семинар 2

Семинар 2.

Молекулярное строение вещества. Изопроцессы.

Основное уравнение МКТ.

Часть 2.

1. Карточка «барометры» и «манометры» (взять у преподавателя).

карточка №1:

На карточке изображен барометр анероид, который показывает давление у основания горы и ртутный сифонный барометр, измеряющий атмосферное давление в одно время с анероидом, но уже на горе. Высота его ртутного столбика дана в миллиметрах.

Вопросы:

• Определите атмосферное давление у подошвы горы;

• Выразите вычисленное давление в миллиметрах ртутного столба;

• Каково давление на горе?

• На какой высоте находится ртутный барометр, если с подъемом на каждые 12м атмосферное давление убывает на 1мм.рт.ст.?

карточка №2:

Изображены два сосуда, соединенные между собой трубкой, в которой имеется кран. Жидкостный манометр указывает давление газа в левом сосуде объемом V₁, а металлический – давление в правом сосуде V₂.

Вопросы:

• Рассчитайте абсолютное давление газа в сосуде V_1, если атмосферное давление равно 100кПа;

• Определите цену деления металлического манометра;

• Каково абсолютное давление газа в сосуде V₂

• В каком направлении и до каких пор будет перетекать газ если открыть кран?

2. В сосуде вместимостью V=5л находится кислород, концентрация п молекул которого равна 9,4110²³ м^-3. Определить массу m газа.

3. В двух одинаковых по вместимости сосудах находятся разные газы: в первом — водород, во втором — кислород. Найти отношение n₁/n₂ концентраций газов, если массы газов одинаковы.

4. В баллоне вместимостью V=5 л находится азот массой m=17,5 г. Определить концентрацию п молекул азота в баллоне.

5. В сосуде вместимостью V=20 л находится газ количеством вещества v=l,5кмоль. Определить концентрацию п молекул в сосуде.

6. В сосуде, закрытом поршнем, находится газ. График зависимости давления газа от температуры при изменениях его состояния представлен на рисунке. Какому состоянию соответствует наименьшее значение объема?

7. В сосуде, закрытом поршнем, находится газ. График зависимости объема газа от температуры при изменениях его состояния представлен на рисунке. Какому состоянию соответствует наибольшее значение давление газа?

8. В сосуде, закрытом поршнем, находится газ. Процесс изменения состояния газа показан на диаграмме. Как менялся объем газа при его переходе из состояния А в состояние В?

9. В сосуде под поршнем массой m₀ находится газ массой m, молярной массой М и температурой Т₀. Газ начинают греть, и поршень идет с ускорением а вверх. Сила сопротивления движению F_сопр. Определить температуру газа через время t при медленном движении поршня.

10. Два сосуда объемом V₁ и V₂ соединены очень тонкой трубкой с краном. В левом сосуде газ имеет давление Р₁ и температуру Т₁, а правый – давление Р₂ и температуру Т_2.Кран открывают, и давление выравнивается. Определите это давление.

Часть 2.

11. Идеальный газ сначала охлаждался при постоянном давлении, потом его давление увеличивалось при постоянном объеме, затем при постоянной температуре объем газа увеличивался до первоначального значения. Какой из графиков в координатных осях V-T соответствует эти изменениям состояния газа?

12. Атмосфера планеты почти полностью состоит из газ а, молярная масса которого М. Температура газа у поверхности планеты Т, а давление Р. Определить минимальный объем исследовательского зонда массой m, необходимого для того, чтобы он мог плавать в нижних слоях атмосферы планеты.

13. В стеклянной бутыли, закрытой резиновой пробкой, находится воздух при определенной температуре и давлении Р_атм. Чтобы вытащить пробку из бутылки, к ней надо приложить силу F. Если нагреть бутыль, то при некоторой температуре пробка выскочила сама. Определить, во сколько раз температура воздуха в нагретом состоянии больше температуры первоначальной. Площадь отверстия горлышка бутыли S.

14. Цилиндрический сосуд заполнен воздухом и поставлен вертикально. На дне сосуда лежит полый металлический шарик объемом V₀ и m₀. В сосуд начинают накачивать воздух при температуре Т. Определить, до какого давления надо накачать воздух в сосуд, чтобы шарик начал подниматься. Молярная масса воздуха М.

15. В баллоне вместимостью V=6,9 л находится азот массой m=2,3 г. При нагревании часть молекул диссоциировали на атомы. Коэффициент диссоциации =0,2. Определить: 1) общее число N₁ молекул и концентрацию n₁ молекул азота до нагрева­ния; 2) концентрацию n₂ молекул и n₃ атомов азота после нагрева­ния.

16. Определить концентрацию п молекул идеального газа при температуре T=300 К и давлении p=1 мПа.

17. Определить количество вещества v и концентрацию п молекул газа, содержащегося в колбе вместимостью V=240 см³ при температуре T=290 К и давлении р=50 кПа.

18. Определить число N молекул ртути, содержащихся в воздухе объемом V=1м³ в помещении, зараженном ртутью, при температуре t=20 °C, если давление р насыщенного пара ртути при этой температуре равно 0,13 Па.

19. В колбе вместимостью V=0,5 л находится кислород при нормальных условиях. Определить среднюю энергию поступательного движения всех молекул, содержащихся в колбе.

20. . Найти среднюю кинетическую энергию одной молекулы аммиака NH₃ при температуре t=27 °С и среднюю энергию вращательного движения этой молекулы при той же температуре.

Внимание!!!!! следующее занятие начнется с самостоятельной работе по изопроцессам.

Д.З

1. Идеальный газ находится при нормальных условиях в закрытом сосуде. Определить концентрацию п молекул газа.

2. Дан график изменения идеального газа в координатах (P,V). Представить этот процесс в координатах (P,T), (V,T)

3. Определить вместимость V сосуда, в котором находится газ, если концентрация молекул n = 1,251026 м-3, а общее их число N=2,5 •1023.

4. Газ массой m=58,5 г находится в сосуде вместимостью V=5 л. Концентрация п молекул газа равна 2,21026 м-3. Какой это газ?

5. В баллоне вместимостью V=2 л находится кислород массой m=1,17г. Концентрация п молекул в сосуде равна 1,11025 м-3. Определить по этим данным постоянную Авогадро NA.

6. Определить количество вещества v водорода, заполняющего сосуд вместимостью V=3 л, если концентрация п молекул газа в сосуде равна 21018 м-3.

7. Сколько молекул газа содержится в баллоне вместимостью V=30 л при температуре Т=300 К и давлении р=5 МПа?

8. Определить среднюю кинетическую энергию <п> поступательного движения и среднее значение <>полной кинетической энергии молекулы водяного пара при температуре Т=600 К. Найти также кинетическую энергию W поступательного движения всех молекул пара, содержащего количество вещества v=l кмоль.

9. Определить среднее значение <> полной кинетической энергии одной молекулы гелия, кислорода и водяного пара при температуре T=400 К.

10. Определить кинетическую энергию <1>, приходящуюся в среднем на одну степень свободы молекулы азота, при температуре Т=1 кК, а также среднюю кинетическую энергию <п> поступатель­ного движения, <вр> вращательного движения и среднее значение полной кинетической энергии <> молекулы.

11. Определить температуру Т водорода, при которой средняя кинетическая энергия <п> поступательного движения молекул достаточна для их расщепления на атомы, если молярная энергия диссоциации водорода Wm=419 кДж/моль.