Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Решение разноуровневых задач по физике. Учебно-методическое пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 108 9 10 > Следующая >>>

5.2.8. До какой температуры надо нагреть гелий, чтобы

11 2, км / с

20 1, кК.

500 м / с

5 6 10, Дж.



5 л

6 кДж

8 10 Па.

16.

58 5, г

26 3

2 210,· м



5 л

0,032 кг/моль.

1 г

1 л

25 -3

1,88·10 м .

100 см

300 К

4 14, кПа.

240 см

290 К

50 кПа

4,98 ммоль.

средняя квадратичная скорость атомов гелия стала равна второй космической скорости

Ответ:

5.2.9. Молекула азота упруго ударяется о стенку сосуда

под углом стью

Ответ:

к нормали стенки. Молекула летела со скоро-

. Вычислить изменение импульса молекулы.

5.2.10. Под каким давлением находится в баллоне кисло-

род, если емкость его поступательного движения всех молекул кислорода

, а средняя кинетическая энергия

Ответ:

II уровень

5.2.11. В баллоны равных объемов закачали разные газы,

но равной массы: в первый  водород, во второй  кислород. Найти отношение концентраций этих газов.

Ответ:

5.2.12. Идеальный газ массой

кул которого равна

, концентрация моле-

, закачан в колбу объемом

Чему равна его молярная масса?

Ответ:

5.2.13. Вычислить концентрацию молекул кислорода

массой

ка, количество молекул газа уменьшилось на Температура бака

в сосуде объемом

Ответ:

5.2.14. Из бака с газом объемом

. На сколько понизится давление газа

произошла утеч-

молекул.

в баке из-за утечки?

Ответ:

5.2.15. Определить количество вещества молекул газа,

содержащегося в колбе вместимостью ре

и давлении

Ответ:

при температу-

5.2.16. Под каким давлением находится в баллоне кисло-

5 л

6 кДж

8·10 Па.

0 01, кг / м

480 м / с

768 Па.

100 К

16, кК

4 л

06, г

200 кПа

2 км/с.

1010

300 К

352 мкм/с.

480 м / с

1 г

2,04·10 .

400 м / с

500 м / с

453 м / с.

600 К

-20

1,24·10 Дж.

род, если емкость баллона

, а средняя кинетическая энергия

поступательного движения всех молекул равна

Ответ:

5.2.17. Некий газ плотностью

закачан в бал-

лон, средняя квадратичная скорость молекул газа составляет

. Определите давление в баллоне.

Ответ:

5.2.18. При какой температуре молекулы кислорода

имеют такую же среднеквадратичную скорость, как молекулы водорода при температуре

Ответ:

5.2.19. Найти среднюю квадратичную скорость молекул

газа в баллоне объемом массой

Ответ:

и под давлением

5.2.20. Движение в воздухе пылинок массой

, если в баллоне содержится газ

похоже

на движение очень крупных молекул. Если температура окружающего воздуха равна

, то чему равна средняя квадра-

тичная скорость пылинок?

Ответ:

5.2.21. Средняя квадратичная скорость молекул некоторо-

го газа при нормальных условиях равна молекул содержит

Ответ:

этого газа?

. Сколько

5.2.22. Два одинаковых баллона содержат одинаковое

число молекул азота. Затем их соединили краном. В первом сосуде средняя квадратичная скорость молекул – а во втором –

. Чему будет равна скорость, если

открыть кран?

Ответ:

5.2.23. Определить среднюю кинетическую энергию

поступательного движения молекулы водяного пара при температуре

Ответ:

5.2.24. Определить кинетическую энергию вращательного

1 кК

-21

13,8·10 Дж.

2 10 Дж

10 м / с

0 01, м

4 10 ; 1,33 10 Па.

f ( ) e





  









 

2kT

f ( ) e





  









 

8kT

10 г



300 К

10 м

23 6,

е раза.

движения молекулы азота при температуре

Ответ:

III уровень

5.2.25. Чему равно количество кислорода, находящегося

в баллоне, и его давление, если кинетическая энергия поступательного движения его молекул

тичная скорость молекул

Ответ:

? Объем баллона

, а средняя квадра-

5.2.26. Используя закон распределения молекул идеаль-

ного газа по скоростям

, найдите

формулу наиболее вероятной скорости.

Ответ:

5.2.27. Используя закон распределения молекул идеаль-

ного газа по скоростям

, найдите

формулу средней арифметической скорости.

Ответ:

5.3. Элементы статистической физики

I уровень

5.3.1. Пушинки одуванчика имеют массу

принять температуру воздуха равной

, то во сколько раз

. Если

различаются концентрации семян одуванчика при их нахождении на высотах с разницей в

Ответ:

5.3.2. Если температура воздуха на вершине горы

10 С

4,22 км.

1 км

22 С

1,12р .

100 м

100 кПа

290 К

1,18 кПа.

90 кПа

290 К

100 кПа

885 м.

80 кПа

100 кПа

6,5 м.

0 С

1 с

3 7 10, 

115 нм.

и давление воздуха равно 60 % от давления на уровне моря, то чему равна высота горы?

Ответ:

5.3.3. Какое давление от давления на уровне моря испы-

тывает шахтер на глубине везде одинакова и равна моря равно

, ускорение свободного падения постоянно

, если температура в шахте

? Давление воздуха на уровне

и равноg?

Ответ:

5.3.4. Какое давление действует на аэронавта на высо-

те Температура воздуха равна

, если на поверхности земли оно равно

и не меняется с высотой.

Ответ:

5.3.5. Самолет летит в аварийном режиме из-за отказа

высотомера. Пилот на приборной доске фиксирует давление

и температуру

если на земле барометр показывал давление

. На какой высоте летит судно,

? Принять,

что температура не изменяется с высотой.

Ответ:

5.3.6. Высотомер в самолете неисправен, и летчик внима-

тельно следит за показаниями барометра. Барометр некоторое время показывает одинаковое давление

, поэтому летчик думает, что высота полета постоянна. Однако температура воздуха упала на 1 К. На сколько «ошибается» высотомер самолета? Давление поверхности земли

Ответ:

5.3.7. Число столкновений одной молекулы кислорода

при температуре

за

равно

. Чему равна средняя

длина свободного пробега этого газа?

Ответ:

1 00, г / л

100 м / с

381 К.

0 0 01

вер



 

-7

7,52·10 .

1 см

1 м / с

6,0·10 .

0 С

 

100 110 м/с; м/с

0,4 %.

02, мкН / кг

10 м

10 г



290 К

1,65.

110· кг



0 м

1 м

0 787,

300 К

5,97·10 .

II уровень

5.3.8. Вычислить наиболее вероятную, среднюю и средне-

квадратичную скорости молекул газа, плотность которого

при нормальном атмосферном давлении

Ответ: 447,2 м/с; 504,8 м/с; 547,7 м/с.

5.3.9. При какой температуре среднеквадратичная скорость молекул кислорода больше наиболее вероятной скорости на

Ответ:

5.3.10. Вычислите относительное число молекул идеаль-

ного газа, скорости которых лежат в диапазоне

Ответ:

5.3.11. Водород находится при нормальных условиях и занимает объем объеме, обладающих скоростями меньше значения

Ответ:

5.3.12. Какая часть молекул кислорода при скорости в интервале

Ответ:

. Определить число молекул в этом

имеет

5.3.13. Разница между двумя эквипотенциальными уров-

нями однородного гравитационного поля напряженностью

составляет

ные частицы массой

. В нем распределены тождествен-

каждая. Определить отношение концентрации частиц на этих уровнях. Температуру считать везде одинаковой и равной

Ответ:

5.3.14. Взвесь пушинок, масса каждой из которых равна , распределена между высотами

концентраций пушинок в этих уровнях  воздуха везде постоянна и равна

. Отношение

. Температура

. Определить число

Авогадро по этим значениям.

Ответ:

5.3.15. Высоко в горах на уровне

3250 м

5 С

101,3 кПа

0 029, кг / моль

67915 Па.

27 С

1 %

80 м.

0 268,

0 С

10 км

0,225.

тr

kТ

п .пе





03, нм

15 см

19 -3

1,7·10 м .

25, см

67 С

0 28, нм

0,539 Па.

27 С

05, кПа

0 28, нм

13,3 нс.

постоянна и равна

. Найти давление воздуха на этой высо-

те, если давление воздуха на уровне моря масса воздуха равна

Ответ:

температура

. Молярная

5.3.16. Имеется высокий бак с кислородом температурой

. Найти высоту над поверхностью земли, где плотность

кислорода станет меньше на

Ответ:

5.3.17. Вблизи поверхности земли отношение концентра-

ций кислорода и азота в воздухе составляет

. Полагая

температуру атмосферы не зависящей от высоты и равной определить это отношение на высоте

Ответ:

5.3.18. Ротор центрифуги вращается с угловой скоро-

стью . Используя функцию распределения Больцмана, установить распределение концентрации п частиц массой т, находящихся в роторе центрифуги, как функцию расстояния r от оси вращения п.

лянную сферу, чтобы молекулы не сталкивались друг с другом? Диаметр молекулы воздуха равен

пробега молекул водорода равна равна

ного пробега молекул водорода при температуре лении

Ответ:

5.3.19. Сколько молекул воздуха можно закачать в стек-

, диаметр сферы 

Ответ:

5.3.20. При каком давлении средняя длина свободного

, если температура газа

? Диаметр молекулы водорода 

Ответ:

5.3.21. Определите среднюю продолжительность свобод-

и дав-

Ответ:

. Диаметр молекулы водорода 

5.3.22. Найти среднюю длину свободного пробега моле-

17 мкПа·с

90 пм.

0 36, нм

-6 -2

9,18·10 м /с.

271 К

04, м

500 рад / с

21, раза

84, криптон.

0,5 %.

1 с

12/

р ; р.

120/

; р.

С 

(i )R

С

кул азота при условии, что его динамическая вязкость

Ответ:

5.3.23. Вычислить коэффициент диффузии кислорода при

нормальных условиях. Диаметр молекулы кислорода 

Ответ:

III уровень

5.3.24. В центрифуге находится некоторый газ при темпе-

ратуре с угловой скоростью

. Ротор центрифуги радиусом

. Определить относительную

вращается

молекулярную массу газа, если давление у стенки ротора в

больше давления в его центре.

Ответ:

5.3.25. На сколько процентов изменится наиболее вероят-

ное значение импульса молекул идеального газа при изменении температуры на 1 %?

Ответ:

5.3.26. Найти зависимость среднего числа столкновений

молекулы идеального газа в

от давления при следующих

процессах: 1) изохорном; 2) изотермическом.

Ответ:

5.3.27. Найти зависимость теплопроводности от давления

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

Ответ:

6. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

1. Молярные теплоемкости при постоянном объеме

и давлении соответственно равны

;

где i – число степеней свободы; R – молярная газовая посто-

рv

С – С R















21V

pdVA

 

А р V V

A 

)(

TTC



рV const





Q U A  







ТТ







янная.

2. Уравнение Майера

3. Показатель адиабаты

Или

4. Работа, совершаемая газом при изменении его объема

в общем случае:

5. Работа, совершаемая газом в частных случаях:

а) при изобарном процессе

б) при изотермическом процессе

в) при адиабатном процессе

;

6. Уравнение Пуассона

7. Первое начало термодинамики

8. КПД цикла, КПД цикла Карно

Задачи для самостоятельного решения

3,12 кДж/кгК и 5,19 кДж/кгК

10,4 кДж/кгК и 14,6 кДж/кгК

567 Дж/кгК и 756 Дж/кгК

10 г

290 К

-20

ср вр

Ε =10 Дж; Е =860 Дж.

2 л

300 Дж

10 Па.

800 моль

500Т К

94, МДж

5 кг

150 К

556 кДж, 556 кДж, 0.

50 л

05р , МПа

62,5 Дж.

I уровень

6.1.1. Вычислите удельные теплоемкости

газов:

1) гелия; 2) водорода; 3) углекислого газа.

Ответ:

6.1.2. Азот массой

находится при температуре

;

. Определите: 1) среднюю кинетическую энергию одной

молекулы; 2) среднюю кинетическую энергию вращательного движения всех молекул азота. Газ считать идеальным.

Ответ:

6.1.3. Чему равно давление одноатомного газа, занимаю-

щего объем равна

, если известно, что его внутренняя энергия

Ответ:

6.1.4. Для изобарного нагревания

идеального газа на теплоты

внутренней энергии.

Ответ: 9,4 МДж, 6,1 МДж, 3,3 МДж.

6.1.5. Азот массой

неизменный объем. Найти: 1) количество теплоты, сообщенное газу; 2) изменение внутренней энергии; 3) совершенную газом работу.

Ответ:

6.1.6. При изохорном нагревании кислорода объемом

давление газа изменилось на

чество теплоты, сообщенное газу.

Ответ:

одноатомного

газу сообщили количество

. Определить работу газа и приращение его

, нагретый на

, сохранил

. Найти коли-

6.1.7. Идеальный газ, совершающий цикл Карно,

70 %

5 кДж

30 %, 1,5 кДж.

12 л

100 кПа

300 К

400 К

400 Дж.

5 г

290 К

662 кДж.

2 г

300 К

10 раз

674 Дж.

сс

260 Дж / кг·К

0,032 кг/моль.

10 г

20 г

715 Дж/кг·К.

204 Дж/кг·К.

количества теплоты, полученного от нагревателя, отдает холодильнику. Количество теплоты, получаемое от нагревателя, равно

. Определите: 1) термический КПД цикла;

2) работу, совершенную при полном цикле.

Ответ:

II уровень

6.1.8. Газ, занимавший объем

, был изобарно нагрет от температуры

пературы

Ответ:

. Определить работу расширения газа.

под давлением

до тем-

6.1.9. Какая работа совершается при изотермическом

расширении водорода массой

, взятого при температуре

, если объем газа увеличивается в 3 раза?

Ответ:

6.1.10. Азот массой

был сжат адиабатно так, что его объем уменьшился в

, имевший температуру

, .

Определить работу сжатия.

Ответ:

рого двухатомного газа равна массу газа и его удельные теплоемкости

газов, содержащей кислород массой

ксенона и кислорода, если количество вещества газов в смеси одинаково.

6.1.11. Разность удельных теплоемкостей

. Найти молярную

Ответ:

6.1.12. Каковы удельные теплоемкости

и азот массой

Ответ:

6.1.13. Определить удельную теплоемкость

Ответ:

некото-

смеси

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 108 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]