Фізика / Домашн_ завдання 1-2 семестри / Cеместр1 / Домашн_ завдання / Молекулярно-к_нетична теор_я

Задачі для самостійного розв’язання

Тема: Молекулярно-кінетична теорія. Перший закон термодинаміки

1. У початковому стані газ має тиск 30 Па, температуру 300 К і займає об’єм 3 м³. Після того, як температуру збільшили на 50 К, тиск став 45 Па. Знайти новий об’єм газу.

2. У трубці з газом завдовжки 2 м, закритої з обох кінців, знаходиться стовпик ртуті довжиною 40 мм. Коли трубка розташована вертикально, ртуть поділяє трубку на дві однакові частини. Тиск газу над ртуттю 8000 Па. На скільки зсунеться стовпчик ртуті, якщо трубку розташувати горизонтально?

3. Колба об’ємом 0,5 л містить газ при нормальних умовах. Визначити кількість молекул газу, що знаходиться у колбі.

4. При ізохорному нагріванні кисню об’ємом 50 л тиск газу змінився на 0,5 МПа. Знайти кількість теплоти, яке передано газу.

5. Скільки атомів містять гази масою 1 г кожний: 1) гелій; 2) вуглець; 3) фтор; 4) полоній?

6. Водень займає об’єм 10 м³ при тиску 100 кПа. Газ нагріли при сталому об’ємі до тиску 300 кПа. Визначити зміну внутрішньої енергії газу, роботу, що здійснюється газом, кількість теплоти, що передано газу.

7. У балоні об’ємом 5 л міститься кисень масою 20 г. Визначити концентрацію молекул у балоні.

8. Азот масою 5 кг, нагрітий на 150 К, зберігає сталий об’єм. Знайти кількість теплоти, що передано газу, зміну внутрішньої енергії, роботу газу.

9. Одна третина молекул азоту масою 10 г розпалося на атоми. Визначити повну кількість частинок, що знаходяться у такому газі.

10. Балон об’ємом 20 л містить водень при температурі 300 К під тиском 0,4 МПа. Якими стануть температура і тиск газу, якщо йому передати кількість теплоти 6 кДж?

11. У балоні об’ємом 3 л знаходиться кисень масою 4 г. Визначити кількість речовини газу і концентрацію його молекул.

12. Кисень при сталому тиску 80 кПа нагрівають. Його об’єм збільшується від 1 м³ до 3 м³. Визначити зміну внутрішньої енергії, роботу газу при розширенні, кількість теплоти, що передана газу.

13. У посудині об’ємом 2,24 л при нормальних умовах знаходиться кисень. Визначити кількість речовини і масу кисню, а також концентрацію молекул.

14. Азот нагрівають при сталому тиску, причому йому було передано 21 кДЖ теплоти. Визначити роботу, яку здійснює при цьому газ та зміну його внутрішньої енергії.

15. Визначити концентрацію молекул ідеального газу при температурі 300 К і тиску 1 мПа.

16. Кисень масою 2 кг займає об’єм 1 м³ і знаходиться під тиском 0,2 МПа. Газ був нагрітий спочатку при сталому тиску до об’єму 3 м³, а потім при сталому об’ємі до тиску 0,5 МПа. Знайти зміну внутрішньої енергії газу, роботу газу, кількість теплоти, що передано газу.

17. Повітряна куля об’ємом 273 м³ і масою оболонки 150 кг при наповненні гарячим повітрям (М=29г/моль) при нормальному атмосферному тиску 100 кПа починає підніматися. Знайти температуру повітря у кулі, якщо атмосферні умови поза кулею є нормальними.

18. При зменшенні об’єму газу у двічі тиск збільшився на 120 кПа, а температура зросла на 10 %. Знайти початковий тиск у кПа.

19. Одноатомному зазу передано 10 кДж теплоти при ізобарному процесі. Знайти роботу газу і зміну його внутрішньої енергії.

20. Яку роботу (у МДж) необхідно здійснити для ізобарного нагрівання 800 моль ідеального одноатомного газу на 500 К?

21. Яку кількість теплоти необхідно передати для ізохорного нагрівання гелію масою 4 кг на 100 К?

22. Об’єм газу зменшили у двічі, а температуру збільшили у півтори рази. У скільки разів збільшився тиск газу?

23. Із балона об’ємом 10 л через малий отвір витікає водень. При температурі 7С тиск був 5 МПа. Через деякий час температура зросла до 17С, а тиск залишився сталим. Яка маса газу витікла?

24. Визначити підіймальну силу повітряної кулі радіусом 6 м, наповненої гелієм. Куля знизу з’єднується з навколишнім повітрям, температура якого 17С і тиск 85 кПа. Молярні маси гелію 4 г/моль, повітря 29 г/моль.

25. Протягом 10 діб з посудини повністю випаровується 100 г води. Скільки молекул вилітало з поверхні води за 1 с?

26. При адіабатичному стисканні тиск повітря було збільшено від 50 кПа до 0,5 МПа. Потім при незмінному об’ємі температуру повітря було знижено до початкової. Визначити кінцевий тиск газу.

27. Об’єм водню при ізотермічному розширенні збільшився у тричі. Визначити роботу, яку здійснює газ і кількість теплоти, отриману при цьому. Маса водню 200 г.

28. Визначити густину водяної пари, яка знаходиться під тиском 2,5 кПа і при температурі 250 К.

29. У посудині об’ємом 40 л знаходиться кисень. Температура кисню 300 К. Коли частину кисню витратили, тиск у балоні знизився на 100 кПа. Визначити масу витраченого кисню, якщо температура у балоні залишилася незмінною.

30. Азот масою 0,1 кг було нагріто при сталому тиску від температури 200 К до температури 400 К. Визначити роботу, яку здійснює газ, отриману газом теплоту і зміну внутрішньої енергії газу.