Физика / Физика / Молекулярная физика (11-18) PDF / Мет. 211
.pdf
7.Что называется степенью свободы? Какое число степеней свободы имеет жесткая молекула (одноатомная, двухатомная, трехатомная)?
8.Вычислите теоретическое значение для воздуха на основе молекулярно-кинетической теории?
9.Может ли быть меньше 1?
10.Какие процессы изменения состояний газа имеют место в данной работе?
11.Выведите расчетную формулу.
12.Чему равна теплоемкость идеального газа при изотермическом процессе?
Индивидуальные задания
1. На рис. 5. изображены пять процессов, протекающих |
Р |
|
1 |
с идеальным газом. Как ведет себя внутренняя |
|
|
2 |
энергия газа в ходе каждого из процессов? |
|
|
3(изотерма) |
2. Показать, что разность удельных теплоемкостей газа |
|
5 |
(адиабата) |
|
V |
||
|
|
||
удовлетворяет уравнению Майера cP cV R . |
|
Рис.5 |
|
3. Изобразить для идеального газа примерные графики изохорического, изобарического, изотермического и адиабатического процессов на диаграммах: а) Р,V; б) T,V; в) P, T. Графики изобразить проходящими через одну точку.
4.Некоторое количество идеального одноатомного газа сжимают адиабатически до тех пор, пока давление не превзойдет начальное давление в 10 раз. Затем газ расширяется изотермически до первоначального объема. Во сколько раз конечное давление газа превышает начальное его давление? Ответ: в 2,51 раза
5.Идеальный газ (γ = 1,4), находящийся первоначально при температуре таяния льда, подвергается сжатию, в результате чего: а) объем уменьшается в 10 раз; б) давление увеличивается в 10 раз. Считая процесс сжат ия адиабатическим, определить до какой температуры нагревается газ вследствие сжатия.
Ответ: а) 413 оС; б) 245 оС.
6.Показать, нагревается или охлаждается идеальный газ, если он расширяется по закону pV 2 const ? Какова молярная теплоемкость газа при этом процессе?
Ответ: охлаждается, C CV R .
11
7.Температура в комнате объема V поднялась от значения Т1 до значения Т2. Как изменилась при этом внутренняя энергия воздуха, содержащегося в комнате?
Ответ: не изменилась.
8. Некоторое количество кислорода (рис. 6) занимает объем V1=3 л при температуре t =27 0С и давлении P1 =8,2·105 Па. Во втором состоянии газ имеет давление P2 = 6 ·105 Па. Найти:
а) количество тепла, полученного газом; б) работу, совершенную газом при изменении состояния; в) изменение внутренней энергии газа .
Р
Р1 1
Р2 2
V1 V Рис. 6
9. Считая азот идеальным газом, определить его удельную теплоемкость: 1) для изобарного процесса; 2) для изохорного процесса.
Ответ: 1) Cv=742 Дж/(кг·К); 2) Cp=1,04 кДж/(кг·К)
10. Азот массой 1 кг находится при температуре 280 К. Считая газ идеальным, определить: 1) внутреннюю энергию молекул азота; 2) среднюю кинетическую энергию вращательного движения молекул азота.
Ответ: 1) 0,2 МДж ; 2) 83,1 кДж.
11. Водород массой m = 20 г был нагрет на T = 100 К при постоянном давлении. Определить: 1) количество теплоты Q, переданное газу; 2) приращение U внутренней энергии газа; 3) работу А расширения.
Ответ: 1) 29,3 кДж ; 2) 20,9 кДж ; 3) 8,4 кДж.
12. Кислород объемом 2 л находится под давлением 1 МПа. Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить газу, чтобы увеличить его давление вдвое в результате изохорного процесса. Ответ: 5кДж.
13.Некоторый газ массой 2 кг находится при температуре 300 К и под давлением 0,5 МПа. В результате изотермического сжатия давление газа увеличилось в три раза. Работа, затраченная на сжатие, А = -1,37 кДж. Определить: 1) какой это газ; 2) первоначальный удельный объем г аза.
Ответ: 1) гелий; 2) 1,25 м3/кг.
Библиографический список
Трофимова Т.И. Основы термодинамики. /Т.И. Трофимова // Курс физики: Учеб. – М.,2001. – Гл. 9; § 50-55. – С.100 - 110.
12