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 u_В до u_В±Du, где Du=1 м/с, u_В – 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 u_В до u_В +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 u_В до u_В+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 р₁^I и р₂^I 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 с_v и с_p смеси газов, содержащей кислород M₁=10 г и углекислый газ M₂=20 г?

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

243. Определить удельную теплоемкость с_p 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 с_p смеси.

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

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

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

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

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

250. Вычислить отношение молярных теплоемкостей C_mp/C_mv 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”

Таблица №2

Варианты для решения задач по теме

“Основы молекулярной физики и термодинамики”

Поиск по сайту: