2. Молекулярная физика и термодинамика

Контрольная работа № 2

Таблица вариантов

Вариант №	Задача №
1	1	5	10	15	20
2	2	6	11	16	19
3	3	7	12	17	18
4	4	8	13	14	16
5	5	9	14	16	20
6	1	4	15	17	18
7	2	5	10	15	19
8	3	6	11	14	20
9	4	7	12	13	19
10	5	8	13	16	18
11	1	6	10	15	20
12	2	5	11	17	19
13	3	9	12	14	17
14	4	8	13	16	18
15	5	9	14	15	20

1. Сколько молекул содержится в 1 см³ воды? (N_a=6,02•10²³ моль^-1).

2. Оцените объем V₁ одной молекулы воды. (N_a=6,02•10²³ моль^-1).

3. Определите плотность ρ воздуха при нормальных условиях. (R=8,31 Дж/(моль•К); молярная масса воздуха µ=0,029 кг/моль).

4. В сосуде объемом V=15 л содержится N=1,8•10²⁴ молекул газа при температуре Т=300 К. Определить давление Р газа, считая его идеальным. (R=8,31 Дж/(моль•К); N_a=6,02•10²³ моль^-1).

5. В сосуде объемом V=15 л содержится N=1,8•10²⁴ молекул газа при температуре Т=300 К. Определить давление Р газа, считая его идеальным. (R=8,31 Дж/(моль•К) ; N_a=6,02•10²³ моль^-1).

6. В сосуде вместимостью V=1л находится кислород массой m=1 г. Определить концентрацию n молекул кислорода в сосуде. (R=8,31 Дж/(моль•К); k= 1,38•10^-23 Дж/К).

7. Найти среднюю кинетическую энергию <ɛ_вр> одной молекулы кислорода при температуре Т=286 К, а также кинетическую энергию W_вр вращательного движения молекул этого газа, если его масса m=4 г. (N_a=6,02•10²³ моль^-1; k=1,38•10^-23 Дж/К).

8. Сколько N молекул водорода находится в сосуде емкостью V=2 л, если средняя квадратичная скорость движения молекул <V_кв>=500 м/с, а давление на стенки Р=10⁴ Па? (N_a=6,02•10²³ моль^-1).

9. Сколько N молекул водорода находится в сосуде емкостью V=2 л, если средняя квадратичная скорость движения молекул <V_кв>=500 м/с, а давление на стенки Р=10⁴ Па? (N_a=6,02•10²³ моль^-1).

10. В баллоне объемом V=10 л находится гелий под давлением Р₁=1 МПа при температуре Т₁=300 К. После того как из баллона было взято m=10 г гелия, температура в баллоне понизилась до Т₂=290 К. Определить давление гелия, оставшегося в баллоне. (R=8,31 Дж/(моль•К)).

11. Определить коэффициент теплопроводности λ азота, если коэффициент динамической вязкости η для него при тех же условиях равен 10 мкПа•с. (R=8,31 Дж/(моль•К)).

12. Сколько теплоты Q поглощают m=200 г водорода, нагреваясь от Т₁=0⁰С до Т₂=100⁰С при постоянном давлении? Каков прирост внутренней энергии ΔU газа? Какую работу А совершает газ? (R=8,31 Дж/ (моль•К)).

13. Азот массой m=280 г расширяется в результате изобарного процесса при давлении Р=1 МПа. Определить: 1) работу А расширения; 2) конечный объем V₂ газа, если на расширение затрачена теплота Q=5 кДж, а начальная температура азота Т₁=290 К. (R=8,31 Дж/(моль•К).

14. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу А=1,5•10⁵ Дж. Температура нагревателя Т₁=400 К, температура холодильника Т₂=260 К. Найти КПД η машины, количество теплоты Q₁, получаемое машиной за один цикл от нагревателя, и количество теплоты Q₂, отдаваемое за один цикл холодильнику.

15. Найти приращение энтропии ΔS воды массой m=0,1 кг при нагревании её от температуры Т₁=0⁰С до температуры Т₂=100⁰С и последующем превращении её в пар. Удельная теплоемкость воды с=4200 Дж/(кг•К), удельная теплота испарения r=2260 к Дж/кг.

16. В сосуде емкостью V=10 л находится m=360 г водяного пара при температуре Т=470 К. Вычислить давление Р пара на стенки сосуда. Какую часть объема V cоставляет собственный объем Vʹ молекул пара? Какую часть давления Р составляет внутреннее давление Рʹ? (а=55•10^-4 Н•м⁴/моль²; b=0,3•10^-4 Н•м³/моль; R=8,31 Дж/(моль•К)).

17. Зная постоянные Ван-дер-Ваальса а=1,36•10⁵ Н•м⁴/кмоль² и b=0,0322 м³/кмоль, определить значение критической температуры Т_кр и критического давления Р_кр аргона. (R=8,31 Дж/(моль•К).

18. Капилляр, имеющий внутренний радиус r=0,5 мм, опущен в жидкость. Определить массу m жидкости, поднявшейся в капилляре, если её поверхностное натяжение равно σ=60 мН/м.

19. Определить плотность водяных паров в критическом состоянии ( ^-3 кг/моль; b = 3,04•10^-5 м³/моль).

20. Найти добавочное давление р внутри мыльного пузыря диаметром d = 5 мм? ( ^-3 Н/м).