Вариант 19

1. Какой энергией теплового движения обладают молекулы двухатомного газа, занимающие объем 10 см³ при давлении 40 мм.рт.ст и при температуре 27°С ?

2. Сосуд разрывается, если в нем находится 4 г гелия (μ= 4·10^-3 кг/моль) при температуре 327°С. При какой минимальной температуре сосуд разорвется, если в нем находится 35 г азота (μ=28·10^-3 кг/моль)?

3. В закрытом сосуде объемом V = 2 л находится азот, плотность которого ρ = 1,4 кг/м³. Какое количество теплоты надо сообщить азоту, чтобы нагреть его на ΔТ = 100 К?

4. Газ совершает круговой цикл 1-2-3-4-1. Какую работу он при этом совершил?

5. 7 г углекислого газа было нагрето на 10°С в условиях свободного расширения. Найдите работу расширения газа и изменение его внутренней энергии.

6. Моль кислорода, взятый при температуре 300 К сначала изобарно расширяют, увеличивая объем в 1,5 раза, а затем адиабатически сжимают до прежнего объема. Определите конечную температуру газа.

7. Совершая замкнутый процесс, газ получил от нагревателя количество теплоты Q_Н = 4 кДж. Определите работу А газа при протекании цикла, если его термический к.п.д.  = 0,1.

8. При нагревании ν = 2 моль двухатомного идеального газа его термодинамическая температура увеличилась в 2 раза. Определите изменение энтропии, если нагревание происходит изохорно.

9. Метеостанция расположена на высоте h = 1200 м над уровнем моря. Найдите давление воздуха на этой высоте. Температуру воздуха считайте постоянной и равной 8°С. Молярная масса воздуха μ = 0,029 кг/моль. Давление воздуха на уровне моря р₀ = 100 кПа.

10. Определите наиболее вероятную скорость молекул гелия при 0°С.

Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.

Вариант 20

1. Масса молекулы водорода равна 3,310^-27 кг. Считая водород идеальным газом, вычислите его давление на стенки сосуда при концентрации 10²⁵ м^-3 и средней квадратичной скорости молекул 700 м/с.

2. При температуре 27°С в сосуде емкостью 5 л содержится азот (μ = 28 г/моль) под давлением 10⁵ Па. Сосуд соединили с другим пустым сосудом, вместимость которого 3 л. Определите плотность газа в сосудах.

3. Масса m = 10 г азота находится в закрытом сосуде при температуре 7°С. Какое количество теплоты надо сообщить азоту, чтобы вдвое увеличить его температуру?

4. В канале ствола гаубицы калибра 120 мм среднее давление пороховых газов 20 кН/см². Какова при выстреле работа пороховых газов в канале ствола, если длина ствола равна 20 калибрам?

5. При нагревании m = 1 кг идеального газа на ΔТ = 1 К при постоянном давлении требуется Q_р = 909 Дж тепла, а при нагревании при постоянном объеме Q_V = 649 Дж. Какой это газ?

6. Один и тот же одноатомный газ сжимают, уменьшая объем в 2 раза: первый раз изобарно, второй раз изотермически, третий раз адиабатически. Начальные параметры состояния газа всякий раз одинаковы: р = 100 кПа, V = 10 л, Т = 300 К. В каком случае конечная температура газа будет наименьшей? Найдите эту температуру.

7. Идеальная тепловая машина имеет полезную мощность 73,5 кВт и работает в температурном интервале от 273 до 373 К. Найдите: 1) энергию, получаемую машиной от нагревателя за 1 час; 2) энергию, отдаваемую холодильнику за 1 час.

8. Кусок льда массой m = 200 г, взятый при температуре t₁ = - 10⁰С, был нагрет до температуры t₂ = 0⁰С и расплавлен. Определите изменение энтропии в ходе указанных процессов.

9. На какой высоте h давление воздуха составляет 45% от давления на уровне моря ? Температуру воздуха считать постоянной и равной 0⁰С.

10. Можно ли считать вакуум с давлением р = 100 мкПа высоким, если он создан в колбе диаметром d = 29 см, содержащей азот при температуре Т = 280 К? (Вакуум считается высоким, если средняя длина свободного пробега намного больше размеров сосуда).

Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.