МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА
Основы молекулярно-кинетической теории
ЗАДАЧИ
2.1. Имеется поток молекул массой m, летящих с одинаковой по модулю и направлению скоростью u. Плотность молекул в потоке n. Найти :
a) число n ударов молекул за секунду о единицу поверхности плоской стенки, нормаль к которой образует угол a с направлением ;
б) давление p потока молекул на стенку. Считать, что молекулы отражаются стенкой зеркально и без потери энергии.
( a) n=nucos(a) б) p=2nmu2cos2(a) ).
2.2. Определить кинетическую энергию Wkp поступательного движения всех молекул газа, находящегося в сосуде объёмом V=5 л под давлением р=500 кПа. Определить молярные теплоёмкости и этого газа, если считать, что полная кинетическая энергия молекул этого газа в 1,666 раз превышает Wkp.
(Wkp=3,75 кДж; Cр=29 Дж/; Сv=21 Дж/).
2.3. Каково давление смеси газов в колбе объемом 2,5 л, если в ней находится 1015 молекул кислорода, 4×1015 молекул азота и 3,3×10-7 г аргона? Температура смеси t=150 °С. Найти молярную массу смеси газа.
(P=23,7×10-3Па; m=34,5×10-3кг/моль).
2.4. В рассматриваемом интервале температур теплоемкость некоторого тела определяется функцией С=10+2×10-2Т+3×10-5Т2 (Дж/К). Определить количество теплоты Q, получаемое телом при нагревании от Т1=300 К до Т2=400 К.
2.5. Некоторый газ при нормальных условиях имеет плотность r=0,089 кг/м3. Определить его удельные теплоемкости и . Определить изменение внутренней энергии DU этого газа при изобарическом увеличении его плотности в два раза.
(=14,5×103Дж/кг×К; =10,4×103Дж/кг×К).
Элементы статистической физики, распределения
ЗАДАЧИ
2.6. На рисунке приведен график функции распределения вероятности значения некоторой величины x. Найти константу А, при которой функция оказывается нормированной. Вычислить среднее значение x и x2.
(А=1/2a, <x>=0, <x2>=a2/3).
2.7. Азот находится в равновесном состоянии при Т=421 К. Определить относительное число DN/N молекул, скорости которых заключены в пределах от 499,9 до 500,1 м/с.
(DN/N=3,32×10-4).
2.8. Имеется N частиц, энергия которых может принимать лишь два значения: Е1 и Е2. Частицы находятся в равновесном состоянии при температуре Т. Чему равна суммарная энергия Е всех частиц в этом состоянии?
(Е=).
2.9. Пылинки, взвешенные в воздухе, имеют массу m=г. Во сколько раз уменьшится их концентрация n при увеличении высоты на Dh=10 м? Температура воздуха Т=300 К.
(В e23.6 раз).
2.10. В кабине вертолета барометр показывает давление p=9×104 Па. На какой высоте находится вертолет, если на взлетной площадке барометр показывал p0=105 Па? Считать, что температура воздуха Т=290 К не изменяется с высотой. (h=890 м).
2.11. На какой высоте давление воздуха составляет 60 % от давления на уровне моря? Температуру воздуха считать постоянной и равной 0 ° С.
(h=4.07*103 м).
Физическая кинетика.
ЗАДАЧИ
2.12. Найти среднюю длину свободного пробега <l> молекулы азота в сосуде объёмом V=5 л. Масса газа m=0,5 г. Во сколько раз необходимо изобарически изменить температуру газа, чтобы длина свободного пробега молекулы уменьшилась в 2 раза?
(<l>=1,2×10-6 м; T2/T1=0,5).
2.13. Какой наибольшей скорости может достичь дождевая капля шарообразной формы диаметром d=0,3 мм, если она падает в атмосфере при нормальных условиях? Считать, что на интервале установившегося движения капли давление не изменяется с высотой. Эффективный диаметр молекулы воздуха принять равным 3,0×10-10 м. (u=2,72 м/с).
2.14. Сколько молекул азота N находится в сосуде объёмом в 1 л, если температура его 27° С, а давление – 10 Па? Определить число столкновений z молекулы азота за 1 с. Эффективный диаметр молекулы d=3,0×10-10 м.
(N=2,4×1018; z=4,6×105).
2.15. На высоте h=20 см над горизонтальной трансмиссионной лентой, движущейся со скоростью V=70 м/с, параллельно ей подвешена пластина площадью S=4 см2. Какую силу надо приложить к этой пластине, чтобы она оставалась неподвижной? В условиях опыта температура воздуха t=27°С, давление атмосферное. Принять эффективный диаметр молекулы d=3×10-10 м.
(F=2,6×10-6 H).
2.16. Определить отношение числа столкновений молекул газа за единицу времени для двух состояний, если переход из одного состояния в другое был изобарическим, а отношение объемов в этих состояниях соответствует V2/V1=2.
(z2/z1=0,71).
2.17. Качественно изобразить зависимость длины свободного пробега l и числа z столкновений молекул идеального газа в секунду от давления, если газ сжимается изотермически.
2.18. Двухатомный газ адиабатически расширяется до объема в 2 раза больше начального. Определить, во сколько раз изменится коэффициент диффузии D газа. Эффективный диаметр молекулы считать постоянным.
(D2/D1=1,7).
2.19. Найти верхний предел давления водорода в шарообразном сосуде объёмом V=1 л, при котором длина свободного пробега молекулы больше размеров сосуда. Расчет произвести при температуре Т=300 К. Эффективный диаметр молекулы водорода dв=2,3×10-10 м. (0,14 Па).
Термодинамические процессы, циклы
ЗАДАЧИ
2.20. Молекулярный кислород массой m=250 г, имевший температуру Т1=200 К, был адиабатно сжат. При этом была совершена работа А=-25
кДж. Определить конечную температуру Т2 газа.
(354 K).
2.21 Газ адиабатически расширяется, изменяя объем в 2 раза, а давление в 2,64 раза. Определить молярные теплоемкости и этого газа.
(=29,1 Дж/мольК, =20,8 Дж/мольК).
2.22. Некоторое количество азота n, имеющего параметры состояния p1, V1, T1, переходит при постоянной температуре в состояние 2, а затем при постоянном объеме — в состояние 3. Определить работу перехода 1-3, изменение внутренней энергии газа и теплоту, полученную при переходах, если в конце процесса установилась температура T3 и давление p3=p1. Изобразить процесс 1-3 на диаграмме V—T.
( A13=nRT1ln(T3/T1); DU13=(5/2)nR(T3—T1);
Q=nR[(5/2)(T3—T1)+T1ln(T3/T1)] ).
2.23. Азот плотностью r1=1,4 кг/м3 занимает объем V1=5 л при температуре t1=27 °C. Газ адиабатически переведен в состояние с плотностью r=3,5 кг/м3. Определить температуру газа T2 в конце перехода и изменение его внутренней энергии. Построить переход на диаграмме S—T.
(T2=433 К; DU=197 Дж).
2.24. Нагревается или охлаждается идеальный газ, если он расширяется по закону р1/2×V=const? Изобразите этот закон на диаграмме (V—T). Считая этот процесс политропическим, определить, чему равен показатель политропы h. При расширении газа тепло подводится к нему или отводится от него? Сравнить теплоёмкость С этого процесса с .
(С>).
2.25. Нагревается или охлаждается идеальный газ, если он расширяется по закону р2V=const? Изобразите этот закон на диаграмме
(р—Т). Считая этот процесс политропическим, определить чему равен показатель политропы h. При расширении газа тепло подводится к нему или отводится от него? Сравнить теплоёмкость С этого процесса с .
(С>Сv).
2.26. В сосуде вместимостью V=10 л находится идеальный газ под давлением p1=105 Па. Стенки сосуда могут выдержать максимальное давление p2=106 Па. Какое максимальное количество тепла Q можно сообщить газу? Показатель адиабаты g=1,4.
(Q=23 кДж).
2.27. Некоторую массу азота сжали в 5 раз (по объёму) двумя разными способами: один раз изотермически, другой раз адиабатически. Начальное состояние газа в обоих случаях одинаково. Найти отношение соответствующих работ, затраченных на сжатие газа. Изобразить процессы в координатах (P—V) и (Т—S). (AТ/AА=0,712).
2.28. В бензиновом автомобильном двигателе степень сжатия горючей смеси равна 6,2. Смесь засасывается в цилиндр при температуре t1=15 °C. Найти температуру t2 горючей смеси к концу такта сжатия. Горючую смесь рассматривать как двухатомный идеальный газ, процесс считать адиабатным.
(324 °С).
2.29. Тепловая машина работает по циклу Карно, КПД которого h=0,25. Каков будет холодильный коэффициент kхол машины, если она будет совершать тот же цикл в обратном направлении? Холодильным коэффициентом называется отношение количества теплоты, отнятого от охлаждаемого тела, к работе двигателя, приводящего в движение машину.
(кхол=3).
2.30. Один моль одноатомного идеального газа совершает тепловой цикл Карно между тепловыми резервуарами с температурами t1=127 °С и t2=27 °С. Наименьший объем газа в ходе цикла V1=5 л, наибольший — V3=20 л. Какую работу А совершает эта машина за один цикл? Сколько тепла Q1 берет она от высокотемпературного резервуара за один цикл? Сколько тепла Q2 поступает за цикл в низкотемпературный резервуар?
(Q1=3240 Дж, Q2=2433 Дж, A=807 Дж).
2.31. Идеальный газ совершает цикл, состоящий из изобары p1=const, изотермы T2=const, изобары p3=const и изотермы T1=const. Следует считать, что p1>p3, а T2>T1. Найти термический КПД такой машины.
().
2.32. Найти КПД цикла, состоящего из двух изохор и двух изотерм, если в пределах цикла объём изменяется в k раз, а абсолютная температура в t раз. Рабочим веществом является идеальный газ с показателем адиабаты g.
().
Энтропия
ЗАДАЧИ
2.33. Какое количество тепла Q нужно сообщить 75 г водяных паров, чтобы нагреть их от 100 °С до 250 °С при постоянном давлении? Определите изменение энтропии водяного пара.
(Q=20,8 кДж; DS=47,5 Дж/К).
2.34. Определить изменение DS энтропии при изотермическом расширении кислорода массой m=10 г от объема V1=25 л до объема V2=
100 л.
(3,6 Дж/К).
2.35. Найти изменение DS энтропии при нагревании воды массой m=100 г от температуры t1=0 °C до температуры t2=100 °C и последующим превращении воды в пар той же температуры. Удельная теплоемкость воды C=4,18 кДж/кг×К, удельная теплота парообразования воды 2250 кДж/кг.
(737Дж/К).
2.36. Найти изменение DS энтропии при превращении массы m=200 г льда, находившегося при температуре t1=-10,7 °C в воду при t2=0 °C. Теплоемкость льда считать не зависящей от температуры. Температуру плавления принять равной 273 К. С=2,1×103 Дж/кг×К; удельная теплота плавления льда l=333×103 Дж/кг.
(DS=m[C×ln(T2/T1)+l/T2]=261 Дж/К).
2.37. Один киломоль газа изобарически нагревается от 20 до 600 °С, при этом газ поглощает 1,20×107 Дж тепла. Найти:
а) число степеней свободы молекулы газа i;
б) построить зависимость энтропии S как функцию от температуры Т газа.
(i=3).
Таблица вариантов задач к разделу
«Молекулярная физика и термодинамика»
Вариант |
Номера задач |
||||
1 | 2.1 | 2.6 | 2.12 | 2.20 | 2.33 |
2 | 2.2 | 2.7 | 2.13 | 2.21 | 2.34 |
3 | 2.3 | 2.8 | 2.14 | 2.22 | 2.35 |
4 | 2.4 | 2.9 | 2.15 | 2.23 | 2.36 |
5 | 2.5 | 2.10 | 2.16 | 2.24 | 2.37 |
6 | 2.1 | 2.11 | 2.17 | 2.25 | 2.33 |
7 | 2.2 | 2.6 | 2.18 | 2.26 | 2.34 |
8 | 2.3 | 2.7 | 2.19 | 2.27 | 2.35 |
9 | 2.4 | 2.8 | 2.12 | 2.28 | 2.36 |
10 | 2.5 | 2.9 | 2.13 | 2.29 | 2.37 |
11 | 2.1 | 2.10 | 2.14 | 2.30 | 2.33 |
12 | 2.2 | 2.11 | 2.15 | 2.31 | 2.34 |
13 | 2.3 | 2.6 | 2.16 | 2.32 | 2.35 |
14 | 2.4 | 2.7 | 2.17 | 2.20 | 2.36 |
15 | 2.5 | 2.8 | 2.18 | 2.21 | 2.37 |
16 | 2.1 | 2.9 | 2.19 | 2.22 | 2.33 |
17 | 2.2 | 2.10 | 2.12 | 2.23 | 2.34 |
18 | 2.3 | 2.11 | 2.13 | 2.24 | 2.35 |
19 | 2.4 | 2.6 | 2.14 | 2.25 | 2.36 |
20 | 2.5 | 2.7 | 2.15 | 2.26 | 2.37 |
21 | 2.1 | 2.8 | 2.16 | 2.27 | 2.33 |
22 | 2.2 | 2.9 | 2.17 | 2.28 | 2.34 |
23 | 2.3 | 2.10 | 2.18 | 2.29 | 2.35 |
24 | 2.4 | 2.11 | 2.19 | 2.30 | 2.36 |
25 | 2.5 | 2.6 | 2.12 | 2.31 | 2.37 |
26 | 2.1 | 2.7 | 2.13 | 2.32 | 2.33 |
27 | 2.2 | 2.8 | 2.14 | 2.20 | 2.34 |
28 | 2.3 | 2.9 | 2.15 | 2.21 | 2.35 |
29 | 2.4 | 2.10 | 2.16 | 2.22 | 2.36 |
30 | 2.5 | 2.11 | 2.17 | 2.23 | 2.37 |
Оставить комментарий
Inna Petrova 18 минут назад
Нужно пройти преддипломную практику у нескольких предметов написать введение и отчет по практике так де сдать 4 экзамена после практики
Иван, помощь с обучением 25 минут назад
Inna Petrova, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Коля 2 часа назад
Здравствуйте, сколько будет стоить данная работа и как заказать?
Иван, помощь с обучением 2 часа назад
Николай, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Инкогнито 5 часов назад
Сделать презентацию и защитную речь к дипломной работе по теме: Источники права социального обеспечения. Сам диплом готов, пришлю его Вам по запросу!
Иван, помощь с обучением 6 часов назад
Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Василий 12 часов назад
Здравствуйте. ищу экзаменационные билеты с ответами для прохождения вступительного теста по теме Общая социальная психология на магистратуру в Московский институт психоанализа.
Иван, помощь с обучением 12 часов назад
Василий, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Анна Михайловна 1 день назад
Нужно закрыть предмет «Микроэкономика» за сколько времени и за какую цену сделаете?
Иван, помощь с обучением 1 день назад
Анна Михайловна, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Сергей 1 день назад
Здравствуйте. Нужен отчёт о прохождении практики, специальность Государственное и муниципальное управление. Планирую пройти практику в школе там, где работаю.
Иван, помощь с обучением 1 день назад
Сергей, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Инна 1 день назад
Добрый день! Учусь на 2 курсе по специальности земельно-имущественные отношения. Нужен отчет по учебной практике. Подскажите, пожалуйста, стоимость и сроки выполнения?
Иван, помощь с обучением 1 день назад
Инна, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Студент 2 дня назад
Здравствуйте, у меня сегодня начинается сессия, нужно будет ответить на вопросы по русскому и математике за определенное время онлайн. Сможете помочь? И сколько это будет стоить? Колледж КЭСИ, первый курс.
Иван, помощь с обучением 2 дня назад
Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Ольга 2 дня назад
Требуется сделать практические задания по математике 40.02.01 Право и организация социального обеспечения семестр 2
Иван, помощь с обучением 2 дня назад
Ольга, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Вика 3 дня назад
сдача сессии по следующим предметам: Этика деловых отношений - Калашников В.Г. Управление соц. развитием организации- Пересада А. В. Документационное обеспечение управления - Рафикова В.М. Управление производительностью труда- Фаизова Э. Ф. Кадровый аудит- Рафикова В. М. Персональный брендинг - Фаизова Э. Ф. Эргономика труда- Калашников В. Г.
Иван, помощь с обучением 3 дня назад
Вика, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Игорь Валерьевич 3 дня назад
здравствуйте. помогите пройти итоговый тест по теме Обновление содержания образования: изменения организации и осуществления образовательной деятельности в соответствии с ФГОС НОО
Иван, помощь с обучением 3 дня назад
Игорь Валерьевич, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Вадим 4 дня назад
Пройти 7 тестов в личном кабинете. Сооружения и эксплуатация газонефтипровод и хранилищ
Иван, помощь с обучением 4 дня назад
Вадим, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Кирилл 4 дня назад
Здравствуйте! Нашел у вас на сайте задачу, какая мне необходима, можно узнать стоимость?
Иван, помощь с обучением 4 дня назад
Кирилл, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Oleg 4 дня назад
Требуется пройти задания первый семестр Специальность: 10.02.01 Организация и технология защиты информации. Химия сдана, история тоже. Сколько это будет стоить в комплексе и попредметно и сколько на это понадобится времени?
Иван, помощь с обучением 4 дня назад
Oleg, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Валерия 5 дней назад
ЗДРАВСТВУЙТЕ. СКАЖИТЕ МОЖЕТЕ ЛИ ВЫ ПОМОЧЬ С ВЫПОЛНЕНИЕМ практики и ВКР по банку ВТБ. ответьте пожалуйста если можно побыстрее , а то просто уже вся на нервяке из-за этой учебы. и сколько это будет стоить?
Иван, помощь с обучением 5 дней назад
Валерия, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Инкогнито 5 дней назад
Здравствуйте. Нужны ответы на вопросы для экзамена. Направление - Пожарная безопасность.
Иван, помощь с обучением 5 дней назад
Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Иван неделю назад
Защита дипломной дистанционно, "Синергия", Направленность (профиль) Информационные системы и технологии, Бакалавр, тема: «Автоматизация приема и анализа заявок технической поддержки
Иван, помощь с обучением неделю назад
Иван, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru
Дарья неделю назад
Необходимо написать дипломную работу на тему: «Разработка проекта внедрения CRM-системы. + презентацию (слайды) для предзащиты ВКР. Презентация должна быть в формате PDF или формате файлов PowerPoint! Институт ТГУ Росдистант. Предыдущий исполнитель написал ВКР, но работа не прошла по антиплагиату. Предыдущий исполнитель пропал и не отвечает. Есть его работа, которую нужно исправить, либо переписать с нуля.
Иван, помощь с обучением неделю назад
Дарья, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru