Явления переноса

1.4. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул азота равна 1 мм, если при нормальном давлении она равна 6·10^–6см ?

2.4. Найти среднюю длину свободного пробега молекулы водорода при давлении 0,001 мм рт.ст. и температуре –173 С.

3.4. Кислород находится при нормальных условиях. Определить коэффициент теплопроводности кислорода, если эффективный диаметр его молекул равен 0,36 нм.

4.4. Азот находится под давлением 100 кПа при температуре 290 К. Определить коэффициенты диффузии и внутреннего трения. Эффективный диаметр молекулы равен 0,38 нм.

5.4. Коэффициенты диффузии и внутреннего трения водорода при некоторых условиях равны соответственно D = 1,42 cм²/с и η = 8,5 мкПа·с. Найти число молекул водорода в 1 м³ при этих условиях.

6.4. Средняя длина свободного пробега молекулы водорода при нормальных условиях 1,12·10^–7 м; для азота при тех же условиях она составляет 6·10^–8м. Определить число столкновений за секунду каждой молекулы с другими для водорода и азота.

7.4. Определить концентрацию молекул кислорода, если они при средней скорости 400 м/с испытывают в среднем 8·10⁹ столкновений в секунду. Эффективный диаметр молекулы кислорода 3·10^–10 м.

8.4. Определить коэффициент теплопроводности азота, если коэффициент вязкости для него при тех же условиях равен 10 мкПа·с.

9.4. Найти диаметр молекулы кислорода, если известно, что для кислорода коэффициент внутреннего трения при 0 С равен 18,8 мкПа·с.

10.4. При каком давлении отношение вязкости некоторого газа к коэффициенту его диффузии равно 0,3 кг/м³, а средняя квадратичная скорость его молекул равна 632 м/с.

11.4. Оценить среднюю длину свободного пробега и коэффициент диффузии ионов в водородной плазме. Температура плазмы 10⁷ К, число ионов в 1см³ плазмы равно 10¹⁵. При указанной температуре эффективное сечение иона водорода считать равным 4·10^–20 см².

12.4. Средняя длина свободного пробега атомов гелия при нормальных условиях равна 180 нм. Определить коэффициент диффузии гелия.

13.4. Определить плотность разреженного водорода, если средняя длина свободного пробега молекул равна 1см.

14.4. Коэффициент теплопроводности кислорода (О₂) при температуре 100 С равен 3,25·10^–2 Вт/(м·К). Вычислить коэффициент вязкости кислорода при этой температуре.

15.4. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул водорода равна 2,5 см? Температура 70 С.

16.4. Найти среднюю продолжительность <t> свободного пробега молекул кислорода при температуре 250 К и давлении 100 Па.

17.4. Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота при условии, что его вязкость равна 17 мкПа·с.

18.4. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул азота равна 1 м, если температура газа равна 300 К?

19.4. Найти коэффициент теплопроводности воздуха при температуре 10 С и давлении 0,1 МПа. Эффективный диаметр молекулы воздуха равен 0,3 нм.

20.4. Найти коэффициент диффузии кислорода при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода равен 0,36 нм.

Первый закон термодинамики

1.5. При нагревании газа его внутренняя энергия увеличилась от 300 до 700 Дж. Какая работа была совершена газом, если на его нагревание было затрачено 1000 Дж теплоты?

2.5. При изохорном нагревании газа его внутренняя энергия увеличилась от 200 до 300 Дж. Какое количество теплоты было затрачено на нагревание газа?

3.5. Водород массой 82 г был нагрет на 100 К при постоянном давлении. Сколько теплоты поглотил при этом газ?

4.5.  Для некоторого газа удельные теплоемкости оказались: с_р = 7,246 кДж/(кгК) и с_v = 4,348 кДж/(кгК). Чему равна масса одного киломоля этого газа?

5.5. В закрытом сосуде объёмом 28 л находится азот при нормальных условиях. Какое количества теплоты необходимо сообщить, чтобы нагреть его на 50 °С.?

6.5. Какая доля теплоты, подводимой к идеальному газу, расходуется на увеличение внутренней энергии газа? Газ одноатомный, процесс изобарический.

7.5. Какое количество тепла надо сообщить 2 кг кислорода, чтобы нагреть его на 30 С при постоянном давлении?

8.5. Найти удельную теплоемкость при постоянном объеме для газовой смеси, масса киломоля которой равна 31 кг, а отношение удельных теплоемкостей (с_р/с_v) = 1,63.

9.5. Вычислить величину отношения удельных теплоемкостей для газовой смеси, состоящей из 3 кмоль кислорода и 2 кмоль углекислого газа. Газы считать идеальными.

10.5. В закрытом сосуде объемом 30 л находятся равные массы аргона и азота при нормальных условиях. Какое количество тепла нужно сообщить этой газовой смеси, чтобы нагреть ее на 50 С?

11.5. При изобарическом нагревании от 0 до 100 С моль идеального газа поглощает 3,35 кДж тепла. Определить отношение теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме.

12.5. В сосуде ёмкостью 10 л находится кислород под давлением до 1 атм. Стенки сосуда могут выдержать давление до 10 атм. Какое максимальное количество тепла можно сообщить газу ?

13.5. Один моль кислорода нагревается при постоянном объёме от температуры 0 С. Какое количество теплоты необходимо сообщить кислороду, чтобы его давление увеличилось в три раза? Удельная теплоёмкость кислорода при постоянном объёме равна 657 Дж/(кгК) , его молярная масса 0,032 кг/моль.

14.5. Воздух массой 5 г нагревается при постоянном давлении от температуры 290 К. Какое количество теплоты необходимо сообщить воздуху, чтобы его объём увеличился в два раза?

15.5. Некоторое количество идеального одноатомного газа изохорно нагрели, сообщив ему 150 Дж теплоты. Затем газ изобарно охладили до первоначальной температуры. Сколько теплоты было отобрано у газа при изобарном охлаждении?

16.5. Какое количество теплоты надо сообщить при постоянном объеме 2 моль идеального одноатомного газа, чтобы увеличить его температуру на 10 К?

17.5. Расширяясь, водород совершил работу, равную 4189 Дж. Какое количество теплоты было подведено к газу, если газ расширялся изобарически? Изотермически?

18.5. Для повышения температуры газа с массой 20 кг и молярной массой 0,028 кг/моль на 50 градусов при постоянном давлении необходимо затратить количество теплоты 0,5 МДж. Какое количество теплоты следует отнять от этого газа при постоянном объёме, чтобы его температура понизилась на 50 градусов?

19.5. Три киломоля многоатомного газа нагреваются на 27 С в условиях свободного расширения в вакуум. Найти количество тепла, сообщенного газу.

20.5. Чему равна удельная теплоемкость при постоянном объеме некоторого двухатомного газа, если плотность этого газа при нормальных условиях равна 6,831 кг/м³?