Вариант № 14

1. Спирт по каплям вытекает из сосуда через вертикальную трубку с внутренним диаметром 2 мм. Считая, что капли отрываются через 1 с одна после другой, определить через сколько времени вытечет 10 г спирта? Принять диаметр шейки капли в момент отрыва равным внутреннему диаметру трубки (рис. 1).

Ответ: а) t=7,110² с; б) t=6,110² с; в) t=5,110² с;

г) t=4,110² с; д) t=3,110² с.

2. Нефть течет по трубопроводу со скоростью 0,8 м/с. Расход нефти составляет 210³ т/ч. Определить диаметр трубопровода.

Ответ: а) d=0,9 м; б) d=1,1 м; в) d=1,3 м; г) d=1,5 м; д) d=1,7 м.

3. Один баллон емкостью 20 л содержит азот под давлением 25атм, другой баллон емкостью 44 л содержит кислород под давлением 16 атм. Оба баллона были соединены между собой и оба газа смешались, образовав однородную смесь (без уменьшения температуры). Найти парциальное давление кислорода.

Ответ: а) p^'=15 атм; б) p^'=14 атм; в) p^'=13 атм; г) p^'=12 атм;

д) p^'=11 атм.

4. Молекула аргона, летящая со скоростью 500 м/с, упруго ударяется о стенку сосуда. Направление скорости молекулы и нормаль к стенке сосуда образуют угол 60^o. Найти импульс силы, полученный стенкой за время удара.

Ответ: а) FΔt=3,3210^-23 Нс; б) FΔt=3,4210^-23 Нс;

в) FΔt=3,5210^-23 Нс; г) FΔt=3,6210^-23 Нс; д) FΔt=3,7210^-23 Нс.

5. Какая часть молекул водорода имеет кинетическую энергию, достаточную для преодоления гравитационного поля Земли, если температура газа 300 К?

Ответ: а) ΔN/N=5,810^-21; б) ΔN/N=5,710^-21; в) ΔN/N=5,610^-21;

г) ΔN/N=5,510^-21; д) ΔN/N=5,410^-21.

6. Какая доля количества теплоты, подводимого к идеальному двухатомному газу при изобарном процессе, расходуется на работу расширения?

Ответ: а) A/Q=0,49; б) A/Q=0,39; в) A/Q=0,29; г) A/Q=0,59;

д) A/Q=0,69.

7. Кислород массой m=2 кг увеличил свой объём в 5 раз изотермически. Найти изменения энтропии в указанном случае.

Ответ: а) ΔS=836 Дж/К; б) ΔS=846 Дж/К; в) ΔS=856 Дж/К;

г) ΔS=866 Дж/К; д) ΔS=876 Дж/К.

8. Кислород, содержащий количество вещества 1 моль, находится при температуре Т=350 К. Найти относительную погрешность в вычислении внутренней энергии газа, если газ рассматривать как идеальный. Расчет выполнить для объема 0,2 л.

Ответ: а) ε=0,133; б) ε=0,123; в) ε=0,113; г) ε=0,103; д) ε=0,903.

9. Динамическая вязкость углекислого газа при нормальных условиях η=1410^-6 Пас. Определить среднюю длину свободного пробега молекул кислорода при этих условиях.

Ответ: а) <λ>=69 нм; б) <λ>=59 нм; в) <λ>=49 нм; г) <λ>=39 нм; д) <λ>=29 нм.

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 аргона. Считать известными коэффициенты теплопроводности и динамической вязкости соответственно равными χ=16,2 мВт/(мК), η=21,5 мкПас.

Ответ: а) К=2,61; б) К=2,51; в) К=2,41; г) К=2,31; д) К=2,21.

Вариант № 15

1. Какова разность уровней жидкости в двух сообщающихся капиллярах с диаметрамиd₁=0,5мм и d₂=1 мм? Коэффициент поверхностного натяжения жидкости =6410^-3 Н/м (рис. 1). Краевые углы менисков равны нулю. Плотность жидкости =1,210³ кг/м³.

Ответ: а) Δh=20,8 мм; б) Δh=21,8 мм;

в) Δh=22,8 мм; г) Δh=23,8 мм; д) Δh=24,8 мм.

2. Диаметр канала брандспойта равен 2 см. Из него вырывается струя воды со скоростью 18 м/с (рис. 2). Найти избыточное давление в пожарном рукаве, диаметр которогоr=6 см.

Ответ: а) p_из=1,310⁵ Па;

б) p_из=1,410⁵ Па; в) p_из=1,610⁵ Па;

г) p_из=1,710⁵ Па; д) p_из=1,810⁵ Па.

3. Найти плотность газовой смеси, состоящей по массе из одной части водорода и восьми частей кислорода. Давление и температура смеси соответственно равны: p=720 мм рт. ст. t=15 ^oС.

Ответ: а) ρ=0,5 кг/м³; б) ρ=0,6 кг/м³; в) ρ=0,7 кг/м³;

г) ρ=0,8 кг/м³; д) ρ=0,9 кг/м³.

4. Сколько качаний нужно сделать, чтобы при помощи насоса, захватывающего при каждом качании 40 см³ воздуха, наполнить пустую камеру шины велосипеда настолько, чтобы площадь её соприкосновения с дорогой была равна 60 см²? Нагрузка на колесо равна 700 Н. Объём камеры равен 2000 см³. Атмосферное давление принять равным 110⁵ Па. Жёсткостью покрышки камеры пренебречь.

Ответ: а) n=128; б) n=118; в) n=108; г) n=98; д) n=88.

5. Какая часть молекул азота имеет кинетическую энергию, достаточную для преодоления гравитационного поля Земли, если температура газа 300 К?

Ответ: а) ΔN/N=2,710^-31; б) ΔN/N=2,610^-31; в) ΔN/N=2,510^-31;

г) ΔN/N=2,410^-31; д) ΔN/N=2,310^-31.

6. Какая доля количества теплоты, подводимого к идеальному трехатомному газу при изобарном процессе, расходуется на увеличение внутренней энергии газа?

Ответ: а) ΔU/Q=0,45; б) ΔU/Q=0,55; в) ΔU/Q=0,65; г) ΔU/Q=0,75; д) ΔU/Q=0,85.

7. Кислород массой m=2 кг увеличил свой объём в 5 раз адиабатически. Найти изменения энтропии в указанном случае.

Ответ: а) ΔS=0; б) ΔS=36 Дж/К; в) ΔS=46 Дж/К; г) ΔS=56 Дж/К; д) ΔS=66 Дж/К.

8. Определить изменение внутренней энергии неона, содержащего количество вещества 1 моль при изотермическом расширении его объема от 1 л до 2 л.

Ответ: а) ΔU=170 Дж; б) ΔU=160 Дж; в) ΔU=150 Дж;

г) ΔU=140 Дж; д) ΔU=130 Дж.

9. Вязкость некоторого газа определяется методом измерения силы трения между пластинами, отделенными друг от друга слоем этого газа толщиной 0,9 мм. При давлении p₁=2,8 Па вязкость газа оказалась равной η₁=0,80 10^-5 Пас. При давлении p₂=10,9 Па и давлении p₃=16,0 Па вязкость η₂=η₃=1,910^-5 Пас. Какова приблизительно длина свободного пробега молекул этого газа при нормальном давлении p₀?

Ответ: а) <λ>=58 нм; б) <λ>=60 нм; в) <λ>=62 нм; г) <λ>=64 нм; д) <λ>=66 нм.

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 водорода. Считать известными коэффициенты теплопроводности и динамической вязкости соответственно равными χ=168 мВт/(мК), η=8,66 мкПас.

Ответ: а) К=1,56; б) К=1,66; в) К=1,76; г) К=1,86; д) К=1,96.