III. Основы молекулярной физики и термодинамики. Модуль №3

Конденсированное состояние. Кинематика и динамика жидкостей. Основные понятия, определения и законы молекулярной физики и термодинамики. Статистический метод исследования. Основы термодинамики. Реальные газы. Фазовые равновесия и превращения. Кинетические явления

Вариант № 1

1. На нижнем конце трубки диаметром 0,2 см повисла шарообразная капля воды (рис. 1). Найти диаметр этой капли.

Ответ: а) D=4,5 мм; б) D=5,5 мм; в) D=6,5 мм;

г) D=7,5 мм; д) D=8,5 мм.

2. Сосуд, наполненный водой, сообщается с атмосферой через стеклянную трубку, закрепленную в горлышке сосуда (рис. 2). Кран К находится на расстоянииh₂=2 см от дна сосуда. Найти скорость вытекания воды из крана в случае, если расстояние между нижним концом трубки и дном сосуда h₁=10 см.

Ответ: а) v=1,45 м/с; б) v=1,35 м/с; в) v=1,25 м/с; г) v=1,15 м/с; д) v=1,05 м/с.

3. Баллон емкостью V=50 л заполнен кислородом. Температура кислорода t=20 ^oC. Когда часть кислорода израсходовали, давление в баллоне понизилось на p=2 атм. Определить массу m израсходованного кислорода.

Ответ: а) m=0,163 кг; б) m=0,153 кг; в) m=0,143 кг;

г) m=0,133 кг; д) m=0,123 кг.

4. Удельная теплоемкость при постоянном объеме газовой смеси, состоящей из одного киломоля кислорода и нескольких киломолей аргона, равна 430 Дж/(кгград). Какова масса аргона в газовой смеси?

Ответ: а) m_а=53 кг; б) m_а=55 кг; в) m_а=57 кг; г) m_а=59 кг;

д) m_а=61 кг.

5. Баллон емкостью 10 л содержит азот массой 1 г. Определить среднюю длину свободного пробега молекул <λ>.

Ответ: а) <λ>=1,1310^-6 м; б) <λ>=1,0310^-6 м; в) <λ>=0,9310^-6 м; г) <λ>=0,8310^-6 м; д) <λ>=0,7310^-6 м.

6. Некоторая масса сжатого воздуха поднимается в атмосфере в широком потоке такого же воздуха; теплообмен этой массы с внешними телами практически отсутствует. Каково изменение температуры воздуха при подъеме на высоту Δh=500 м?

Ответ: а) Δt=-3^о; б) Δt=-4^о; в) Δt=-5^о; г) Δt=-6^о; д) Δt=-7^о.

7. Производится сжатие некоторой массы двухатомного газа (γ=1,4) один раз изотермически, другой раз – адиабатически. Начальные температура и давление сжимаемого газа оба раза одинаковы. Конечное давление в n раз больше начального. Найти отношение работ сжатия при адиабатическом и изотермическом процессах в случае, если n=2.

Ответ: а) А₂/А₁=1,9; б) А₂/А₁=1,8; в) А₂/А₁=1,7; г) А₂/А₁=1,6;

д) А₂/А₁=1,5.

8. Определить давление, которое будет производить кислород в количестве 1 моля при температуре 300 К, если он занимает объем 0,5 л.

Ответ: а) p=6,99 МПа; б) p=5,99 МПа; в) p=4,99 МПа;

г) p=3,99 МПа; д) p=2,99 МПа.

9. Расстояние между стенками дюарового сосуда равно 8 мм. При каком давлении теплопроводность воздуха, находящегося между стенками дюарового сосуда, начнет уменьшаться при откачке? Температура воздуха 17 ^oС, диаметр молекул воздуха принять равным 310^-7 мм.

Ответ: а) p=1,56 Па; б) p=1,46 Па; в) p=1,36 Па; г) p=1,26 Па;

д) p=1,16 Па.

10. Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота при условии, что его динамическая вязкость η=17 мкПас.

Ответ: а) <λ>=50 пм; б) <λ>=60 пм; в) <λ>=70 пм; г) <λ>=80 пм; д) <λ>=90 пм.