Семестровые задания по курсу общей физики (стр. 4 )

8.15. 12 г газа занимает объем 4×10-3 м3 при температуре 70 С. После нагревания газа при постоянном давлении его плотность стала равна 6×10-4 г/м3. До какой температуры нагрели газ?

8.16. В закрытом сосуде емкостью 1 м3 находится 0,9 кг воды и 1,6 кг кислорода. Найти давление в сосуде при температуре 5000 С.

8.17. 6 г углекислого газа (СО2) и 5 г закиси азота (N2 O) заполняют сосуд объемом 2×10-3 м3. Каково общее давление в сосуде при температуре 1270 С?

8.18. В сосуде находится 14 г азота и 9 г водорода при температуре 100 С и давлении 1 МПа. Найти: 1) молярную массу смеси; 2) объем сосуда.

8.19. Найти массу атома:1) водорода; 2) гелия.

8.20. Вычислить массу m атома азота.

8.21. Газ при температуре 309 К и давлении 0,7 МПа имеет плотность r = =12кг/м3. Определить относительную молекулярную массу газа.

8.22. В сосуде объемом 30 л содержится идеальный газ при температуре 00С. После того, как часть газа была выпущена наружу, давление в сосуде понизилось на Dр = 0,78 атм (без изменения температуры). Найти массу выпущенного газа. Плотность данного газа при нормальных условиях 1,3 г/л.

8.23. Два одинаковых баллона соединены трубкой с клапаном, пропускающим газ из одного баллона в другой при разности давлений Dр³ 1,1 атм. Сначала в одном баллоне был вакуум, а в другом - идеальный газ при температуре t1 = =270С и давлении р1 = 1,0 атм. Затем оба баллона нагрели до температуры t2 = =1070 С. Найти давление газа в баллоне, где был вакуум.

8.24. Газ с молярной массой М находится под давлением р между двумя одинаковыми горизонтальными пластинами. Температура газа растет линейно от Т1 у нижней пластины до Т2 у верхней. Объем газа между пластинами равен V. Найти его массу.

8.25. Какой объем занимает смесь газов - азота массой m1 = 1 кг и гелия массой m2=1 кг при нормальных условиях?

8.26. В баллонах объемом V1 = 20 л и V2 = 44 л содержится газ. Давление в первом баллоне р1 = 2,4 МПа, во втором - р2 = 1,6 МПа. Определить общее давление р и парциальные р1’ и р2’ после соединения баллонов, если температура газа осталась прежней.

8.27. В сосуде объемом 0,01 м3 при температуре 280 К содержится смесь газов - азота массой m1 = 7 г и водорода массой m2 = 1 г. Определить давление смеси газов.

8.28. Найти плотность газовой смеси водорода и кислорода, если их относительные массовые доли m1отн и m2отн равны соответственно 1/9 и 8/9. Давление смеси равно 100 кПа, температура 300 К.

8.29. Газовая смесь, состоящая из кислорода и азота, находится в баллоне под давлением 1 МПа. Определить парциальные давления р1 кислорода и р2 азота, если относительная массовая доля m1отн кислорода в смеси равна 0,2.

8.30. В 1 кг сухого воздуха содержится m1 = 232 г кислорода и m2 = 768 г азота (массами других газов пренебрегаем). Определить относительную молекулярную массу М воздуха.

§ 9. Молекулярно- кинетическая теория

Семестровые задания

9.1. Какое число молекул содержится в 1 г водяного пара?

9.2. В сосуде емкостью 4л находится 1г водорода. Какое число молекул содержится в 1см3 этого сосуда?

9.3. Определить наиболее вероятную скорость молекула газа, плотность которого при давлении 40 кПа составляет 0,35 кг/м3.

9.4. Сколько молекул будет находиться в 1см3 сосуда при 100С, если сосуд откачан до наивысшего разряжения, создаваемого современными лабораторными способами (р = 132×10-11 Па)?

9.5. Найти среднюю квадратичную скорость молекул воздуха при температуре 170С, считая воздух однородным газом, молярная масса которого равна М = =0,029кг/моль.

9.6. Найти отношение средних квадратичных скоростей молекул гелия и азота при одинаковых температурах.

9.7. Найти число молекул водорода в 1см3, если давление равно 2,63×104 Па, а средняя квадратичная скорость его молекул при данных условиях равна 2400м/с.

9.8. Плотность некоторого газа равна 6×10-2кг/м3, средняя квадратичная скорость молекул этого газа равна 500м/с. Найти давление, которое газ оказывает на стенки сосуда.

9.9. Найти импульс молекулы водорода при температуре 200С. Скорость молекулы считать равной средней квадратичной скорости.

9.10. В сосуде объемом 2л находится 10г кислорода под давлением 9,04×104 Па. Найти 1) среднюю квадратичную скорость молекул газа; 2) число молекул, находящихся в сосуде; 3) плотность газа.

§ 10. Статистические распределения

Семестровые задания

10.1. Чему равна энергия теплового движения 20 г кислорода при температуре 100С? Какая часть этой энергии приходится на долю поступательного движения и какая часть на долю вращательного?

10.2. Найти кинетическую энергию теплового движения молекул, находящихся в 1г воздуха при t = 150С. Воздух считать однородным газом, молярная масса которого равна 0,029 кг/моль.

Чему равна энергия вращательного движения молекул, содержащихся в 1кг азота при t = 70С?

10.4. Чему равна энергия теплового движения молекул двухатомного газа, заключенного в сосуд объемом 2 л и находящегося под давлением 150 кПа?

10.5. Кинетическая энергия поступательного движения молекул азота, находящегося в баллоне объемом 0,02 м3, равна 5 кДж, а средняя квадратичная скорость равна 2×10-3 м/с. Найти массу азота в баллоне.

10.6. В баллоне емкостью V = 0,05 м3 находится 0,12 Кмоль газа при давлении Р = 60·105 Па. Определить среднюю кинетическую энергию теплового движе-ния молекулы газа.

10.7. 1кг двухатомного газа находится под давлением Р = 80 кПа и имеет плотность r = 4 кг/м3. Найти энергию теплового движения молекул газа.

10.8. Какое число молекул двухатомного газа занимает объем V = 10см3 при давлении Р=5,3 кПа, и при температуре t = 270С?

10.9. Найти удельную теплоемкость кислорода:1) V = const; 2) p = const.

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

10.11. Чему равны удельные теплоемкости Сv и Cp некоторого двух атомного газа, если плотность этого газа при нормальных условиях равна 1,43 кг/м3.

10.12. На какой высоте плотность воздуха в 2 раза меньше, чем его плотность на уровне моря? Температура воздуха везде одинакова и равна 273 К.

10.13. Обсерватория расположена на высоте h = 3250 м над уровнем моря. Най-ти давление воздуха на этой высоте. Температура воздуха везде одинакова и равна 278 К. Молярная масса воздуха M = 0,029 кг/моль. Давление воздуха на уровне моря р0 = 101, 3 кПа.

10.14. На какой высоте h давление воздуха составляет 75 % от давления на уровне моря? Температура воздуха везде одинакова и равна 273 К.

10.15. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа при температуре 50000 С равна 1,6·10-23 Дж. Какова эта энергия при температуре 10000 С?

10.16. Каким должно быть давление воздуха на дне скважины глубиной 8 км., если считать что масса киломоля воздуха 29 кг/кмоль, температура по всей высоте постоянная и равна 300 К. Давление воздуха у поверхности Земли равно 1,01·105 Па.

10.17. На какой высоте содержание водорода в воздухе по отношению к углекислому газу увеличится вдвое? Температуру по всей высоте считать постоянной и равной T=318 К.

10.18. Определить высоту, на которой находится центр масс столба воздуха, подчиняющегося барометрической формуле.

10.19. Вычислить среднюю квадратичную скорость и полную кинетическую энергию молекул углекислого газа при температуре 223 К.

10.20. Найти среднюю квадратичную скорость и энергию поступательного движения молекул водорода при температуре 00 С.

§ 11. Основы термодинамики

Семестровые задания

11.1. 6,5 г водорода, находящегося при температуре 270С, расширяется вдвое при р = const за счет притока тепла извне. Найти: 1) работу расширения; 2) из-менение внутренней энергии газа; 3) количество теплоты, сообщенное газу.

11.2. В закрытом сосуде находится 20 г азота и 32 г кислорода. Найти изменение внутренней энергии этой смеси газов при охлаждении ее на Т=28К.

11.3. 2 кмоля углекислого газа нагреваются при постоянном давлении на Т=50К. Найти: 1) изменение его внутренней энергии; 2) работу расширения; 3)количество теплоты, сообщенное газу.

11.4. Двухатомному газу сообщено 2.1 кДж тепла. При этом газ расширяется при постоянном давлении. Найти работу расширения газа.

11.5. 7г углекислого газа было нагрето на Т=10К в условиях свободного расширения. Найти работу расширения газа и изменение его внутренней энергии.

11.6. 10,5г азота изотермически расширяются при температуре - 230С от давления р1 = 250 кПа до р2 = 100 кПа. Найти работу, совершенную газом при расширении.

11.7. При изотермическом расширении 10г азота, находящегося при температуре 170С, была совершена работа 860 Дж. Во сколько раз изменилось давление азота при расширении?

11.8. Работа изотермического расширения 10 г некоторого газа от объема V1 до объема V2 = 2 V1 равна 575 Дж. Найти среднюю квадратичную скорость молекул газа при этой температуре.

11.9. В закрытом сосуде находится 14 г азота под давлением 0,1 Мпа и при температуре 300 К. После нагревания давление в сосуде повысилось в 5 раз. Определить: 1) до какой температуры был нагрет газ; 2) объем сосуда; 3) количество теплоты, сообщенное газу?

11.10. Какое количество теплоты надо сообщить 12 г кислорода, чтобы нагреть его на T=323 К при постоянном давлении?

11.11. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, получает за каждый цикл от нагревакДж. Температура нагреваК, температура холодильника 300К. Найти работу, совершаемую машиной за один цикл, и количество теплоты, отдаваемое холодильнику за один цикл.

11.12. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Определить к. п.д. цикла, если известно, что за один цикл была произведена работа 3·103 Дж и холодильнику было передано 13.4 Дж.

11.13. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу 73,5 кДж. Температура нагреваС, температура холодильника 00С. Найти: 1) к. п.д. машины; 2) количество теплоты, получаемое машиной за один цикл от нагревателя; 3) количество теплоты, отдаваемое за один цикл холодильнику.