Вариант 3
1. Масса m = 1 кг двухатомного газа находится под давлением р = 80 кПа и имеет плотность = 4 кг/м3. Найдите энергию теплового движения w молекул газа при этих условиях.
2. Баллон емкостью V = 40 л заполнен азотом, температура которого Т = 300 К. Когда часть азота израсходовали, давление в баллоне понизилось на р = 400 кПа. Определите массу m израсходованного азота. Процесс считать изотермическим.
3. Плотность двухатомного газа при нормальных условиях = 1,43 кг/м3. Найдите удельные теплоемкости сР и сV этого газа.
4. Газ, занимавший объем V1 = 12 л под давлением 100 кПа, был изобарно нагрет от температуры Т1 = 300 К до температуры Т2 = 400 К. Определите работу расширения газа.
5. При изохорическом нагревании кислорода объемом V = 50 л давление газа изменилось на р = 0,5 МПа. Найдите количество теплоты Q, сообщенное газу.
6. Азот массой m = 1 кг занимает при температуре Т1 = 300 К объем V1 = 0,5 м3. В результате адиабатного сжатия давление газа увеличилось в 3 раза. Определите конечный объем газа.
7. В идеальном тепловом двигателе абсолютная температура нагревателя в 3 раза выше, чем температура холодильника. Нагреватель передал газу 60 кДж теплоты. Какую работу совершил газ?
8. В теплоизолированный сосуд, содержащий 2 кг льда при температуре 0°С, залили 1 кг воды 100°С. Определите равновесную температуру системы и изменение энтропии системы в результате теплообмена. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
9. На какой высоте давление воздуха составляет 60% от давления на уровне моря? Считать, что температура воздуха равна 10°С и не меняется с высотой.
10. При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул кислорода больше их наиболее вероятной скорости на 100 м/с?
Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.
Вариант 4
1. Плотность некоторого газа = 0,082 кг/м3 при давлении р = 100 кПа и температуре t = 17°С. Найдите среднюю квадратичную скорость молекул газа. Какова молярная масса этого газа?
2. Под каким давлением находится углекислый газ в баллоне огнетушителя емкостью 2 дм3, если баллон имел массу 4,2 кг, а после заполнения 5,6 кг? Температура баллона 37°С. Масса моля углекислого газа 44 г.
3. Каковы удельные теплоемкости сР и сV смеси газов, содержащей кислород массой m1 = 10 г и азот массой m2 = 20 г?
4. Кислород, занимающий при давлении р1 = 1 Мпа объем V1 = 5 л, изотермически расширяется в n = 3 раза. Определите работу, совершенную газом.
5. Кислород при неизменном давлении р = 80 кПа нагревается. Его объем увеличивается от V1 = 1 м3 до V2 = 3 м3. Определите: 1) изменение U внутренней энергии кислорода; 2) работу А, совершенную им при расширении; 3) количество теплоты Q, сообщенное газу.
6. Азот массой m = 1 кг занимает при температуре Т1 = 300 К объем V1 = 0,5 м3. В результате адиабатного сжатия давление газа увеличилось в 3 раза. Определите конечную температуру газа.
7. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. При этом 80% количества теплоты, получаемого от нагревателя, передается холодильнику. Машина получает от нагревателя количество теплоты QН = 6,28 к.Дж. Найдите к.п.д. цикла и работу А, совершаемую за один цикл.
8. Объем V1 = 1 м3 воздуха, находящегося при температуре t1 = 0°С и давлении р1 = 100 кПа, изотермически расширяется в 2 раза. Найдите изменение ΔS энтропии при этом процессе.
9. Каково давление воздуха в шахте на глубине 1 км, если считать, что температура по всей высоте постоянная и равна 22°С, а ускорение свободного падения не зависит от высоты? Давление воздуха у поверхности Земли примите равным р0.
10. Найдите среднюю длину свободного пробега молекул водорода при давлении р = 0,1 Па и температуре Т = 100 К.
Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.