Вариант № 17

1 . Капля воды массой m=0,1 г введена между двумя плоскими и параллельными между собой стеклянными пластинками, смачиваемыми водой, причем краевой угол =0^о (рис. 1). Как велика сила притяжения между пластинками, если они находятся друг от друга на расстоянии d=10^-4 см? Поверхностное натяжение воды (при 18 ^оС) σ=7310^-3 Н/м.

Ответ: а) F=1,1610⁴ Н; б) F=1,2610⁴ Н; в) F=1,3610⁴ Н;

г) F=1,4610⁴ Н; д) F=1,5610⁴ Н.

2. В двух цилиндрических сообщающихся сосудах налита ртуть (рис. 2). Площадь сечения одного из сосудов вдвое больше площади другого. Широкий сосуд доливают водой до края. На какую высоту поднимается при этом уровень ртути в узком сосуде? Первоначально уровень ртути был на расстоянии ℓ=0,80 м от верхнего края широкого сосуда. Плотности ртути и воды равны соответственно ₁=1,3610⁴ кг/м³ и ₂=10³ кг/м³.

Ответ: а) Δh₂=0,08 м; б) Δh₂=0,07 м; в) Δh₂=0,06 м; г) Δh₂=0,05 м; д) Δh₂=0,04 м.

3. В сосуде находится 14 г азота и 9 г водорода при температуре 10 ^oС и давлении 1 МПа. Найти объем сосуда.

Ответ: а) V=15,810^-3 м³; б) V=14,810^-3 м³; в) V=13,810^-3 м³;

г) V=12,810^-3 м³; д) V=11,810^-3 м³.

4. Определить плотность смеси 4 г водорода и 32 г кислорода при температуре 7 ^oС и давлении 700 мм рт. ст.

Ответ: а) ρ=0,88 кг/м³; б) ρ=0,78 кг/м³; в) ρ=0,68 кг/м³;

г) ρ=0,58 кг/м³; д) ρ=0,48 кг/м³.

5. Какая часть молекул азота при температуре Т=900 К имеет скорость, лежащую в интервале от v_в до v_в+v, где v=20 м/c.

Ответ: а) ΔN₁/N=0,042; б) ΔN₁/N=0,032; в) ΔN₁/N=0,022;

г) ΔN₁/N=0,012; д) ΔN₁/N=0,025.

6. Опpеделить работу изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно (рис. 3), КПД которого 0,4, если работа изотермического расширения равна 8 Дж.

Ответ: а) А_изс=4,8 Дж; б) А_изс=4,7 Дж; в) А_изс=4,6 Дж; г) А_изс=4,4 Дж;

д) А_изс=4,2 Дж.

7. Из баллона, содержащего водород под давлением p₁=1 МПа при температуре T₁=300 К, выпустили половину находившегося в нём газа. Определить конечную температуру, считая процесс адиабатическим.

Ответ: а) Т=257 К; б) Т=247 К; в) Т=237 К; г) Т=227 К;

д) Т=217 К.

8. Какое давление надо приложить, чтобы углекислый газ превратить в жидкую углекислоту при температуре 31 ^oС?

Ответ: а) p_кр=7,38 МПа; б) p_кр=7,48 МПа; в) p_кр=7,58 МПа;

г) p_кр=7,68 МПа; д) p_кр=7,78 МПа.

9. Оценить коэффициент диффузии D ионов в водородной плазме. Температура плазмы 10⁷ К, число ионов в 1 см³ плазмы равно 10¹⁵. При указанной температуре эффективное сечение иона водорода считать равным 410^-20 см².

Ответ: а) D~0,910⁷ м²/с; б) D~1,010⁷ м²/с; в) D~1,110⁷ м²/с;

г) D~1,210⁷ м²/с; д) D~1,310⁷ м²/с.

10. В приближенной теории явлений переноса получается соотношение . Более строгая теория приводит к соотношению , где К – безразмерный коэффициент, равный , где γ – показатель адиабаты. Найти значение К, вычисленное по приведенной формуле для паров воды. Считать известными коэффициенты теплопроводности χ=15,8 мВт/(мК), динамической вязкости η=8,32мкПас.

Ответ: а) К=1,78; б) К=1,68; в) К=1,58; г) К=1,48; д) К=1,38.