Домашняя работа_2

30.6. На рисунке представлен график распределения молекул идеального газа по величинам скоростей (распределение Максвелла). Заштрихованная на графике площадь равна:

а) вероятности того, что молекулы имеют скорость v0

б) числу молекул газа в единице объёма со скоростями, меньшими v0

в) вероятности того, что молекулы имеют скорости, меньшие, чем v0

г) концентрации молекул газа, имеющих скорость v0

30.7.	Чтобы давление воздуха в атмосфере с температурой Т уменьшилась в
exp(1) = 2,72 раз, надо подняться на высоту
а) h	g	;	б) h	g	exp(1) ;	в) h	RT	exp(1) ;	г) h	RT	.
	RT			RT			g			g

30.8. Как изменится длина свободного пробега молекул газа, если его объём адиабатически увеличить в два раза:

а) не изменится;	б) увеличится в два раза;
в) уменьшится в два раза;	г) увеличится в 2 раз;			д) уменьшится в 2 раз?

30.9. Перенос импульса направленного движения газа происходит в направлении вектора n ex ey . Скорость потока газа направлена вдоль вектора n ' ex ey ,

где ex и ey - единичные векторы декартовой системы координат. Градиент величи-

ны этой скорости направлен вдоль вектора:

а) ex ey б) ex ey в) ex ey г) ex ey

30.10. Укажите формулу для вычисления приращения энтропии идеального газа при изобарном процессе:

а)	dU	; б) dU pdV ;		Cp dT		pdV
			в)		; г)		; д) pdV .
	T					T
				T

Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года

Вариант №31

31.1. Можно ли определить молярную массу неизвестного газа, если заданы: 1) давление, объем, температура и масса газа; 2) давление, температура и плотность газа:

а) можно в обоих случаях;		б) нельзя в обоих случаях;		в) можно в первом
случае, нельзя во втором;		г) можно во втором случае, нельзя в первом?
31.2. На рисунке изображена зависимость давления от
объёма для данной массы газа. Укажите, какие из пере-
численных ниже процессов изображены на рисунке:
а) изохорическое увеличение температуры;
б) изохорическое уменьшение температуры;
в) изобарическое увеличение температуры;
г) изобарическое уменьшение температуры;
д) изотермическое расширение;
е) изотермическое сжатие?
Ответы: 1) а, г, е;	2) б, в, д;	3) а, в, е;	4) а, в, д.

31.3. Укажите, как изменяется внутренняя энергия газа при изобарном и адиабатном расширении:

а) увеличивается в обоих случаях; б) уменьшается в обоих случаях; в) увеличивается в первом и уменьшается во втором случае; г) уменьшается в первом и увеличивается во втором случае.

31.4. Три идеальных газа – одноатомный, двухатомный и многоатомный – имеют одинаковое начальное давление p 0 и объем V0

и совершают процесс адиабатического расширения. Кривые этих

процессов показаны на			p V диаграмме. Расширению двухатом-
ного газа соответствует кривая:
а)	1	б) 2	в)	3
г)	при адиабатическом расширении			p должно расти и поэтому

приведённые графики неверны 31.5. На рисунке представлен прямой цикл тепловой машины

в координатах T S , где T термодинамическая температура, S энтропия. Укажите участки, на которых тепло поступает в рабочее тело машины от нагревателей, и участки, где тепло от-

даётся холодильнику:
а)	12, 41 – поступает; 23, 34 – отдаётся
б)	41 – поступает;	23 – отдаётся
в)	12 – поступает;	34 – отдаётся	г) 12 – поступает; 23, 34, 41 – отдаётся

31.6. На рисунке представлен график распределения молекул идеального газа по величинам скоростей (распределение Максвелла). Площадь заштрихованной на графике полоски равна:

а) числу молекул газа со скоростями от v до v +dv в единице объёма б) вероятность того, что молекулы имеют скорости от v до v+dv

в) числу молекул газа в единице объёма со скоростями, меньшими v0

г) вероятности того, что молекулы имеют скорости, меньшие чем v0

31.7.На рисунке представлены графики зависимости давления от высоты для одной и той же системы идеального газа. Укажите номер кривой, соответствующий наименьшей температуре. Считать, что ускорение свободного падения и температура газа с высотой не меняются.

31.8.После изотермического расширения газа в 4 раза число соударений его молекул о единицу поверхности стенки сосуда за единицу времени:

а) увеличилось в 4 раза;	б) увеличилось в 2	раза; в) не изменилось;
г) уменьшилось в 2 раза;	д) уменьшилось в	4 раза ?

31.9. В потоке газа, направленном вдоль оси z , скорость газа растёт в отрицательном направлении оси x . Перенос импульса направленного движения газа происходит:

а) в положительном направлении оси z б) в отрицательном направлении оси y

в) в положительном направлении оси x г) в отрицательном направлении оси x

31.10. Изменение энтропии при изобарном охлаждении идеального газа определя-

ется формулой dS Cp dT 0 . Это не противоречит формулировке II начала термо-

T

динамики dS 0 потому что (выберите правильное утверждение):

а) приведённая формула неверна; б) при изобарном охлаждении газу сообщается тепло Q , что увеличивает энтропию на QT ;

в) формулировка dS 0 не применима к идеальному газу;

г) при изобарном охлаждении газ не является замкнутой системой; д) при охлаждении газа T 0 и dTT 0 .

Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года

Вариант №32

32.1. Как изменится объем газа, если увеличить его давление в 2 раза в таком процессе, при котором соотношение между давлением и температурой газа p3T const :

а) не изменится;	б) увеличится в 4 раза;	в) уменьшится в 4 раза;
г) увеличится в 16 раз;	д) уменьшится в 16 раз?

32.2. Укажите неверное утверждение:

а) уравнение изобарного процесса имеет вид VT const ;

б) уравнение адиабаты идеального газа можно записать в форме TV 1 const ;

в) при изотермическом расширении идеального газа в 2 раза его давление увеличивается в 2 раза; г) при адиабатическом нагревании газа его объем уменьшается;

32.3. Укажите, как изменяется внутренняя энергия газа при изобарном сжатии и

адиабатном повышении давления:
а) увеличивается в обоих случаях;			б) уменьшается в обоих случаях;
в) увеличивается в первом и уменьшается во втором случае;
г) уменьшается в первом и увеличивается во втором случае.
32.4. Молярные теплоёмкости идеального газа в процессах 1 2 и
1 3 равны C1 и C 2		соответственно. Их отношение C2 C1 1,33 .
Молекулы этого газа:
а)	одноатомны	б) двухатомны		в) многоатомны
г)	отношение C 2 C1	не может иметь указанную величину
32.5. Для цикла, изображённого на рисунке, определить ра-
боту, совершенную рабочим телом за цикл:
а) 118 кДж; б) 30 кДж; в) 40 кДж;			г) 12 кДж;	д) 24 кДж;
е) другой ответ.

32.6.На рисунке представлено распределение Максвелла молекул газа по проекции скорости для трёх различных идеальных газов при одной и той же температуре. Укажите график, соответствующий газу, состоящему из молекул с наименьшей массой.

32.7.В закрытой пробирке находится газ, молекула которого имеет массу m. Пробирку вращают с угловой скоростью вокруг

оси, проходящей через пробку П. Концентрация молекул газа в пробирке зависит от расстояния r до оси вращения по закону:

n n0

m 2 r2

б) n n0

m 2 r2

в) n n0

m 2 r2

а)

exp

;

exp

;

;

2kT

2kT

2kT

г)

n n0

2kT

;

д)

n const .

m 2 r2

32.8.При начальной температуре Т0 = 450 К газа, находящегося в закрытом сосуде, каждую секунду с участком стенки сосуда площадью 1 см2 молекулы газа соударялись 6·1023 раз. До какой величины надо изменить температуру сосуда, чтобы число соударений молекул с этим же участком стенки за то же самое время 1 с стало рав-

ным 4·1023:

а) 150 К; б) 200 К; в) 300 К; г) 675 К; д) 1013 К ?

32.9.Для какого из приведённых газов коэффициент динамической вязкости имеет при одинаковой температуре наименьшую величину:

а) водорода ; б) азота; в) водяного пара Н2О; г) метана СН4.

32.10. Реальная тепловая машина с необратимым процессом передачи тепла использует нагреватель с температурой 400 К и холодильник с температурой 200 К. Каким может быть КПД реальной тепловой машины при таких условиях:

а) 33%; б) 50%; в) 60%; г) 75%.

Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года

Вариант №33

33.1. Идеальный газ совершает процесс 1 2 , изображённый на диаграмме p-V, где p1 4 p2 , V2 5V1 . Что происходит с ве-

личиной температуры Т газа при таком процессе: а) Т уменьшается; б) Т не изменяется; в) Т увеличивается ?

33.2.Какой график характеризует равновесное изохорическое нагревание газа?

33.3.Идеальный газ совершает процесс

1 2 3 , изображённый на диаграмме p-V, где				p2 3p1 ,
V 2V ;		p	105 Па, V 1 литр. Чему равна суммарная работа
2	1	1	1
А, совершенная газом в таком процессе:
а) 200 Дж;			б) 300 Дж; в) 400 Дж; г) 600 Дж;
д) другой ответ ?

33.4. Молярные теплоёмкости идеального газа в процессах 1 2 и

1 3 равны C1 и C 2		соответственно. Их отношение C1 C2 0,6 .
Молекулы этого газа:
а)	одноатомны	б) двухатомны	в) многоатомны
г)	отношение C1 C 2	не может иметь указанную величину

33.5. Идеальный газ совершает цикл Карно. Газ получил от нагревателя 5 кДж теплоты и совершил работу 1 кДж. Чему равен КПД цикла и каково отношение температур нагревателя и холодильника?

а) η = 20%, Тн/Tх.= 1,2;	б) η = 25%, Тн/Tх.= 1,25;	в) η = 20%, Тн/Tх.= 1,25;
г) η = 25%, Тн/Tх.= 1,2 ?

33.6. Полная площадь под кривой функции распределения молекул газа по скоростям Максвелла ... .

а) зависит от вида газа; б) остаётся постоянной; в) зависит от температуры газа и от вида газа; г) зависит от числа молекул газа и от вида газа;

д) зависит от числа молекул газа и от температуры газа

33.7.На рисунке представлены графики зависимости давления от высоты для одной и той же системы идеального газа. Укажите номер кривой, соответствующий наибольшей температуре. Считать, что ускорение свободного падения и температура газа с высотой не меняются.

33.8.Частота соударений молекул газа со стенкой сосуда не будет изменяться, если газ совершает процесс, описываемый уравнением:

p

const

в) p

const

а)

;

б) p const T ;

;

г) p const T ;

T

T

д) другое уравнение.

33.9. В потоке газа, направленном вдоль вектора n ex ey , скорость газа растёт в направлении n ' ex ey , где ex и ey - единичные векторы декартовой системы

координат. Перенос импульса направленного движения этого газа происходит вдоль вектора:

а) ex ey б) ex ey в) ex ey г) ex ey

33.10. Какому из перечисленных условий должен удовлетворять обратимый процесс, происходящий в изолированной термодинамической системе?

а) энтропия системы равна нулю ; б) энтропия системы остаётся неизменной;

в) энтропия системы постоянно уменьшается; г) энтропия системы возрастает или остаётся постоянной; д) энтропия системы обязательно возрастает.

Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года

Вариант №34

34.1.Некоторый идеальный газ массой 24 г занимает объём 0,3 м3 при давлении 133 кПа и температуре 300 К. Число Авогадро NA=6·1023; универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/К·моль. Масса одной молекулы этого газа равна:

1) 3,3·10–27 кг; 2) 2,5·10–27 кг; 3) 5,3·10–26 кг; 4) 5,3·10–27 кг.

34.2.На рис. 1 изображён график изменения состояния идеального газа в осях V,T. Укажите, на каком из рис. 2, 3, 4 или 5 тот же циклический процесс правильно изображён в других координатных осях:

Рис.1	Рис.2		Рис.3				Рис.4	Рис.5
а) на рис. 2;	б) на рис. 3; в) на рис. 4;				г) на рис. 5.
34.3. Идеальный газ совершает процесс 1 2 3 , изображён-
ный на диаграмме p-V, где p 2 p ,				V 3V ;		p	105 Па, V 1
		2	1	2	1	1	1
литр. Чему равна суммарная работа А, совершенная газом в та-
ком процессе:
а) 200 Дж;	б) 300 Дж;	в) 400 Дж;		г) 600 Дж;
д) другой ответ ?

34.4. Молярные теплоёмкости идеального газа в процессах 1 2 и 1 3 равны C1 и C 2 соответственно. Их отношение C 2 C1 имеет

наименьшую величину:
а)	для одноатомного газа	б) для двухатомного газа
в)	для трёхатомного газа
г)	для любого идеального газа отношение C 2 C1 одинаково

34.5. На рисунке представлен прямой цикл тепловой машины в координатах T S , где T термодинамическая температура,

S энтропия. Укажите участки, на которых тепло поступает в рабочее тело машины от нагревателей, и участки, где тепло отдаётся холодильнику:

а)	23 – поступает;	41 – отдаётся
б)	12 – поступает;	34, 41 – отдаётся
в)	12, 23 – поступает; 34, 41 – отдаётся		г) 12, 41 – поступает; 34 – отдаётся

34.6. На рисунке представлен график распределения молекул идеального газа по величинам скоростей (распределение Максвелла), где fм(v) dN N dv доля

молекул, скорости которых заключены в интервал скоростей от v до v+dv в расчёте на единицу этого интервала. При уменьшении температуры газа максималь-

ное значение		fм max	этого графика:
а)	стремится к бесконечности			б)	увеличивается
в)	не изменяется			г)	уменьшается

34.7. Высота h над поверхностью моря, на которой давление воздуха в 2 раза меньше, чем на уровне моря, будет меняться с увеличением температуры Т атмосферы по закону:

	а)	h	const	; б)
			T

h	const
				;	в) h const T ;	г) h const T ;
		T

д) h не меняется с ростом Т.

34.8. Газ совершает изобарный процесс, при котором средняя длина свободного пробега молекул газа увеличивается в 2 раза. При этом температура газа:

а) увеличивается в 4 раза;	б) увеличивается в 2 раза; в) практически не изменяется;
г) уменьшается в 2 раза;	д) уменьшается в 4 раза.

34.9.Азот совершает процесс, при котором коэффициент динамической вязкости газа не меняется. Такой процесс будет:

а) адиабатическим; б) изохорным; в) изобарным; г) изотермическим.

34.10.Укажите неверное утверждение:

а) энтропия изолированной системы не может убывать; б) для необратимого термодинамического процесса справедлива формула изменения

энтропии dS Q ;

T

в) энтропия любого тела стремится к нулю при стремлении к нулю абсолютной температуры; г) при данных температурах нагревателя и холодильника цикл, состоящий из двух

адиабат и двух изотерм имеет наибольший КПД.

Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года

Вариант №35

35.1. Идеальный газ расширяется по закону . pV 2 const . Найти первоначальную

температуру газа Т1, если при увеличении его объёма в 3 раза температура оказалась равной 150 К:

а) Т1 = 50 К; б) Т1 = 75 К; в) Т1 = 300 К; г) Т1 = 450 К.

35.2. Каким процессам соответствуют графики 1-2, 2-3, 3-1? а) 1-2 - изохорное охлаждение; 2-3 - изобарное охлаждение; 3-1 - изотермическое сжатие; б) 1-2 - изохорное нагревание; 2-3 - изобарное нагревание; 3-1 - изотермическое сжатие;

в) 1-2 - изохорное охлаждение; 2-3 - изобарное нагревание; 3-1 - изотермическое сжатие; г) 1-2 - изохорное охлаждение; 2-3 - изобарное нагревание; 3-1

- изотермическое расширение; д) 1-2 - изохорное нагревание; 2-3 - изобарное нагревание; 3-1 - изотермическое расширение.

35.3.			Первоначально газ имел давление р1 и объём V1. Некоторый процесс приводит
этот газ в состояние с давлением р2 = р1/3 и с объёмом V2 = 2V1. Как изменяется
внутренняя энергия газа при этом процессе:
а) U > 0; б) U < 0; в) U = 0 ?
35.4.			Молярные теплоёмкости азота в процессах 1 2							и 1 3 равны
C1 и C 2 соответственно. Величина отношения							C 2 C1			равна:
							C1
а)	1		б)	2	в)	2	г)	1
		3		5		3		5

35.5. На рисунке представлен прямой цикл тепловой машины в координатах T S , где T термодинамическая температура, S энтропия. Укажите участки, на которых тепло поступает в рабочее тело машины от нагревателей, и участки, где тепло отдаётся холодильнику:

а)	12, 78 – поступает;	34, 56 – отдаётся
б)	23, 45 – поступает;	67, 81 – отдаётся
в)	12, 23, 45, 78 – поступает;		34, 56, 67, 81 – отдаётся
г)	12, 23, 34, 45 – поступает;		56, 67, 78, 81 – отдаётся