Раздел 3. Молекулярная физика.

3.1. Определить количество вещества ν и число N молекул кислорода массой m=0,5 кг.

3.2. Вода при температуре t=4°C занимает объем V = 1 см³. Определить количество вещества ν и число N молекул воды.

3.3. Определить количество вещества ν водорода, заполняющего сосуд объемом V=3 л, если концентрация молекул газа в сосуде n = 2×10¹⁸ м^-3.

3.4. В цилиндр длиной L=1,6м, заполненный возду­хом при нормальном атмосферном давлении P1, начали медленно вдвигать поршень площадью основания S=200см². Определить силу F, действующую на поршень, если его остановить на расстоянии L2=10см от дна цилиндра.

3.5. В баллоне находится газ при температуре Т1 = 400 К. До какой температуры T2 надо нагреть газ, чтобы его давление увеличилось в 1,5 раза.

3.6. Баллон вместимостью V=20л заполнен азотом при температуре T=400К. Когда часть газа израсходо­вали, давление в баллоне понизилось на ΔP=200кПа. Определить массу m израсходованного газа. Процесс считать изотермическим.

3.7. Два сосуда одинакового объема содержат кисло­род. В одном сосуде давление P1=2МПа и температура T1 = 800 К, в другом P2 = 2,5МПа, T2 = 200К. Сосуды соединили трубкой и охладили находящийся в них кисло­род до температуры T =200 К. Определить установившееся в сосудах давление P.

3.8. Вычислить плотность ρ азота, находящегося в баллоне под давлением P = 2МПа и имеющего темпера­туру T =400 К.

3.9. В сосуде объемом V =40 л находится кислород при температуре Т = 300 К. Когда часть кислорода израсходовали, давление в баллоне понизилось на Δр=100кПа. Определить массу Δm израсходованного кислорода. Процесс считать изотермическим.

3.10. Определить суммарную кинетическую энергию Е_K поступательного движения всех молекул газа, находя­щегося в сосуде вместимостью V=3л под давлением P=540 кПа.

3.11 Количество вещества гелия ν= 1,5 моль, темпе­ратура T= 120 К. Определить суммарную кинетическую энергию Е_K поступательного движения всех молекул этого газа.

3.12. Определить среднюю квадратичную скорость Vкв молекулы газа, заключенного в сосуд вместимостью V = 2 л под давлением P = 200 кПа. Масса газа m= 0,3 г.

3.13. При какой температуре средняя кинетическая энергия <ε_кин> поступательного движения молекулы газа равна 4,14×10^-21 Дж?

3.14 Определить показатель адиабаты γ идеального газа, который при температуре T=350К и давлении P = 0,4 МПа занимает объем V=300л и имеет теплоем­кость c_v=857Дж/К.

3.15. Трехатомный газ под давлением P = 240кПа и температуре T = 20°C занимает объем V=10л. Опреде­лить теплоемкость С_р этого газа при постоянном дав­лении.

3.16. Одноатомный газ при нормальных условиях занимает объем V=5л. Вычислить теплоемкость С_v этого газа при постоянном объеме.

3.17. Определить среднюю длину свободного пробега <l> молекулы азота в сосуде вместимостью V=5 л. Мас­са газа m = 0,5 г.

3.18. Водород находится под давлением P = 20мкПа и имеет температуру T=300 К. Определить среднюю длину свободного пробега <l> молекулы такого газа.

3.19. При каком давлении P средняя длина свободного пробега <λ> молекул азота равна 1 м, если температура газа T=10°С?