 126 К и 3,39 МПа.

6. Вычислите постоянные Ван-дер-Ваальса для углекислого газа, если его критическая температура 304 К и критическое давление 73 атм. R=8,31 Дж/моль.К.

Тема 18. Конденсированное состояние вещества.
1. В воду на малую глубину опущена стеклянная трубка. При этом в трубку вошло 0,023 г воды. Найдите диаметр трубки, считая, что вода полностью смачивает стекло. Коэффициент поверхностного натяжение воды 0,073 Н/м.

2. На дне пруда образовался пузырек газа диаметра 4 мкм. При подъеме к поверхности воды его диаметр увеличился в 1,1 раза. Найдите глубину пруда. Атмосферное давление 100 кПа. температура не изменяется. Коэффициент поверхностного натяжения воды 0,073 Н/м.

3. 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 натяжение воды 0,073 Н/м.

4. Найдите приращение свободной энергии поверхностного слоя при изотермическом слиянии двух одинаковых капель ртути диаметра 1,5 мм. Коэффициент поверхностного натяжения ртути 0,49 Н/м.

5. 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.

6. В дне сосуда с ртутью имеется отверстие диаметра 70 мкм. Найдите максимальную толщину слоя ртути, при которой ртуть еще не будет вытекать через это отверстие. Коэффициент поверхностного натяжения ртути 0,49 Н/м, плотность ртути 13600 кг/м³.