Часть 2 «Термодинамика»

Задачи взяты из задачника [7] и приведены за таблицей вариантов

Номер варианта	Номера задач
1	204	209	225	233	259	269
2	202	212	226	234	257	270
3	207	211	227	235	258	268
4	208	213	228	236	262	271
5	202	214	230	237	260	269
6	204	215	229	238	263	268
7	205	209	230	239	261	266
8	201	212	232	240	262	265
9	203	215	231	235	264	267
10	206	210	232	239	261	271

Задачи, включенные в варианты зачетной контрольной работы часть 2

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

202. Сколько атомов содержится в ртути: 1) количеством вещества ν=0,2моль; 2) массой m=1г?

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

204. Найти молярную массу μ и массу m_модной молекулы поваренной соли.

205. Определить массу m_модной молекулы углекислого газа.

206.Определить концентрацию n молекул кислорода, находящихся в сосуде объемом V=2 л. Количество вещества кислорода равно ν =0,2моль.

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

208.В баллоне объемом V=3л содержится кислород массой m=10г. Определить концентрацию молекул газа.

209. Баллон объемом V=20л заполнен азотом при температуре T=400K. Когда часть газа израсходовали, давление в баллоне понизилось на Δp=200 кПа. Определить массу m израсходованного азота. Процесс считать изотермическим.

210. В баллоне объемом V=15л содержится аргон под давлением p₁=600кПа и температуре T₁=300K. Когда из баллона было взято некоторое количество газа, давление в баллоне понизилось до p₂=400кПа, а температура установилась T₂=260K. Определить массу m аргона, взятого из баллона.

211. Два сосуда одинакового объема содержат кислород. В одном сосуде давление p₁=2МПа, и температура T₁=800K, в другом p₂=2,5МПа, T₂=200K. Сосуды соединили трубкой и охладили находящийся в них кислород до температуры T=200K. Определить установившееся в сосудах давление p.

212. Вычислить плотность ρ азота, находящегося в баллоне под давлением p=2МПа и имеющего температуру T=400K.

213. Определить относительную молекулярную массу M газа, если при температуре T=154K и давлении p=2,8МПа он имеет плотность ρ=6,1кг/м³.

214. Найти плотность ρ азота, при температуре T=400K и давлении p=2МПа.

215. В сосуде объемом V=40л находится кислород при температуре T=300K. Когда часть газа израсходовали, давление в баллоне понизилось на Δp=100кПа. Определить массу m израсходованного кислорода. Процесс считать изотермическим.

225.Определить суммарную кинетическую энергию E_кпоступательного движения всех молекул газа, находящегося в сосуде объемом V=3л под давлением p=540кПа.

226.Количество вещества гелия ν =1,5моль, температура T=120K. Определить суммарную кинетическую энергию E_кпоступательного движения всех молекул этого газа.

227. Молекулярная внутренняя энергия U_mнекоторого двухатомного газа равна 6,02кДж. Определить среднюю кинетическую энергию <ε_вр> вращательного движения одной молекулы этого газа. Газ считать идеальным.

228. Определить среднюю кинетическую энергию <ε> одной молекулы водяного пара при температуре T=500K.

229. Определить среднюю квадратичную скорость υ_квмолекулы газа, заключенного в сосуд объемом V=2л под давлением p=200кПа. Масса газа m=0,3г.

230. Водород находится при температуре T=300K. Найти среднюю кинетическую энергию < ε_вр> вращательного движения одной молекулы, а также суммарную кинетическую энергию E_квсех молекул этого газа; количество вещества водорода ν=0,5моль.

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

232. В азоте взвешены мельчайшие пылинки, которые движутся так, как если бы они были очень крупными молекулами. Масса m каждой пылинки равна 6 10^-10г. Газ находится при температуре T=400K. Определить средние квадратичные скорости υ_кв, а также средние кинетические энергии < ε_пост> поступательного движения молекулы азота и пылинки.

233. Определить показатель адиабаты γ идеального газа, который при температуре T=350K и давлении p=0,4МПа занимает объем V=300л и имеет теплоемкость C_υ=857Дж/K.

234. Определить относительную молекулярную массу M_rи молярную массу μ газа, если разность его удельных теплоемкостей c_p-c_υ=2,08кДж/(кг K).

235. В сосуде, объемом V=6л находится при нормальных условиях двухатомный газ. Определить теплоемкость C_υэтой массы газа при постоянном объеме.

236. Определить молярные теплоемкости газа, если его удельные теплоемкости c_υ=10,4кДж/(кг\ K) и c_p=14,6кДж/(кг K).

237. Найти удельные c_pи cυ и молярные С_pи С_υтеплоемкости азота и гелия.

238. Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная массаμ=4 10^-3кг/моль и отношение теплоемкостей C_p/C_υ=1,67.

239. Трехатомный газ под давлением p=240kПа и температуре t=20˚C занимает объем V=10л. Определить теплоемкость C_pэтого газа при постоянном давлении.

240. Одноатомный газ при нормальных условиях занимает объем V=5л. Определить теплоемкость C_υэтого газа при постоянном объеме.

257. При адиабатическом сжатии давление воздуха было увеличено от p₁=50kПа до p₂=0,5MПа. Затем при неизменном объеме температура воздуха была понижена до первоначальной. Определить давление p₃газа в конце процесса.

258. Кислород массой m=200г занимает объем V₁=100л и находится под давлением p₁=200kПа. При нагревании газ расширился при постоянном давлении до объема V₂=300л, а затем его давление возросло до p₃=500kПа при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии ΔU газа, совершенную им работу A, и теплоту Q, переданную газу. Построить график процесса.

259. Объем водорода при изотермическом расширении (T=300K) увеличился n=3 раза. Определить работу A, совершенную газом и теплоту Q, полученную газом при этом. Масса m водорода равна 200г.

260. Водород массой m=40г, имевший температуру T=300K, адиабатно расширился, увеличив объем в n₁=3 раза. Затем при изотермическом сжатии объем газа уменьшился в n₂=2 раза. Определить полную работу A, совершенную газом, и его конечную температуру.

261. Азот массой m=0,1кг был изобарно нагрет от температуры T₁=200K до температуры T₂=400K. Найти изменение внутренней энергии ΔU газа, совершенную им работу A, и теплоту Q, переданную газу.

262. Кислород массой m=250г, имевший температуру T=200K, был адиабатно сжат. При этом была совершена работа A=25кДж. Определить конечную температуру газа.

263. Во сколько раз увеличится объем водорода, содержащий количество вещества ν=0,4моль при изотермическом расширении, если при этом газ получит теплоту Q=800Дж? Температура водорода T=300K.

264. В баллоне при температуре T₁=145K и давлении p₁=2МПа находится кислород. Определить температуру T₂и давление p₂ кислорода после того, как из баллона будет очень быстро выпущена половина газа.

265. Определить работу A₂изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, КПД которого η =0,4, если работа изотермического расширения равна A₁=8Дж.

266. Газ, совершающий цикл Карно, отдал тепло приемнику теплоту Q₂=14кДж. Определить температуру T₁теплоотдатчика, если при температуре теплоприемника T₂=280K работа цикла A=6кДж.

267. Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от теплоотдатчика теплоту Q₁=4,38кДж и совершил работу A=2,4кДж. Определить температуру теплоотдатчика, если температура теплоприемника T₂=273K.

268. Газ, совершающий цикл Карно, отдал теплоприемнику 67% теплоты, полученной от теплоотдатчика. Определить температуру T₂теплоприемника, если температура теплоотдатчика T₁=430K.

269. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия η цикла Карно, при повышении температуры теплоотдатчика от T₁'=380K до T₁''=560K? Температура теплоприемника T₂=280K.

270. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Температура теплоотдатчика T₁=500K, температура теплоприемника T₂=250K. Определить термический КПД η цикла, а также работу A₁рабочего вещества при изотермическом расширении, если при изотермическом сжатии совершена работа A₂=70Дж.

271. Газ, совершающий цикл Карно, получает теплоту Q₁=84кДж. Определить работу A газа, если температура T₁теплоотдатчика в три раза выше температуры T₂теплоприемника.

Основные правила и рекомендации по выполнению контрольной работы

1. Контрольная работа выполняется в отдельной ученической тетради или на листах формата А4, которые следует скрепить.

2. На первом листе необходимо указать название Вуза, института, кафедры (кафедра физики), наименование работы (контрольная работа №2 по физике), номер варианта, номер группы и Ф.И.О. исполнителя.

3. Условия задач необходимо писать полностью. В ответе должны быть указаны единицы измерения найденных величин.

4. По выполненной домашней контрольной работе будет проведено собеседование, поэтому рекомендуем вернуться к решенным задачам и найти в литературе описание основных законов и физических величин, использованных при решении задач. Это крайне полезно сделать также при подготовке к экзамену.

5. Ваши проблемы, возникающие при выполнении контрольной работы Вы можете разрешить на консультации во время «дежурных суббот» или при выполнении лабораторных работ (для студентов ОДО).

Условия задач данной контрольной работы опубликованы в методических пособиях [1]-[2]. Там же приведено описание основных физических понятий и законов по изучаемым разделам физики, а также примеры решения задач. Более подробно с изучаемым материалом можно познакомиться, например, в книгах перечисленных в предлагаемом списке литературы.