Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.

Вариант 1

1. Найдите среднюю квадратичную скорость молекул воздуха при температуре t = 17°С. Молярная масса воздуха  = 0,029 кг/моль.

2. В баллоне объемом V = 10 л находится гелий под давлением р₁ = 1 Мпа при температуре Т₁ = 300 К. После того, как из баллона был израсходован гелий массой m = 10 г, температура в баллоне понизилась до Т₂ = 290 К. Определите давление р₂ гелия, оставшегося в баллоне.

3. Вычислите удельные теплоемкости с_V и с_P газов: 1) гелия; 2) водорода; 3) углекислого газа.

4. Воздух, занимающий объем V₁ = 1 л при давлении р₁ = 0,8 Мпа, изотермически расширился до V₂ = 10 л. Определите работу, совершенную газом.

5. Азот массой m = 5 кг, нагретый на Т = 150 К, сохранил неизменный объем V. Найдите: 1) количество теплоты Q, сообщенное газу; 2) изменение U внутренней энергии; 3) совершенную газом работу.

6. Определите работу адиабатного расширения водорода массой m = 4 г, если температура газа понизилась на ΔТ = 10 К.

7. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, за цикл получает от нагревателя количество теплоты Q_Н = 2,512 кДж. Температура нагревателя Т_Н = 400 К, температура холодильника Т_Х = 300 К. Найдите работу А, совершаемую машиной за одни цикл, и количество теплоты Q_Х, отдаваемое за один цикл холодильнику.

8. Вычислите изменение энтропии 1 л воды при нагревании ее от 0 до 100°С.

9. Барометр в кабине летящего вертолета показывает давление р = 90 кПа. На какой высоте h летит вертолет, если на взлетной площадке барометр показал давление р₀ = 100 кПа? Считать, что температура Т воздуха равна 290 К и не меняется с высотой.

10. Определите наиболее вероятную скорость молекул газа, плотность которого при давлении 40 кПа составляет 0,35 кг/м³.

Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.

Вариант 2

1. В сосуде объемом V = 2 л находится масса m = 10 г кислорода при давлении р = 90,6 кПа. Найдите среднюю квадратичную скорость молекул газа, число молекул, находящихся в сосуде и плотность газа.

2. В баллоне емкостью V = 2,0 л находится аргон под давлением р₁ = 800 кПа и при температуре Т₁ = 325 К. Когда из баллона было взято некоторое количество аргона, давление в баллоне понизилось до р₂ = 600 кПа, а температура установилась Т₂ = 300 К. Определите массу аргона, взятого из баллона.

3. Найдите отношение удельных теплоемкостей с_P/с_V для кислорода.

4. Какая работа совершается при изотермическом расширении водорода массой m = 5 г, взятого при температуре Т = 290 К, если объем газа увеличивается в 3 раза?

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

6. Кислород, занимавший объем V₁ = 1 л под давлением р₁ = 1,2 Мпа, адиабатно расширился до объема V₂ = 10 л. Определите работу расширения газа.

7. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 2,94 кДж и отдает за один цикл холодильнику количество теплоты Q_Х = 13,4 кДж. Найдите к.п.д. цикла.

8. Нагретый докрасна кусок железа массой 2 кг при температуре Т₁ = 880 К бросают в большое озеро, температура в котором Т₂ = 280 К. Определите изменение энтропии куска железа.

9. На какой высоте h над поверхностью Земли атмосферное давление вдвое меньше, чем на ее поверхности? Считать, что температура Т воздуха равна 290 К и не меняется с высотой.

10. Определите наиболее вероятную скорость молекул азота при 27°С.

Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.