
- •Тема: Распределения Максвелла и Больцмана
- •1. Зависимость давления от высоты для изотермической атмосферы описывается барометрической формулой . Для этой зависимости справедливы следующие утверждения …
- •Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия
- •1. На рисунке схематически изображен цикл Карно в координатах : Уменьшение энтропии имеет место на участке …
- •2. На рисунке схематически изображен цикл Карно в координатах : Увеличение энтропии имеет место на участке …
- •6. При поступлении в неизолированную термодинамическую систему тепла в ходе обратимого процесса для приращения энтропии верным будет соотношение …
- •7. Максимальное значение кпд, которое может иметь тепловой двигатель с температурой нагревателя 327°с и температурой холодильника 27°с, составляет ____ %.
- •8. На рисунке изображен цикл Карно в координатах , где s – энтропия. Адиабатное расширение происходит на этапе …
- •Решение:
- •Тема: Средняя энергия молекул
- •2. Если не учитывать колебательные движения в молекуле углекислого газа, то средняя кинетическая энергия молекулы равна …
- •Решение:
- •8. Отношение средней кинетической энергии вращательного движения к средней энергии молекулы с жесткой связью . Это имеет место для …
- •9. При комнатной температуре коэффициент Пуассона , где и – молярные теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме соответственно, равен для …
- •Решение:
- •13. При комнатной температуре отношение молярных теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме равно для …
9. При комнатной температуре коэффициент Пуассона , где и – молярные теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме соответственно, равен для …
|
|
|
водяного пара |
|
|
|
водорода |
|
|
|
азота |
|
|
|
гелия |
Решение:
Из
отношения
.
При комнатной температуре
,
где
и
–
число поступательных и вращательных
степеней свободы. По условию
.
Отсюда
.
Так как для молекул газа
,
то для рассматриваемого газа
,
а три вращательные степени свободы
имеют трехатомные и многоатомные газы
с нелинейными молекулами. Следовательно,
речь идет о водяном паре
10. Средняя
кинетическая энергия молекул газа при
температуре
зависит
от их конфигурации и структуры, что
связано с возможностью различных видов
движения атомов в молекуле и самой
молекулы. При условии, что имеет место
поступательное, вращательное движение
молекулы как целого и колебательное
движение атомов в молекуле, отношение
средней кинетической энергии колебательного
движения к полной кинетической энергии
молекулы азота (
)
равно …
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение:
Для
статистической системы в состоянии
термодинамического равновесия на каждую
поступательную и вращательную степени
свободы приходится в среднем кинетическая
энергия, равная
,
а на каждую колебательную степень –
Средняя
кинетическая энергия молекулы равна:
.
Здесь
–
сумма числа поступательных, вращательных
и удвоенного числа колебательных
степеней свободы молекулы:
,
где
–
число степеней свободы поступательного
движения, равное 3;
–
число степеней свободы вращательного
движения, которое может быть равно 0, 2,
3;
–
число степеней свободы колебательного
движения, минимальное количество которых
равно 1.
Для молекулярного азота
(двухатомной молекулы)
,
и
.
Следовательно,
Полная
средняя кинетическая
энергия молекулы азота (
)
равна:
,
энергия колебательного движения
,
тогда отношение
.
11.Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре Т зависит от их структуры, что связано с возможностью различных видов движения атомов в молекуле. Средняя кинетическая энергия молекул гелия (He) равна …
,
,
,
Решение:
12. Отношение средней кинетической энергии вращательного движения к средней энергии молекулы с жесткой связью . Это имеет место для …
|
|
|
водорода |
|
|
|
водяного пара |
|
|
|
гелия |
|
|
|
метана ( ) |
Решение: Средняя кинетическая энергия молекулы равна: , где – постоянная Больцмана, – термодинамическая температура, – сумма числа поступательных, вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы: . Средняя энергия вращательного движения . Таким образом, с учетом того что связь атомов в молекуле по условию является жесткой (в этом случае ), отношение . Отсюда , что имеет место для газов с двухатомными и многоатомными линейными молекулами. Следовательно, это – водород.