Теоретические вопросы

9. Опишите методы экспериментального определения коэффициента самодиффузии.

10. В каком состоянии замкнутой системы энтропия этой системы будет максимальной?

Вариант 19 идз 2. Молекулярная физика. Термодинамика

1. В баллоне V = 25 л находится водород при температуре Т = 290 К. Часть водорода израсходовали, при этом давление понизилось на Р = 0,410⁵ Па. Определить массу израсходованного водорода.

2. Азот массы m = 15 г находится в закрытом сосуде при температуре Т = 300 К. Какое количество тепла необходимо сообщить азоту, чтобы средняя квадратичная скорость его молекул возросла в 2 раза.

3. Как будет изменяться доля молекул гелия, имеющих скорости, лежащие в интервале от <v> до < v > + v, где  v = 20 м/с, при увеличении температуры с 300 до 600 К?

4. Найти объем сосуда, в котором находится N = 410²² молекул двухатомного газа, если теплопроводность газа  = 14 мВт/(мК), а коэффициент диффузии D = 2,0210^5 м²/с.

5. Гелий массой 1,25 кг при температуре 270 К находится под давлением 0,1 МПа. Газ нагревают при постоянном давлении, и его объем становится равным 10^2 м³. Найти внутреннюю энергию газа после нагревания и количество подведенной к газу теплоты.

6. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из двух изобар и двух адиабат с температурами Т₁ = 300 К и Т₂ = 400 К. Найти КПД цикла, если степень сжатия V₁/V₂ = 2, а в качестве рабочего тела используется многоатомный идеальный газ.

7. Вода массой 100 г, взятая при температуре 273 К, была заморожена в лед до температуры 253 К. Теплоемкость льда равна 1,8 кДж/(кг·К), а удельная теплота плавления - 335 кДж/кг. Найдите изменение энтропии в этом процессе.

8. Найти эффективный диаметр молекулы кислорода, если Т_к = 154 К и Р_к = 50 атм.

Теоретические вопросы

9. В чем состоит дифференциальный метод определения коэффициентов теплопроводности и вязкости?

10. Объясните возрастание энтропии при фазовом переходе «твердое тело – жидкость», исходя из статистического смысла энтропии.

Вариант 20 идз 2. Молекулярная физика. Термодинамика

1. Сосуд емкостью 10 л содержит азот массой m₁ = 7 г и водород массой m₂ = 1 г при температуре Т = 280 К. Определить давление смеси газов.

2. Вычислить при температуре t = 17 С среднюю квадратичную скорость капельки воды диаметром d = 0,1 мкм, взвешенной в воздухе. Сделайте анализ решения задачи.

3. Найти для газообразного азота температуру, при которой скоростям молекул v₁ = 400 м/с и v₂ = 700 м/с соответствуют одинаковые значения функции распределения Максвелла. Нарисовать график с указанием полученных результатов.

4. Найти эффективный диаметр гелия, если при нормальных условиях коэффициент диффузии гелия равен D = 8,2510^5 м²/с.

5. В стальном баллоне при температуре 27 С и давлении 0,1 МПа находится 0,2 кг гелия. После нагревания давление в баллоне возросло в 5 раз. Найти объем баллона и количество теплоты, сообщенной газу.

6. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из двух изохор и двух изотерм с температурами Т₁ = 273 К и Т₂ = 573 К. Определить степень сжатия V₁/V₂ двухатомного газа, если КПД цикла равен  = 0,425.

7. Смешали воду массой 5 кг при температуре 280 К с водой массой 8 кг при температуре 350 К. Теплоемкость воды равна 4,2 кДж/(кг·К). Найдите изменение энтропии, происходящее при смешивании.

8. Найти эффективный диаметр атома гелия, если Т_к = 5,2 К и Р_к = 2,25 атм.