Zadania_k_sem_rab_2_po_fizike

92. Масса m=10 г азота находится в закрытом сосуде при температуре t₁=7°C. Какое количество теплоты Q надо сообщить азоту, чтобы увеличить среднюю квадратичную скорость его молекул вдвое? Во сколько раз при этом изменится температура газа? Во сколько раз при этом изменится давление газа на стенки сосуда?

93. Гелий находится в закрытом сосуде объемом V=2 л при температуре t₁=20°С и давлении р₁=100 кПа. Какое количество теплоты Q надо сообщить гелию, чтобы повысить его температуру на t=100°С? Каковы будут при новой температуре средняя квадратичная скорость его молекул, давление р₂, плотность гелия и энергия теплового движения W его молекул?

94. Определить количество теплоты Q, которое надо сообщить кислороду объемом V=50 л при его изохорном нагревании, чтобы давление газа повысилось на р=0,5 МПа.

95. При изотермическом расширении азота при температуре T=280 К объем его увеличился в два раза. Определить: 1) совершенную при расширении газа работу А; 2) изменение U внутренней энергии; 3) количество теплоты Q, полученное газом. Масса азота m=0,2 кг.

96. При адиабатном сжатии давление воздуха было увеличено от p₁=50 кПа до р₂=0,5 МПа. Затем при неизменном объеме температура воздуха была понижена до первоначальной. Определить давление р₃ газа в конце процесса.

97. Кислород массой m=200 г занимает объем V₁=100 л и находится под давлением р₁=200 кПа. При нагревании газ расширился при постоянном давлении до объема V₂=300 л, а затем его давление возросло до р₃=500 кПа при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии U газа, совершенную газом работу A и теплоту Q, переданную газу. Построить график процесса.

98. Объем водорода при изотермическом расширении при температуре T=300 К увеличился в n=3 раза. Определить работу А, совершенную газом, и теплоту Q, полученную при этом. Масса m водорода равна 200 г.

99. Азот массой m=0,1 кг был изобарно нагрет от температуры T₁=200 К до температуры T₂=400 К. Определить работу А, совершенную газом, полученную им теплоту Q и изменение U внутренней энергии азота.

100. Во сколько раз увеличится объем водорода, содержащий количество вещества =0,4 моль при изотермическом расширении, если при этом газ получит количество теплоты Q=800 Дж? Температура водорода T=300 К.

101. Какая работа А совершается при изотермическом расширении водорода массой m=5г, взятого при температуре T=290 К, если объем газа увеличивается в три раза?

102. Какая доля w₁ количества теплоты Q, подводимого к идеальному двухатомному газу при изобарном процессе, расходуется на увеличение U внутренней энергии газа и какая доля w₂ - на работу А расширения? Рассмотреть три случая, если газ: 1) одноатомный; 2) двухатомный; 3) трехатомный.

103. Определить работу А, которую совершит азот, если ему при постоянном давлении сообщить количество теплоты Q=21 кДж. Найти также изменение U внутренней энергии газа.

104. Определить количество теплоты Q, которое надо сообщить кислороду объемом V=50 л при его изохорном нагревании, чтобы давление газа повысилось на р=0,5 МПа.

105. При изотермическом расширении азота при температуре T=280 К объем его увеличился в два раза. Определить: 1) совершенную при расширении газа работу А; 2) изменение U внутренней энергии; 3) количество теплоты Q, полученное газом. Масса азота m=0,2 кг.

106. При адиабатном сжатии давление воздуха было увеличено от p₁=50 кПа до р₂=0,5 МПа. Затем при неизменном объеме температура воздуха была понижена до первоначальной. Определить давление р₃ газа в конце процесса.

107. Кислород массой m=200 г занимает объем V₁=100 л и находится под давлением р₁=200 кПа. При нагревании газ расширился при постоянном давлении до объема V₂=300 л, а затем его давление возросло до р₃=500 кПа при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии U газа, совершенную газом работу A и теплоту Q, переданную газу. Построить график процесса.

108. Объем водорода при изотермическом расширении при температуре T=300 К увеличился в n=3 раза. Определить работу А, совершенную газом, и теплоту Q, полученную при этом. Масса m водорода равна 200 г.

109. Азот массой m=0,1 кг был изобарно нагрет от температуры T₁=200 К до температуры T₂=400 К. Определить работу А, совершенную газом, полученную им теплоту Q и изменение U внутренней энергии азота.

110. Во сколько раз увеличится объем водорода, содержащий количество вещества =0,4моль при изотермическом расширении, если при этом газ получит количество теплоты Q=800 Дж? Температура водорода T=300 К.

111. Какая работа А совершается при изотермическом расширении водорода массой m=5 г, взятого при температуре T=290 К, если объем газа увеличивается в три раза?

121. Какая доля w₁ количества теплоты Q, подводимого к идеальному двухатомному газу при изобарном процессе, расходуется на увеличение U внутренней энергии газа и какая доля w₂ - на работу А расширения? Рассмотреть три случая, если газ: 1) одноатомный; 2) двухатомный; 3) трехатомный.

122. Определить работу А, которую совершит азот, если ему при постоянном давлении сообщить количество теплоты Q=21 кДж. Найти также изменение U внутренней энергии газа.

123. При нагревании двухатомного газа, объём которого остаётся неизменным (V=40 л), его давление изменилось на p=0,3 МПа. Найти: а) количество теплоты Q, сообщённое газу; б) приращение внутренней энергии U газа; в) совершенную газом работу. Молекулы газа считать жесткими.

124. Одноатомный газ был нагрет при постоянном давлении р=90 кПа. В результате его объем увеличился на V=2 м³. Найти: а) совершенную газом работу; б) приращение внутренней энергии U газа; в) количество теплоты Q, сообщенное газу.

125. Аргон нагревался при постоянном давлении, причем ему было сообщено количество теплоты Q=50 кДж. Определить приращение внутренней энергии U аргона и работу А, совершенную аргоном.

126. Три литра кислорода находятся под давлением р=0,15 МПа. Какое количество теплоты Q надо сообщить кислороду, чтобы: а) при постоянном объеме вдвое увеличить давление; б) при постоянном давлении вдвое увеличить объем?

127. Двухатомный газ массой 6,5 молей при температуре Т=300 К расширяется за счет притока теплоты извне вдвое (р=соnst). Найти: а) количество теплоты Q, полученное газом; б) приращение внутренней энергии U газа; в) работу А, совершенную газом при расширении.

128. Азот массой m=5 г нагревается от температуры t₁=20°С при постоянном давлении р=150 кПа. После нагревания объем газа оказался равным V₂=12 л. Найти: а) количество теплоты Q, полученное азотом; б) работу А, совершенную газом; в) приращение внутренней энергии U.

129. При изобарическом расширении двухатомного газа была совершена работа A=16,2 кДж. Найти количество теплоты Q, сообщенное газу.

130. В закрытом сосуде находится водород массой m₁=12 г и азот массой m₂=2 г. Найти приращение внутренней энергии U этой смеси при изменении ее температуры на T=56 К.

131. Сто молей газа нагреваются изобарически от температуры T₁ до температуры Т₂. При этом газ получает количество теплоты Q=0,28 МДж и совершает работу А=80 кДж. Найти: а) приращение внутренней энергии U газа; б) =; в) T=T₂-T₁.

132. Один моль газа расширяется изотермически при температуре Т=300 К, причем его объем увеличивается в три раза. Найти: а) приращение внутренней энергии U газа; б) совершенную газом работу А; в) количество теплоты Q, сообщенное газу.

133. Кислород массой m=0,32 кг нагрели на T=100 К, сообщив ему количество теплоты Q=30 кДж. Найти приращение внутренней энергии U Кислорода и совершенную им работу А.

134. Один моль газа изотермически расширяется при температуре Т=300 К. При этом газом совершается работа А=2 кДж. Определить, во сколько раз изменяется объем газа при его расширении.

135. Определить, во сколько раз изменилось давление 1 моля газа при его изотермическом расширении при температуре t=17°С, если работа, совершенная газом, A=2,4 кДж.

136. Некоторое количество воздуха, находящегося при температуре t=0°С, адиабатически расширяется до объемов два раза больше начального. Найти, до какой температуры охлаждается этот воздух.

137. Один моль двухатомного газа адиабатически расширяется от объема V₁=22 л до объема V₂=0,11 м³. Начальная температура газа Т=290 К. Найти: а) приращение внутренней энергии U газа; б) совершенную газом работу А.

138. Один моль двухатомного газа, находящегося при нормальных условиях, сжимается до объема V₂=5,6 л. Найти температуру газа Т₂ после сжатия и работу сжатия А', если: а) газ сжимается изотермически; б) газ сжимается адиабатически.

139. Азот массой m=14 г сжимают изотермически при температуре Т=300 К от давления р₁=100 кПа до давления р₂=500 кПа. Определить: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) работу сжатия; 3) количество выделившейся теплоты.

140. Азот массой m=50 г находится при температуре Т₁=280 К. В результате изохорного охлаждения его давление уменьшилось в n=2 раза, а затем в результате изобарного расширения температура газа в конечном состоянии стала равной первоначальной. Определить: 1) работу, совершенную газом; 2) изменение внутренней энергии газа.

141. В результате кругового процесса газ совершил работу А=1 Дж и передал охладителю теплоту Q=4,2 Дж. Определить термический КПД  цикла.

142. Совершая замкнутый цикл, газ получил от нагревателя теплоту Q=4,210³ Дж. Какую работу А совершил газ в результате протекания всего цикла, если термический цикла КПД  =0,1?

143. Один моль идеального двухатомного газа совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар. Наименьший объем V_мин=10 л, наибольший V_макс=20 л, наименьшее давление р_мин=2,46 атм, наибольшее р_макс=4,1 атм. Начертить график цикла. Определить температуру Т газа для характерных точек цикла и его термический КПД .

Рис. 13 Рис. 14

144. Один моль двухатомного идеального газа совершает замкнутый цикл, график которого изображен на рис. 13. Определить: 1) теплоту Q₁, полученную от нагревателя; 2) теплоту Q₂, переданную охладителю; 3) работу А, совершаемую газом за цикл; 4) термический КПД цикла.

145. Один моль идеального двухатомного газа, находящийся под давлением р₁=1 атм при температуре t₁=27°С, нагревают при постоянном объеме до давления р₂=2 атм. После этого газ изотермически расширился до начального давления и затем изобарически был сжат до начального объема V₁. Начертить график цикла. Определить температуру газа для характерных точек цикла и его термический КПД.

146. Одноатомный газ массой m=0,1 кмоль, имевший при давлении p₁=10⁵ Н/м² объем V₁=5 м³, сжимался изобарически до объема V₂=1 м³, затем сжимался адиабатически и, наконец, расширялся при постоянной температуре до начального объема и давления. Построить график процесса. Найти: 1) температуру, объем и давление, соответствующие характерным точкам цикла; 2) теплоту Q₁, полученную газом от нагревателя; 3) теплоту Q₂, переданную газом охладителю; 4) работу А, совершенную газом за весь цикл; 5) термический КПД цикла .

147. Идеальный многоатомный газ совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар, причем наибольшее давление газа в два раза больше наименьшего, а наибольший объем в четыре раза больше наименьшего. Определить термический КПД цикла .

148. Газ, совершающий цикл Карно, 2/3 теплоты Q₁, полученной от нагревателя, отдает охладителю. Температура охладителя t₂=0°С. Определить температуру T₁ нагревателя.

149. Газ совершает цикл Карно. Температура охладителя t₂=17°С. Во сколько раз увеличится КПД цикла, если температура нагревателя повысится от =127°С до =347°С?

150. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура T₁ нагревателя в три раза выше, чем температура Т₂ охладителя. Нагреватель передал газу теплоту Q₁=4,210⁴ Дж. Какую работу А совершил газ?

151. Идеальный газ совершает цикл Карно при температурах теплоприемника Т₂=290 К и теплоотдатчика T₁=400 К. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия  цикла, если температура теплоотдатчика возрастет до T₁=600 К?

152. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура Т₁ теплоотдатчика в четыре раза (n=4) больше температуры теплоприемника. Какую долю w количества теплоты, полученного за один цикл от теплоотдатчика, газ отдаст теплоприемнику?

153. Определить работу А₂ изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, КПД которого =0,4, если работа изотермического расширения равна А₁=8 Дж.

154. Газ, совершающий цикл Карно, отдал теплоприемнику теплоту Q₂=14 кДж. Определить температуру Т₁ теплоотдатчика, если при температуре теплоприемника Т₂=280 К работа цикла А=6 кДж.

155. Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от теплоотдатчика теплоту Q₁=4,38 кДж и совершил работу А=2,4 кДж. Определить температуру теплоотдатчика, если температура теплоприемника T₂=273 К.

156. Газ, совершающий цикл Карно, отдал теплоприемнику 67% теплоты, полученной от теплоотдатчика. Определить температуру T₂ теплоприемника, если температура теплоотдатчика T₁=430 К.

157. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия  цикла Карно при повышении температуры теплоотдатчика от Т₁=380 К до Т'₁=560 К? Температура теплоприемника T₂=280 К.

158. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Температура теплоотдатчика T₁=500 К, температура теплоприемника T₂=250 К. Определить термический КПД  цикла, а также работу А₁ рабочего вещества при изотермическом расширении, если при изотермическом сжатии совершена работа A₂=70 Дж.

159. Газ, совершающий цикл Карно, получает теплоту Q₁=84 кДж. Определить работу А газа, если температура Т₁ теплоотдатчика в три раза выше температуры T₂ теплоприемника.

160. В цикле Карно газ получил от теплоотдатчика теплоту Q₁=500 Дж и совершил работу A=100 Дж. Температура теплоотдатчика T₁=400 К. Определить температуру T₂ теплоприемника.