Вариант 21

1. Средняя энергия молекулы одноатомного идеального газа 0,0608 ·10^-19 Дж. Давление газа 0,2 мПа. Найдите число молекул в одном кубическом метре газа.

2. В объеме V = 4 л находится масса 12 г газа при температуре Т₁ = 450 К. При какой температуре Т₂ плотность этого газа будет равной 6 кг/м³? Давление считать постоянным.

3. Гелий находится в закрытом сосуде объемом V = 2 л при температуре 20°С и давлении 100 кПа. Какое количество теплоты надо сообщить гелию, чтобы повысить его температуру на ΔТ = 100 К?

4. Какую работу совершил неон массой 4 кг при изобарном нагревании на 25 К? _неона = 0,02 кг/моль.

5. Газ, занимающий объем 10 л, изобарически расширяется при давлении 200 кПа. Определите работу газа и изменение его внутренней энергии, если ему сообщается 10 кДж теплоты и при этом объем его увеличивается вдвое.

6. Один и тот же одноатомный газ сжимают, уменьшая объем в 2 раза: первый раз изобарно, второй раз изотермически, третий раз адиабатически. Начальные параметры состояния газа всякий раз одинаковы: р = 100 кПа, V = 10 л, Т = 300 К. В каком случае над газом будет совершена наибольшая работа? Найдите эту работу.

7. Температура в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания равна 1000°С, температура окружающей среды 20°С. КПД двигателя составляет 25% от КПД идеальной машины, работающей в том же температурном интервале. Какова мощность двигателя, если за 1 час работы он израсходовал 35 кг керосина? Удельная теплота сгорания керосина 46·10⁶ Дж/кг.

8. Кислород массой m = 2 кг адиабатически увеличил свой объем в 5 раз. Найдите изменение энтропии.

9. Найдите плотность воздуха у поверхности Земли и на высоте h = 10 км от поверхности Земли. Температуру воздуха считать постоянной и равной 10⁰С. Давление воздуха у поверхности Земли р₀ = 100 кПа.

10. При каком давлении р средняя длина свободного пробега молекул азота равна 0,55 м, если температура газа равна 273 К?

Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.

Вариант 22

1. Найдите концентрацию молекул кислорода  ( = 32·10^-3 кг/моль), если давление его 0,2 МПа, а средняя квадратичная скорость молекул равна 700 м/с.

2. При какой температуре находился газ в закрытом сосуде, если при нагревании его на 140 К давление возросло в 1,5 раза?

3. Какую массу углекислого газа СО₂ можно нагреть при р = const на ΔТ = 80 К количеством теплоты Q = 222 Дж ?

4. В вертикально расположенном цилиндре с площадью основания 1 дм² под поршнем массой 10 кг, скользящим без трения, находится воздух. При изобарном нагревании воздуха поршень поднялся на 20 см. Какую работу совершил воздух, если наружное давление равно 100 кПа?

5. Азот массой 200 г расширяется изотермически при температуре 7°С, причем объем газа увеличился в 2 раза. Найдите: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) совершенную при расширении газа работу; 3) теплоту Q, полученную газом.

6. Масса m = 28 г азота, находящегося при температуре 40°С и давлении 100 кПа, адиабатически сжимается до объема V₂ = 13 л. Найдите температуру азота после сжатия.

7. Тепловая машина с максимально возможным КПД имеет в качестве нагревателя резервуар с кипящей водой при температуре 100°С, а в качестве холодильника – сосуд со льдом при 0°С. Какая масса льда растает при совершении машиной работы, равной 1 МДж? Удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.

8. Кислород массой m = 2 кг изотермически увеличил свой объем в 5 раз. Найдите изменение энтропии.

9. На какой высоте h плотность кислорода в полтора раза меньше его плотности на уровне моря? Температуру считать постоянной и равной 5°С.

10. Баллон вместимостью V = 20 л содержит азот массой m = 15 г. Определите среднюю длину свободного пробега молекул.

Модуль 4. Основы молекулярной физики и термодинамики.