Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая физика. Молекулярная физика. Учебно-методическое пособие
.pdf
Окись азота NO 0,34
Угарный газ CO 0,35
Углекислый газ CO2 0,39
Хлор Cl2 0,47
Критические параметры и коэффициенты
Ван-дер-Ваальса некоторых газов
Таблица 6
Название Формула
р
кр
МПа К
Т
кр
а
моль
4
мН
2
10
b
6
моль
м
Азот N2 3,40 126 0,137 38,6
Аргон Ar 4,86 151 0,136 32,2
Вода H2O 22,1 647 0,552 30,4
Водород H2 1,30 33,2 0,0245 26,6
Гелий He 0,229 5,20 0,00334 23,6
Кислород O2 5,08 155 0,137 31,7
Криптон Kr 5,45 209 0,232 39,5
Неон Ne 2,72 44,4 0,211 16,9
Окись азота NO 6,54 180 0,144 28,6
Углекислый газ CO2 7,39 304 0,365 42,8
Хлор Cl2 7,71 417 0,658 56,2
3
191
Примерные вопросы к экзамену
1. Два способа описания системы многих частиц. Понятие
о макроскопических и микроскопических параметрах систем.
2.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.
3.
Измерение температуры. Идеально-газовая шкала температур.
4.
Газовые законы. Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа.
5.
Функция распределения Максвелла. Распределение молекул по проекциям
скорости в состоянии термодинамического равновесия.
6.
Функция распределения Максвелла. Распределение молекул по
абсолютным значениям скорости в состоянии термодинамического
равновесия.
7.
Характерные скорости распределения Максвелла.
8.
Экспериментальная проверка распределения молекул по абсолютным
значениям скорости.
9.
Функция распределения Максвелла. Распределение молекул по
кинетическим энергиям и по импульсам.
10.
Функция распределения Больцмана. Распределение молекул по
координатам в состоянии термодинамического равновесия.
11.
Функция распределения Больцмана. Барометрическая формула.
12.
Распределение Максвелла — Больцмана. Флуктуации. Статистическая
температура.
13.
Средняя длина свободного пробега молекул. Функция распределения
молекул по длинам свободного пробега.
14.
Общее уравнение переноса в газах. Самодиффузия.
15.
Общее уравнение переноса в газах. Взаимная диффузия.
16.
Общее уравнение переноса в газах. Вязкость.
192
17. Общее уравнение переноса в газах. Теплопроводность.
18.
Явления переноса в разреженных газах. Сравнение коэффициентов
переноса.
19.
Нестационарные явления переноса.
20.
Броуновское движение.
21.
Первое начало термодинамики. Функции состояния и функции процесса.
22.
Термодинамика изопроцессов, адиабатный процесс.
23.
Термодинамика изопроцессов, политропический процесс.
24.
Работа при изопроцессах.
25.
Распространение звука в газах.
26.
Теплоемкость идеального газа.
27.
Второе начало термодинамики.
28.
Теоремы Карно.
29.
Термодинамическая шкала температур.
30.
Приведенное количество теплоты. Энтропия.
31.
Неравенство Клаузиуса. Изменение энтропии в квазиравновесных
процессах.
32.
Изменение энтропии в неравновесных процессах. Парадокс Гиббса.
33.
Вероятностный смысл энтропии. Третье начало термодинамики.
34.
Термодинамические функции.
35.
Основные положения классической термодинамики, границы ее
применимости.
36.
Основные положения неравновесной термодинамики. Локальная
формулировка первого начала термодинамики.
37.
Локальная формулировка второго начала термодинамики.
38.
Линейная неравновесная термодинамика. Критерий И. Пригожина.
39.
Общие представления термодинамики систем, далеких от равновесия.
193
40. Возникновение диссипативных структур. Земля как неравновесная
структура.
41.
Силы и энергия межмолекулярного взаимодействия.
42.
Модель реального газа Ван-дер-Ваальса. Изотермы реального газа.
43.
Сравнение изотерм реального газа и изотерм газа Ван-дер-Ваальса.
Метастабильные состояния.
44.
Параметры критического состояния реального газа. Закон соответственных
состояний.
45.
Уравнение Клапейрона — Клаузиуса.
46.
Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля — Томсона.
47.
Сжижение газов.
48.
Классификация сложных термодинамических систем.
49.
Фазовые переходы первого рода. Фазовые диаграммы.
50.
Строение жидкости. Жидкие кристаллы.
51.
Поверхностное натяжение.
52.
Смачивание. Краевой угол.
53.
Жидкие растворы. Закон Рауля. Закон Генри.
54.
Капиллярные явления. Давление Лапласа.
55.
Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.
56.
Типы пространственных решеток, симметрия, анизотропия кристаллов.
57.
Типы связей в кристаллах. Реальные кристаллы.
58.
Механические свойства твердых тел (закон Гука, модуль Юнга, оценка его
величины).
59.
Теплоемкость твердых тел. Температурные зависимости теплоемкости по
Дюлонгу и Пти, Эйнштейну и по Дебаю (качественный подход).
60.
Тепловое расширение твердых тел, его количественное описание
и качественное объяснение.
194
Экспериментальные вопросы, выносимые на экзамен
1. Определить коэффициент вязкости воздуха капиллярным вискозиметром.
2.
Определить показатель адиабаты методом Клемана — Дезорма.
3.
Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва
кольца.
4.
Определение коэффициента поверхностного натяжения капиллярным
методом.
5.
Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва
капель.
6.
Определение удельной теплоемкости латуни калориметрическим методом.
7.
Определить влажность воздуха, используя аспирационный психрометр.
8.
Определить влажность воздуха, используя стационарный психрометр.
9.
Определить влажность воздуха, используя конденсационный гигрометр.
195
Примерные контрольные работы и тесты
Контрольная работа 1
. Во сколько раз средняя квадратичная скорость пылинки, взвешенной
№ 1
в воздухе, меньше средней квадратичной скорости молекул воздуха? Масса
пылинки 10
29 г/кмоль.
№ 2. Какая часть молекул азота, находящегося при температуре Т, имеет
–8
г. Воздух считать однородным газом с молярной массой
скорости, лежащие в интервале v
Т
= 400 К и Т2 = 900 К.
1
+ Δv, где Δv = 20 м/с? Задачу решить для
B
№ 3. Коэффициенты диффузии и внутреннего трения кислорода равны
–5 м2
соответственно 1,22 10
/с и = 1,95 10–5 кг/(м с). Найти при этих
условиях: 1) плотность кислорода; 2) среднюю длину свободного пробега;
3) среднюю скорость его молекул.
№ 4. Идеальный газ закачивается в металлический баллон с помощью
поршневого насоса. Начальная масса газа равна 0,5 кг. Определить массу газа в
баллоне, когда давление в газе станет в 3 раза больше первоначального.
Температура постоянна.
№ 5. Манометр в виде стеклянной U-образной трубки с внутренним
диаметром d = 5 мм наполнен ртутью так, что оставшийся в закрытом колене
трубки воздух занимает при
нормальном атмосферном
давлении объем V
При этом разность уровней h
= 10 мм3.
1
1
ртути в обоих коленах трубки
равна 10 см. При соединении открытого конца трубки с большим сосудом
разность h
уровней ртути уменьшилась до 1 см. Определить давление
2
в сосуде.
196
Тест 1
p4 V
Задача 1.
На (P, V ) диаграмме изображен циклический процесс идеального газа.
На участках DA–AB температура…
1) на DA понижается, на AB повышается
2) на DA повышается, на AB понижается
3) понижается
4) повышается
Задача 2.
Одинаковому объему для циклического процесса идеального газа,
приведенного на рисунке, соответствуют точки …
1) 2 и 4
2) 2 и 3
3) 1 и 3
4) 1 и 2
Задача 3.
Уравнение политропы для идеальных газов
имеет вид pV
n
= const. Какому изопроцессу
соответствует показатель n = 0?
1) изохорному
2) изобарному
3) адиабатному
4) изотермическому
Задача 4.
Какая кривая p(V) является адиабатой идеального газа:
1) 1
1
3
2
2) 2
3) 3
4) 4
197
Задача 5.
2
A
В каком из двух процессов между точками A и B,
изображённых на графике зависимости давления от
объёма, идеальный газ достигает максимальной
температуры
1) 1
2) 2
3) Максимальные температуры в обоих
5
P
4
3
2
1
0
012345
1
B
V
процессах одинаковы
Задача 6.
На рисунке представлен график функции распределения молекул
идеального газа по скоростям (распределение Максвелла), где f(v) — доля
молекул, скорости которых заключены в интервале скоростей от v до v + dv
в расчете на единицу этого интервала.
Выберите верные утверждения.
1. При понижении температуры максимум
кривой смещается влево.
2. При любом изменении температуры
площадь под кривой не изменяется.
3. Площадь заштрихованной полоски
равна числу молекул со скоростями
в интервале v до v + dv.
Задача 7.
Ha (p, V) — диаграмме показан процесс, производимый идеальным газом
в изолированном сосуде.
198
Начальное и конечное состояния будут соответствовать распределениям
скоростей молекул, изображенным на рисунке…
1 2
3
Задача 8.
Определить зависимость от температуры коэффициента диффузии газа D
в изобарном процессе.
1) D ~ T.
2) D ~ T
3) D ~ T
1/2
3/2
.
.
4) D не зависит от T.
Задача 9.
Как зависит от объема средняя длина свободного пробега молекул
идеального газа в изотермическом процессе.
V
1. λ ⁓
4
2. λ ⁓ 1/
3. λ ⁓ V
4. λ ⁓ 1/V
5. λ = const
V
199
Задача 10.
j
j
Явление диффузии описывается законом Фика, который имеет вид
Dgrad
.
Величина j в системе СИ измеряется в
кг
2
мс
1)
1
2)
мс
3)
мс
Вт
4)
м
Н
5)
м
Задача 11.
Явление теплопроводности описывается законом Фурье, который имеет
Н
2
2
2
3
вид
grad T
.
Величина j в системе СИ измеряется в
Вт
м
Вт
2
мс
Дж
м
Дж
2
мс
Н
2
мс
2
2
1)
2)
3)
4)
5)
200
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]