рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Задачи для самостоятельного решения

Задачи для самостоятельного решения - раздел Механика, Механика, молекулярная физика и термодинамика   1. Сосуд Емкостью V=10-2 М3 Разделен Пополам Полун...

 

1. Сосуд емкостью V=10-2 м3 разделен пополам полунепроницаемой пере­го­род­кой. В одну половину сосуда введено 2 г водорода и 4 г гелия. Через перегородку может диффундировать только водород. Во время процесса поддерживается температура 100 0С. Считая газы идеальными, определить установившееся давление в обеих частях сосуда.

Ответ: p=9,6×105 Па.

 

2. Полагая температуру воздуха и ускорение свободного падения не за­ви­ся­щими от высоты, определить, на какой высоте h над уровнем моря плотность воз­духа меньше своего значения на уровне моря в 2 раза. Температура воздуха t=0 0С.

Ответ: h=5,5 км.

 

3. Температура окиси азота NO равна 300 К. Определить долю молекул, скорость которых находится в интервале от u1=820 м/с до u2=830 м/с.

Ответ: DN/N=0,4 %.

 

4. В баллоне вместимостью 10 дм3 находится гелий массой 2 г. Определить среднюю длину свободного пробега молекул гелия.

Ответ: l=0,21×10-6 м.

 

5. Вычислить удельные теплоемкости неона и водорода при постоянном объеме сv и давлении сp, принимая эти газы за идеальные.

Ответ: сv1=624, cp1=1,04×103 , cv2=10,4×103, cp2=14,6×103 .

 

6. Двухатомному газу сообщено 500 кал тепла. При этом газ расширяется при постоянном давлении. Найти работу расширения газа.

Ответ: А=600 Дж.

 

7. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. При этом 80 % тепла, получаемого от нагревателя, передается холодильнику. Количество теплоты, получаемое от нагревателя, равно 6,3×106 . Найти КПД цикла.

Ответ: h=20 %.

 

8. Определить изменение DS энтропии при изотермическом расширении кислорода массой m=10 г от объема V1=25 л до объема V2=100 л.

Ответ: DS=3,6 .

 

Контрольное задание №2

 

201. Определить отношение давления воздуха на высоте 1 км к давлению на дне скважины глубиной 1 км. Воздух у поверхности Земли находится при нормальных условиях, и его температура не зависит от высоты.

202. Насколько уменьшится атмосферное давление р=100 кПа при подъеме наблюдателя над поверхностью Земли на высоту h=100 м? Считать, что температура воздуха равна 290 К и не изменяется с высотой.

203. Определить среднюю кинетическую энергию поступательного движения мо­ле­кул газа, находящегося под давлением 0,1 Па. Концентрация молекул равна 1013 см-3.

204. На какой высоте давление воздуха составляет 75 % от давления на уровне моря? Температуру считать постоянной и равной 0 0С.

205. Пассажирский самолет совершает полеты на высоте 8300 м. Чтобы не снабжать пассажиров кислородными масками, в кабинах при помощи компрессора поддерживается давление, соответствующее высоте 2700 м. Найти разность давле­ний внутри и снаружи кабины. Среднюю температуру наружного воздуха считать равной 0 0С.

206. На какой высоте плотность воздуха составляет 50 % от плотности его на уровне моря. Температуру считать постоянной и равной 0 0С.

207. На какой высоте давление воздуха составляет 55 % от давления на уровне моря? Температуру считать постоянной и равной 0 0С.

208. На поверхности Земли барометр показывает 101 кПа. Каково будет давление при подъеме барометра на высоту 540 м. Температуру считать одинаковой и равной 7 0С.

209. Определить высоту горы, если давление на ее вершине равно половине давления на уровне моря. Температура всюду одинакова и равна 0 0С.

210. Пассажирский самолет совершает полеты на высоте 8300 м. Чтобы не снабжать пассажиров кислородными масками, в кабинах при помощи компрессора поддерживается давление, соответствующее высоте 2700 м. Найти, во сколько раз плотность r2 воздуха в кабине больше плотности r1 воздуха вне ее, если тем­пература наружного воздуха t1= -20 0С, а температура воздуха в кабине t2=+20 0С.

211. Какая часть молекул кислорода при 100 0С обладает скоростями от 150 м/с до 160 м/с?

212. Водород находится под давлением р=105 Па при температуре Т=273 К. Найти относительное число молекул водорода, скорости которых лежат в интервале от uВ до uВ±Du, где Du=1 м/с, uВ – наиболее вероятная скорость.

213. Определить относительное число молекул идеального газа, скорости которых заключены в пределах от нуля до одной сотой наиболее вероятной скорости.

214. Какая часть молекул азота при 150 0С обладает скоростями от 300 м/с до 325 м/с?

215. Какая часть молекул кислорода при 0 0С обладает скоростью от 100 м/с до 110 м/с?

216. Какая часть молекул азота, находящегося при температуре Т, имеет скорости, лежащие в интервале от uВ до uВ +Du, где Du=20 м/с, Т=400 К?

217. Определить температуру кислорода, для которой функция распределения молекул по скоростям будет иметь максимум при скорости u=420 м/с.

218. Определить температуру водорода, при которой средняя квадратичная скорость молекул больше их наиболее вероятной скорости на Du=400 м/с.

219. Во сколько раз средняя квадратичная скорость молекул водорода больше средней квадратичной скорости молекул водяных паров при той же температуре?

220. Азот находится под давлением р=105 Па при температуре Т=300 К. Найти относительное число молекул азота, скорости которых лежат в интервале от uВ до uВ+Du, где Du=1 м/с.

221. Найти среднюю длину свободного пробега <l> молекул водорода при давлении р=0,1 Па и температуре Т=100 К. Эффективный диаметр молекулы водорода равен 0,28 нм.

222. При каком давлении средняя длина свободного пробега <l> молекул водорода равна 1 см, если температура газа равна 300 К? Эффективный диаметр молекулы водорода равен 0,28 нм.

223. Баллон вместимостью V=10 л содержит водород массой 1 г. Определить среднюю длину свободного пробега молекул <l>. Эффективный диаметр молекулы водорода равен 0,28 нм.

224. При температуре 300 К и некотором давлении средняя длина свободного пробега молекул кислорода равна 0,1 мкм. Чему равно среднее число столкновений, испытываемых молекулой за 1 с, если сосуд откачать до 0,1 первоначального давления? Температуру газа считать постоянной. Эффективный диаметр молекулы кислорода равен 0,36 нм.

225. Найти среднее число <z> столкновений, испытываемых в течение 1с молекулой кислорода при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекулы кислорода равен 0,36 нм.

226. Средняя длина свободного пробега молекул водорода при нормальных условиях составляет 0,1 мкм. Определить среднюю длину их свободного пробега при давлении 0,1 мПа, если температура газа остается постоянной.

227. Углекислый газ и азот находятся при одинаковых температуре и давлении. Найти для этих газов отношение коэффициентов диффузии, считая эффективные диаметры молекул газов равными.

228. Найти коэффициент теплопроводности водорода, вязкость которого

h=8,6 мкПа×с.

229. Найти коэффициент теплопроводности воздуха при температуре 10 0С и давлении 0,1 МПа. Эффективный диаметр молекулы принять равным 0,3 нм.

230. Углекислый газ и азот находятся при одинаковых температуре и давлении. Найти для этих газов отношение коэффициентов внутреннего трения, считая эффективные диаметры молекул газов равными.

231. Какой объем занимает смесь газов – азота массой M1=1 кг и гелия массой
M2=1 кг – при нормальных условиях?

232. Газ при температуре Т=309 К и давлении р=0,7 МПа имеет плотность
r=12 кг/м3. Определить молярную массу газа.

233. В баллоне объемом V=25 л находится водород при температуре Т=290 К. После того как часть водорода израсходовали, давление в баллоне понизилось на Dр=0,4 МПа. Определить массу израсходованного водорода.

234. Баллон объемом V=30 л содержит смесь водорода и гелия при температуре Т=300 К и давлении р=828 кПа. Масса смеси равна 24 г. Определить массу водорода и гелия.

235. В баллонах объемом V1=20 л и V2=44 л содержится газ. Давление в первом баллоне р1=2,4 МПа, во втором р2=1,6 МПа. Определить общее давление р и парциальные р1I и р2I после соединения баллонов, если температура газа осталась прежней.

236. Баллон объемом 12 л содержит углекислый газ. Давление газа равно

1 МПа, температура равна 300 К. Определить массу газа в баллоне.

237. Сколько молекул газа содержится в баллоне вместимостью V=30 л при температуре Т=300 К и давлении р=5 МПа?

238. Давление газа равно 0,1 МПа, концентрация его молекул равна 2×1025 м-3. Определить: 1) температуру газа; 2) среднюю кинетическую энергию посту­па­тель­ного движения молекул.

239. В колбе вместимостью V=240 см3 находится газ при температуре Т=290 К и давлении 50 кПа. Определить количество вещества газа n и число его молекул N.

240. 12 г газа занимают объем V=4×10-3 м3 при температуре 7 0С. После нагревания газа при постоянном давлении его плотность r=1×10-3 г/см3. До какой температуры нагрели газ?

241. Каковы удельные теплоемкости сv и сp смеси газов, содержащей кислород M1=10 г и углекислый газ M2=20 г?

242. Определить молярную теплоемкость сv смеси газов, содержащей M1=30 г водорода и M2=10 г гелия.

243. Определить удельную теплоемкость сp смеси кислорода и гелия, если количество вещества первого компонента равно 2 молям, а количество вещества второго – 4 молям.

244. Смесь газов состоит из хлора и криптона, взятых в равных массовых долях. Определить удельную теплоемкость сp смеси.

245. Вычислить удельные теплоемкости сv и сp газов: 1) гелия; 2) водорода; 3) угле­кислого газа.

246. Разность удельных теплоемкостей (сp - сv) некоторого двухатомного газа равна 260. Найти молярную массу m газа и его удельные теплоемкости сv и сp.

247. Дана смесь газов, состоящая из неона, масса которого M1=4 кг, и водорода, масса которого M2=1 кг. Определить удельные теплоемкости сv и сp смеси.

248. Определить показатель адиабаты для смеси гелия и водорода. Количество вещества для каждого газа равно 1 моль.

249. Найти отношение молярных теплоемкостей Cmp/Cmv для смеси газов, состоящей из 10 г гелия и 4 г водорода.

250. Вычислить отношение молярных теплоемкостей Cmp/Cmv для смеси 3 молей аргона и 5 молей кислорода.

251. Водород занимает объем V1=10 м3 при давлении р1=100 кПа. Газ нагрели при постоянном объеме до давления р2=300 кПа. Определить:1) изменение внутренней энергии газа; 2) работу А, совершаемую газом; 3) количество теплоты Q, сообщенное газу.

252. Азот нагревается при постоянном давлении, причем ему было сообщено количество теплоты Q=21 кДж. Определить работу А, которую совершил при этом газ, и изменение его внутренней энергии DU.

253. Водород массой M=4 г был нагрет на DТ=10 К при постоянном давлении. Определить работу расширения газа.

254. Какая работа А совершается при изотермическом расширении водорода массой M=5 г, взятого при температуре 290 К, если объем увеличивается в три раза?

255. Расширяясь, водород совершил работу 6 кДж. Определить количество тепла, подведенное к газу, если процесс происходит: 1) изобарически; 2) изотермически.

256. Водород при нормальных условиях имел объем V1=100 м3. Найти изменение DU внутренней энергии газа при его адиабатическом расширении до объема V2=150 м3.

257. 1 кг воздуха, находящегося при температуре 30 0С и давлении 1,5 атм, расширяется адиабатически и давление при этом падает до 1 атм. Найти: 1) конечную температуру; 2) работу, совершенную газом при расширении.

258. 1 кмоль кислорода находится при нормальных условиях, а затем его объем увеличивается до V=5V0. Построить график зависимости p(V), если:
1) расширение происходит изотермически; 2) адиабатически. Значения р найти для объемов: V0, 2V0, 3V0, 4V0, 5V0.

259. Некоторая масса газа, занимающего объем V1=0,01 м3, находится при давлении Р1=0,1 МПа и температуре Т1=300 К. Газ нагревается вначале при постоянном объеме до температуры Т2=320 К, а затем при постоянном давлении до температуры Т3=350 К. Найти работу, совершаемую газом при переходе из состояния 1 в состояние 3.

260. 1 кмоль азота, находящегося при нормальных условиях, расширяется адиабатически от объема V1 до объема V2=5V1. Найти: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) работу, совершенную при расширении.

261. Идеальный двухатомный газ, содержащий количество вещества n=1 моль, находящийся под давлением р1=0,1 МПа при температуре Т1=300 К, нагревают при постоянном объеме до давления р2=0,2 МПа. После этого газ изотермически расширился до начального давления, а затем изобарически был сжат до начального объема V1. Построить график цикла. Определить температуру Т газа для характерных точек цикла и КПД цикла.

262. Идеальный многоатомный 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. Определить КПД цикла.

263. В результате кругового процесса газ совершил работу А=1 Дж и передал охладителю количество теплоты Q2=4,2 Дж. Определить КПД цикла.

264. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура охладителя равна 290 К. Во сколько раз увеличится КПД цикла, если температура нагревателя повысится от 400 К до 600 К?

265. Идеальный газ совершает цикл Карно. Получив от нагревателя количество теплоты Q1=4,2 кДж, совершил работу А=590 Дж. Найти КПД цикла. Во сколько раз температура Т1 нагревателя больше температуры Т2 охладителя?

266. Идеальный газ совершает цикл Карно. Работа А1 изотермического расширения равна 5 Дж. Определить работу А2 изотермического сжатия, если КПД цикла равен 0,2.

267. Определить КПД цикла, состоящего из двух адиабат и двух изохор, совершаемого идеальным газом, если известно, что в процессе адиабатного расширения абсолютная температура газа Т2=0,75Т1, а в процессе адиабатного сжатия Т3=0,75Т4.

268. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, имеет температуру нагревателя 227 0С, температуру холодильника 127 0С. Во сколько раз нужно увеличить температуру нагревателя, чтобы КПД машины увеличился в 3 раза?

269. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, получает за каждый цикл от нагревателя 2514 Дж. Температура нагревателя 400 К, холодильника – 300 К. Найти работу, совершаемую машиной за один цикл, и количество тепла, отдаваемое холодильнику за один цикл.

270. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Определить КПД цикла, если известно, что за один цикл была произведена работа, равная 3000 Дж, и холодильнику было передано 13,4×103 Дж.

271. В результате изохорического нагревания водорода массой M=1 г давление р газа увеличилось в 2 раза. Определить изменение DS энтропии газа.

272. Найти изменение DS энтропии при изобарическом расширении азота массой M=4 г от объема V1=5 л до объема V2=9 л.

273. Кислород массой M=2 кг увеличил свой объем в 5 раз один раз изотермически, другой – адиабатически. Найти изменение энтропии в каждом из указанных процессов.

274. Водород массой M=100 г был изобарически нагрет так, что его объем увеличился в 3 раза, затем водород был изохорически охлажден так, что давление его уменьшилось в 3 раза. Найти изменение энтропии в ходе указанных процессов.

275. Найти изменение энтропии при переходе 8 г кислорода от объема в 10 л при температуре 80 0С к объему в 40 л при температуре 300 0С.

276. 6,6 г водорода расширяется изобарически до увеличения объема в два раза. Найти изменение энтропии при этом расширении.

277. Найти изменение энтропии DS 5 г водорода, изотермически расши­рившегося от объема 10 л до объема 25 л.

278. Найти приращение энтропии DS при расширении 2 г водорода от объема 1,5 л до объема 4,5 л, если процесс расширения происходит при постоянном давлении.

279. 10 г кислорода нагреваются от t1=50 0С до t2=150 0С. Найти изменение энтропии, если нагревание происходит: 1) изохорически; 2) изобарически.

280. При нагревании 1 кмоля двухатомного газа его абсолютная температура увеличивается в 1,5 раза. Найти изменение энтропии, если нагревание происходит: 1) изохорически; 2) изобарически.

 

 


Таблица №1

Варианты для решения задач по теме

“Механика и элементы специальной теории относительности”

 

Варианты Номер задачи

 

Таблица №2

Варианты для решения задач по теме

“Основы молекулярной физики и термодинамики”

 

Варианты Номера задач

Библиографический список

1. Дмитриева, В.Ф. Физика / В.Ф. Дмитриева. М.: Высш. шк., 1993. 415 с.

2. Савельев, И.В. Курс общей физики / И.В. Савельев. Т.1. Механика. Молекулярная физика. М.: Наука, 1982. 432 с.

3. Зисман, Г.А. Курс общей физики / Г.А. Зисман, О.М. Тодес. Т.1. Механика, молекулярная физика, колебания и волны. М.: Наука, 1969. 340 с.

4. Фирганг, Е.В. Руководство к решению задач по курсу общей физики / Е.В. Фирганг. М.: Высш. шк., 1977. 351 с.

5. Чертов, А.Г. Задачник по физике / А.Г. Чертов, А.А. Воробьев. М.: Высш. шк., 1988. 527 с.

 

Содержание

Введение ………………………………………………………………….……..3

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Механика, молекулярная физика и термодинамика

Государственное образовательное учреждение.. высшего профессионального образования.. омский государственный технический университет..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Задачи для самостоятельного решения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Омск 2007
  УДК 531+539.19+536 (075) ББК 22.2+22.36+22.317я73 М51   Рецензенты: Зав. кафедрой физики Сибирской автомобильно-дорожной акаде

I. МЕХАНИКА И ЭЛЕМЕНТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
  1. Кинематика поступательного и вращательного движений материальной точки   Механическим движением тел называют изменение их положения (или положения

Работа и механическая энергия
3.1. Работа и мощность при поступательном и вращательном движениях   Работа – это физическая величина, характеризующая процесс превращения одной формы движения в другу

Законы сохранения в механике
4.1. Закон сохранения механической энергии Механическая энергия системы тел равна сумме их кинетических энергий и потенциальной энергии взаимодействия этих тел друг с другом и с вне

Задачи для самостоятельного решения
1. Поезд движется прямолинейно со скоростью u0 = 180 км/ч. Внезапно на пути возникает препятствие, и машинист включает тор­мозной механизм. С этого мо­

II. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ
  Молекулярная физика и термодинамика – разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в них атомов и молекул (макроск

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов
1.1. Уравнение состояния   В состоянии термодинамического равновесия объем V, давление Р и температура Т находятся в функциональной зависимости, которую можно выразить уравне

На основании первого начала термодинамики
получаем теплоту, переданную газу: Q=3,68×106 Дж.   График процесса изображен на рисунке.

Так как точки В и С принадлежат адиабате ВС, то
, откуда =1,44×105 Па. Уравнение изотермы DС

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги