5. Таблица вариантов задач

Вариант	Номера задач
0	210	220	230	240	250	260	270
1	201	211	221	231	241	251	261
2	202	212	222	232	242	252	262
3	203	213	223	233	243	253	263
4	204	214	224	234	244	254	264
5	205	215	225	235	245	255	265
6	206	216	226	236	246	256	266
7	207	217	227	237	247	257	267
8	208	218	228	238	248	258	268
9	209	219	229	239	249	259	269

6. ЗАДАЧИ

201. Вычислить массу m атома азота.

202. В баллоне вместимостью V = 3л содержится кислород массой m = 10г. Определите концентрацию молекул газа.

203. Определите количество вещества ν и число N молекул азота массой т= 0,2кг.

204. Сколько атомов содержится в ртути: 1) количеством вещества ν=0,2моль; 2) массой m = 1г?

205. Определите концентрацию n молекул кислорода, находящегося в сосуде вместимостью V = 2л. Количество вещества ν кислорода равно 0,2моль.

206. Сколько молекул содержит 1г водяного пара?

207. Колба емкостью V = 0,5л содержит газ при нормальных условиях. Сколько молекул газа находится в колбе?

208. Определите массу моля μ и массу m₀ одной молекулы кислорода и азота.

209. Одна треть молекул азота массой m = 10г распалась на атомы. Сколько всего частиц находится в газе?

210. Определите количество вещества ν водорода, заполняющего сосуд объемом V = 3л, если концентрация молекул газа в сосуде n = 2·10¹⁸м^-3.

211. Два сосуда одинакового объема содержат кислород. В одном сосуде давление P₁ = 2МПа, температура T₁ = 800К, в другом Р₂ = 2,5МПа, T₂ = 200К. Сосуды соединили трубкой и охладили находящийся в них кислород до температуры Т = 200К. Определите установившееся в сосудах давление Р.

212. Азот находится в баллоне при температуре Т = 400К. На сколько изменится плотность ρ азота при изменении давления на ΔР = 2МПа и неизменной температуре Т = Const.

213. Определите относительную молекулярную массу М газа, если при температуре Т = 154К и давлении Р = 2,8МПа он имеет плотность ρ = 6,1кг/м³.

214. Во сколько раз изменится плотность ρ азота при увеличении давления Р₁ = 2МПа до давления P₂ = 3,6МПа при постоянной температуре.

215. В сосуде вместимостью V = 40л находится кислород при температуре Т = 300К. Когда часть газа израсходовали, давление в баллоне понизилось на ΔР = 100кПа. Определите массу m израсходованного кислорода. Процесс считать изотермическим.

216. На сколько изменится плотность ρ водяного пара при увеличении давления Р₁ = 2МПа до давления Р₂ = 4,5МПа при неизменной температуре Т=250К.

217. В сосуде емкостью 50л находится азот при температуре 17°С. Вследствие утечки газа давление уменьшилось на 80кПа. Определите массу газа, вышедшего из баллона. Температуру считать неизменной.

218. Определите массу газа в баллоне емкостью 90л при температуре 295К и давлении 5·10⁵Па, если его плотность при нормальных условиях - 1,3кг/м³.

219. Баллон объемом V = 20л заполнен при температуре Т = 400К. Когда часть газа израсходовали, давление в баллоне понизилось на ΔР = 200кПа. Определите массу m израсходованного азота. Процесс считать изотермическим.

220. В баллоне объемом V = 15л находится аргон при давлении Р₁= 600кПа и температуре Т₁ = 300К. Когда из баллона было взято некоторое количество газа, давление в баллоне понизилось до Р₂ = 400кПа, а температура установилась Т₂ = 260К. Определите массу m аргона, взятого из баллона.

221. Давление газа Р = 1мПа; концентрация молекул n = 10¹⁰ см^-3. Найдите среднюю кинетическую энергию <ω_пост> поступательного движения одной молекулы и температуру Т газа.

222. Определите суммарную кинетическую энергию Е_к поступательного движения всех молекул газа, находящихся в сосуде объемом V = 3л под давлением Р = 540кПа.

223. Найдите полную кинетическую энергию, а также кинетическую энергию вращательного движения одной молекулы аммиака NH₃ при температуре t=27°С.

224. Молярная внутренняя энергия U_m некоторого двухатомного газа равна 6,02кДж/моль. Определите среднюю кинетическую энергию <ω_вращ> вращательного движения одной молекулы этого газа.

225. Определите среднюю кинетическую энергию <ω_пост> поступательного движения и <ω_вращ> вращательного движения молекулы азота при температуре Т = 1кК. Определите также полную кинетическую энергию молекулы при тех же условиях.

226. Определите среднюю квадратичную скорость <v_кв> молекулы газа, заключенного в сосуд объемом V = 2л под давлением Р = 200кПа. Масса газа m= 0,3г.

227. Чему равна полная кинетическая энергия Е_к, а также кинетическая энергия вращательного движения <Ω_вращ> молекул, содержащихся в 2кг кислорода при температуре 340К?

228. Водород находится при температуре Т = 30К. Найдите среднюю кинетическую энергию <ω_вращ> вращательного движения одной молекулы, а также суммарную кинетическую энергию Е_к всех молекул этого газа; количество вещества водорода ν = 0,5моль.

229. При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул азота равна средней арифметической скорости молекул водорода, находящихся при температуре 400К?

230. Определите кинетическую энергию <ω₁>, приходящуюся в среднем на одну степень свободы молекулы азота при температуре Т= 1000К, а также кинетическую энергию <ω_пост> поступательного движения, <ω_вращ> вращательного движения и полную кинетическую энергию молекулы.

231. В сосуде объемом V = 150л находится идеальный газ при температуре Т = 350К и давлении Р = 0,2МПа. Найдите теплоемкость С_V газа, если показатель адиабаты γ = 1,4.

232. Определите теплоемкость С_V двухатомного газа, который при температуре Т = 350К и давлении Р = 0,4МПа занимает объем V = 3л.

233. Определите показатель адиабаты γ идеального газа, который при температуре Т = 350К и давлении Р = 0,4МПа занимает объем V = 300л и имеет теплоемкость С_V = 857Дж/К.

234. Определите число степеней свободы молекулы газа, если его молярная теплоемкость с_Р = 29,05·10³Дж/(кмoльּK).

235. В сосуде вместимостью V = 6л находится при нормальных условиях двухатомный газ. Определите теплоемкость этого газа при постоянном объеме С_V.

236. Определите молярные теплоемкости газа, если его удельные теплоемкости при постоянном объеме и давлении равны с_Vуд = 10,4кДж/(кг·К) и с_Pуд = 14,6кДж/(кг·К).

237. Найдите удельные теплоемкости и показатель адиабаты одноатомного газа, зная, что его молярная масса μ = 20·10 ^–3 кг/моль.

238. Вычислите удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса μ = 4·10^-3 кг/моль и отношение теплоемкостей Ср/С_V= 1,67.

239. Трехатомный газ под давлением Р = 240кПа и температуре t = 20°С занимает объем V = 10л. Определите теплоемкость Ср этого газа при постоянном давлении.

240. Одноатомный газ при нормальных условиях занимает объем V = 5л. Вычислите теплоемкость С_V этого газа при постоянном объеме.

241. Кислород массой т = 200г занимает объем V₁ = 100л и находится под давлением P₁ = 200кПа. При нагревании газ расширяется при постоянном давлении до объема V₂ = 300л, а затем его давление возросло до P₃ = 500кПа при неизменном объеме. Найдите изменение внутренней энергии ΔU газа, совершенную им работу А и теплоту Q, переданную газу. Постройте график процесса.

242. Азот нагрелся при постоянном давлении, причем ему была сообщена теплота Q = 21кДж. Какую работу А совершил при этом газ? Каково было изменение ΔU внутренней энергии?

243. Объем водорода при изотермическом расширении (Т = 300К) увеличился в n = 3 раза. Определить работу А, совершенную газом, и теплоту Q, полученную им при этом. Масса m водорода равна 200г.

244. Кислород, занимавший объем Vi = 1л при давлении Pi = 1,2МПа, адиабатически расширился до объема V₂ = 10л. Определите работу расширения газа.

245. Водород массой m = 40г, имевший температуру Т = 300К, адиабатически расширился, увеличив объем в n₁ = 3 раза. Затем при изотермическом сжатии объем газа уменьшился в n₂ = 2 раза. Определите полную работу А и конечную температуру Т газа.

246. Кислород занимает объем 2л при давлении 0,2МПа, а при давлении 1МПа та же масса газа занимает объем 5л. Определите количество теплоты, сообщенное газу в процессе перехода из первого состояния во второе, изменение внутренней энергии и совершенную газом работу, если процесс происходит: 1) сначала изохорно, затем изобарно; 2) сначала изобарно, затем изохорно. Объясните совпадение и различие ответов.

247. Азот массой m = 0,1кг был изобарически нагрет от температуры Т₁=200К до температуры Т₂ = 400К. Определите работу А, совершенную газом, полученную им теплоту Q и изменение ΔU внутренней энергии азота.

248. 2кг азота охлаждают при постоянном давлении от 400К до 300К. Определите изменение внутренней энергии, работу и количество выделенной теплоты.

249. Кислород массой m = 250г, имевший температуру Т₁=200К, был адиабатически сжат. При этом была совершена работа А = 25кДж. Определите конечную температуру Т₂ газа.

250. Азот (N₂), занимавший при давлении Р₁ = 10⁵Па, объем V₁ = 10л, расширяется вдвое. Начертите графики процессов в координатах Р, V и определите конечное давление и работу, совершенную газом при следующих процессах: а) изобарном; б) изотермическом; в) адиабатном.

251. При изотермическом сжатии давление азота массой m = 2кг было увеличено от Р₁ = 50кПа до P₂ = 0,5МПа. Определите изменение энтропии газа.

252. Найдите изменение энтропии ΔS и количество теплоты Q, переданное азоту массой m = 4г, находящемуся при нормальных условиях. В результате изобарического расширения объем газа изменяется от V₁ = 5л до V₂ = 9л.

253. Кислород массой m = 2кг увеличил свой объем один раз - изотермически, другой - адиабатически. Каково будет изменение энтропии в этих двух случаях, если n = V₂/V₁ = 5?

254. Водород массой m = 1г находится при нормальных условиях. При изохорическом нагревании давление Р газа увеличилось в два раза. Определите изменение энтропии и переданное ему количество теплоты.

255. Водород массой m = 100г был изобарически нагрет так, что объем его увеличился в n раз, затем водород был изохорически охлажден так, что давление его уменьшилось в n раз. Найдите изменение энтропии, если n = 3.

256. Азот массой m = 0,1кг был изобарно нагрет от температуры T₁ = 200К до температуры Т₂ = 400К. Найдите изменение ΔS энтропии и работу А, совершенную газом.

257. Объем водорода при изотермическом расширении при температуре Т=300К увеличился в n = 3 раза. Определите работу А, совершенную газом, теплоту Q, полученную при этом, и изменение ΔS энтропии. Масса m водорода равна 200г.

258. Найдите изменение ΔS энтропии и количество теплоты Q, которое надо сообщить кислороду, находящемуся в баллоне емкостью V = 50л при нормальных условиях, если при изохорном нагревании давление газа. повысилось на ΔР = 0,5МПа.

259. Смешано m₁ = 5кг воды при температуре Т₁ = 280К с m₂ = 8кг воды при температуре T₂ = 350К. Найдите: 1) температуру смеси; 2) изменение ΔS энтропии, происходящее при смешивании. Удельная теплоемкость воды Суд=4,2кДж/ (кг·К).

260. Кусок льда массой m = 200г, взятый при температуре t₁ = -10°С, был нагрет до t₂ = 0°С и расплавлен, после чего образовавшаяся вода была нагрета до температуры t₃ = 10°C. Определите изменение ΔS энтропии льда. Удельная теплоемкость льда с_л =2,1кДж/(кг·К), воды с_в = 4,2·10³Дж/(кг·K), удельная теплота плавления льда λ = 3,36·10⁵Дж/кг.

261. Определите работу А₂ изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, КПД которого η = 0,4, если работа изотермического расширения равна А₁ = 8Дж.

262. Один киломоль идеального двухатомного газа совершает замкнутый цикл, состоящий из двух изобар и двух изохор. Максимальное и минимальное давление - 1,6МПа и 1,2МПа. Максимальный и минимальный объем 3м³ и 2м³. Определите: 1) теплоту Q₁, полученную от нагревателя; 2) теплоту Q₂, переданную охладителю; 3) работу А, совершаемую газом за один цикл; 4) КПД цикла.

263. Газ, совершающий цикл Карно, отдал охладителю теплоту Q₂=14кДж. Определите температуру T₁ нагревателя, если при температуре охладителя Т₂=280К работа цикла А = 6кДж.

264. При давлении 10⁵Па 0,2моля двухатомного газа занимает объем 10л. Газ изобарно сжимают до объема 4л, затем сжимают адиабатно, после чего газ изотермически расширяется до начального объема и давления. Найдите: 1) работу, совершенную газом за один цикл; 2) количество теплоты, полученное газом от нагревателя; 3) теплоту, отданную газом холодильнику; 4) КПД цикла.

265. Газ, совершающий цикл Карно, отдал охладителю 67% теплоты, полученной от нагревателя. Определите температуру Т₂ охладителя, если температура нагревателя T₁= 430К.

266. Идеальная тепловая машина совершает обратимый цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар. В процессе цикла максимальное давление и объем газа в два раза больше минимального. Определите КПД цикла для одноатомного и двухатомного газа.

267. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Температура Т₁ нагревателя равна 500К, температура охладителя Т₂ ⁼ 280К. Определите КПД цикла, а также работу А₁, совершенную рабочим веществом при изотермическом расширении, если при изотермическом сжатии совершена работа А₂ = 70Дж.

268. Тепловая машина с двумя молями двухатомного газа совершает цикл, состоящий из изохоры, изотермы и изобары, максимальный объем газа в 3 раза больше минимального, изотермический процесс протекает при температуре 450К. Найдите КПД цикла и работу, совершаемую за один цикл.

269. Идеальный двухатомный газ совершает цикл, состоящий из двух изотерм и двух изохор, причем наибольшая температура газа 500К, а наименьшая - 300К, наибольший объем 12л, а наименьший - 3л. Найдите КПД цикла.

270. Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от нагревателя теплоту Q₁ = 4,38кДж и совершил работу А = 2,4кДж. Определите температуру нагревателя, если температура охладителя Т₂ = 273К.