§ 11. Физические основы термодинамики

165

на верхний диск. Динамическая вязкость г) воздуха, в котором находятся диски, равна 17,2мкПас.

10.73. В ультраразреженном азоте, находящемся под давле¬

нием р — 1мПа и при температуре Т — 300 К, движутся друг

относительно друга две параллельные пластины со скоростью и =

— 1 м/с. Расстояние между пластинами не изменяется и много

меньше средней длины свободного пробега молекул. Определить

силу F внутреннего трения, действующую на поверхность пластин

площадью S — 1 м2.

10.74. Вычислить теплопроводность А гелия при нормальных

условиях.

10.75. В приближенной теории явлений переноса получается

соотношение Х/т] = cv. Более строгая теория приводит к соотно¬

шению \/г) = Kcv, где К — безразмерный коэффициент, равный

(97 — 5)/4 (7 — показатель адиабаты). Найти значения К, вы¬

численные по приведенной формуле и по экспериментальным дан¬

ным, приведенным в табл. 12, для следующих газов: 1) аргона;

2) водорода; 3) кислорода; 4) паров воды.

10.76. При нормальных условиях динамическая вязкость rj воз¬

духа равна 17,2мкПас. Найти для тех же условий теплопровод¬

ность А воздуха. Значение К вычислить по формуле, приведенной

в задаче 10.75.

10.77. Найти зависимость теплопроводности А от температуры

Т при следующих1 процессах: 1) изобарном; 2) изохорном. Изо¬

бразить эти зависимости на графиках.

10.78. Найти зависимость теплопроводности А от давления р

при следующих процессах: 1) изотермическом; 2) изохорном. Изо¬

бразить эти зависимости на графиках.

10.79. Пространство между двумя большими параллельными

пластинами, расстояние d между которыми равно 5 мм, заполнено

гелием. Температура Т\ одной пластины поддерживается равной

290 К, другой — Т2 = 310 К. Вычислить плотность теплового по¬

тока \q\. Расчеты выполнить для двух случаев, когда давление р

гелия равно: 1) 0,1 МПа; 2) 1 мПа.

10.80*. Определить коэффициент теплопроводности А насыщен¬ного водяного пара, находящегося при температуре Т = 373 К (100°С). Эффективный диаметр d молекул водяного пара принять равным 0,30 нм.

10.81*. Найти среднее время (т) между соударениями молекул азота, если азот находится под давлением р = 10~5 Па при темпе¬ратуре Т = 300 К.

10.82*. Аргон находится при температуре Т = 320 К. При каком давлении р один атом аргона будет испытывать в среднем тысячу столкновений.

10.83*. Хлор находится в сосуде при нормальных условиях. Оценить, за какое время т любая из молекул хлора сместится от своего начального положения на расстояние L = 1 см.

10.84*. Сосуд кубической формы объемом V = 1 л заполнен во¬дой. В сосуд бросили щепотку соли (NaCl). Оценить, какое время т потребуется для установления практически равномерной концен¬трации соли в воде (без перемешивания). Среднюю скорость (v) теплового движения молекул NaCl принять равной 300 м/с и сред¬нее расстояние S между молекулами воды равным 0,3 нм.

10.85*. Плотность р кислорода, находящегося в сосуде, равна 1кг/м3. Оценить среднее число (z) соударений, которое испытает одна молекула кислорода за время смещения ее от начального по¬ложения на расстояние L = 1 мм.

10.86*. Быстрые нейтроны, попав в жидкость, молекулы кото¬рых содержат водород, быстро замедляются до тепловых скоростей (v « 300 м/с). Тепловые нейтроны диффундируют в жидкости до тех пор, пока не окажутся захваченными ядрами водорода (про¬тонами). Эффективное сечение о захвата нейтронов протонами можно принять равным 0,3 барн. Пренебрегая захватом нейтронов ядрами других атомов, входящих в состав молекул, оценить время т жизни тепловых нейтронов в следующих жидкостях (в скоб¬ках указаны химические формулы соединений и плотности р этих соединений в жидком состоянии; плотности выражены в кг/м3): 1) вода (Н2О; 103); 2) этанол (С2Н6О; 0,81 • 103); 3) глицерин (С2Н8О3; 1,3 • 103); 4) гексан (C6Hi4; 0,71 ■ 103); 5) октан (C8Hi8; 0,72 • 103).