Раздел 3. Теплоемкость газа

221. Вычислить удельные теплоемкости c_p и c_v газов: 1) гелия He; 2) водорода H₂; 3) углекислого газа CO₂.

222. Разность удельных теплоемкостей c_p - c_v некоторого двухатомного газа равна 260 Дж/(кгК). Найти молярную массу газа и его удельные теплоемкости c_p и c_v.

223. Двухатомный газ под давлением 300 кПа и при температуре t = 27^oС занимает объем V = 50 л. Определить теплоемкость этого газа при постоянном объеме и постоянном давлении.

224. Найти показатель адиабаты  идеального газа, который при температуре Т = 350 К и давлении p = 0,4 МПа занимает объем V = 300 л и имеет молярную теплоемкость C_v = 857 Дж/(мольК).

225. Трехатомный газ при нормальных условиях (p = 100 кПа, t = 27^oС) занимает объем 20 л. Вычислить теплоемкость этого газа при постоянном объеме и постоянном давлении.

226. Плотность некоторого газа при нормальных условиях  = 1,25 кг/м³. Отношение удельных теплоемкостей  = 1,4. Определить удельные теплоемкости c_p и c_v этого газа.

227. Найти для кислорода отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к удельной теплоемкости при постоянном объеме.

228. Для некоторого двухатомного газа удельная теплоемкость при постоянном давлении c_p = 1,4610⁴ Дж/(кгК). Чему равна масса одного киломоля этого газа?

229. Чему равны удельные теплоемкости c_p и c_v некоторого двухатомного газа, если плотность этого газа при нормальных условиях равна 1,43 кг/м³?

230. Найти удельные теплоемкости c_p и c_v некоторого газа, если известно, что масса одного киломоля этого газа равна  = 30 кг/кмоль и отношение c_p/c_v =1,4.

Раздел 4. Первое начало термодинамики.

Внутренняя энергия. Изопроцессы.

Работа газа при различных процессах

231. Азот массой 100 г расширился изотермически при температуре 250 К, при этом объем его увеличился в 2,7 раза. Определить: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) совершенную газом работу; 3) теплоту, полученную газом. Начертить диаграмму изопроцесса.

2

19 20

32. При изотермическом расширении азота массой 140 г при температуре 300 К совершена работа 12,5 кДж. Найти: 1) во сколько раз изменился объем газа; 2) на сколько изменилась внутренняя энергия газа; 3) теплоту, полученную газом. Начертить диаграмму изопроцесса.

233. При изобарическом расширении двухатомного газа при атмосферном давлении его объем увеличился от 1 м³ до 3 м³. Определить: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) работу, совершенную газом; 3) теплоту, сообщенную газу. Начертить диаграмму изопроцесса.

2 34. В цилиндре объемом 4 л под поршнем, занимающим среднее положение (рис. 1), находится кислород при атмосферном давлении. При нагревании газ расширяется при постоянном давлении, в результате чего поршень поднимается вверх до упора, после чего давление газа постепенно возрастает в два раза. Построить график наблюдаемых изопроцессов и определить теплоту Q, сообщенную газу. Трением поршня о стенки сосуда, а также весом поршня и его толщиной пренебречь.

Рис.2.5

235. В цилиндре объемом 4 л под поршнем, занимающим среднее положение (рис. 2.5), находится азот. Поршень застопорили и газ нагревали до тех пор, пока его давление не повысилось до 2 атм. Затем, прекратив нагревание, стопор освободили, в результате чего поршень медленно поднялся вверх до упора и давление газа приняло первоначальное значение. Построить график наблюдаемых изопроцессов и определить теплоту Q, сообщенную газу. Первоначальное давление газа принять равным атмосферному. Трением поршня о стенки сосуда, а также весом поршня и его толщиной пренебречь.

236. Масса азота при нормальном давлении имеет объем 10 л. Каково изменение внутренней энергии азота при расширении до объема 12 л: 1) при плавном изменении давления; 2) адиабатном.

237. Водород занимает объем 10 м³ при давлении 100 кПа. Газ нагрели при постоянном объеме до давления 300 кПа. Определить: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) работу, совершаемую газом при расширении; 3) количество теплоты, сообщенное газу.

238. Баллон объемом 20 л содержит водород при температуре 300 К под давлением 0,4 МПа. Каковы будут температура и давление водорода, если ему сообщить количество теплоты 6 кДж ?

239. Кислород при неизменном давлении 80 кПа нагревается.

Его объем увеличивается от 1 м³ до 3 м³. Определить: 1) изменение внутренней энергии кислорода; 2) работу, совершаемую им при расширении; 3) количество теплоты, сообщенное газу.

240. Водяной пар расширяется при постоянном давлении. Определить работу расширения, если пару передано количество теплоты Q = 5 кДж.