На главную страницу
Поиск задач
Найти задачу можно, введя ее условие. Если с первого раза не нашли решение на нужное готовое задание, попробуте поиск по другим похожим ключевым фразам из ее условия

Задачи на тему Молекулярная физика. Термодинамика


2 Пример 1. Определить для серной кислоты: 1) относительную молекулярную массу M; 2) молярную массу M.

2 Пример 2. Определять молярную массу M смеси кислорода массой m1=25 г и азота массой m2=75 г.

2 Пример 3. Определить число N молекул, содержащихся в объеме V=1 мм3 воды, и массу m1 молекулы воды. Считая условно, что молекулы воды имеют вид шариков, соприкасающихся друг с другом, найти диаметр d молекул.

2 Пример 4. В баллоне объемом 10 л находится гелий под давлением p1=1 МПа и при температуре T1=300 К. После того как из баллона было взято m=10 г гелия, температура в баллоне понизилась до T2=290 К. Определить давление p2 гелия, оставшегося в баллоне.

2 Пример 5. Баллон содержит m1=80 г кислорода и m2=320 г аргона. Давление смеси p=1 МПа, температура T=300 К. Принимая данные газы за идеальные, определить объем V баллона.

2 Пример 6. Найти среднюю кинетическую энергию <ε>вр вращательного движения одной молекулы кислорода при температуре T=350 К, а также кинетическую энергию Eк вращательного движения всех молекул кислорода массой m=4 г.

2 Пример 7. Вычислить удельные теплоемкости при постоянном объеме cv и при постоянном давлении cp неона и водорода, принимая эти газы за идеальные.

2 Пример 8. Вычислить удельные теплоемкости cv и cp смеси неона и водорода, если массовые доли неона и водорода составляют ω1=80% и ω2=20%. Значения удельных теплоемкостей газов взять из предыдущего примера.

2 Пример 9. Кислород массой m=2 кг занимает объем V1=1 м3 и находится под давлением p1=0,2 МПа. Газ был нагрет сначала при постоянном давлении до объема V2=3 м3, а затем при постоянном объеме до давления p3=0,5 МПа. Найти изменение ΔU внутренней энергии газа, совершенную им работу A и теплоту Q, переданную газу. Построить график процесса.

2 Пример 10. В цилиндре под поршнем находится водород массой m=0,02 кг при температуре T=300 К. Водород сначала расширился адиабатно, увеличив свой объем в n1=5 раз, а затем был сжат изотермически, причем объем газа уменьшился в n2=5 раз. Найти температуру в конце адиабатного расширения и работу, совершаемую газом при этих процессах. Изобразить процесс графически.

2 Пример 11. Тепловая машина работает но обратимому циклу Карно. Температура теплоотдатчика T1=500 К. Определить термический КПД η цикла и температуру T2 теплоприемника тепловой машины, если за счет каждого килоджоуля теплоты, полученной от теплоотдатчика, машина совершает работу A=350 Дж.

2 Пример 12. Найти добавочное давление внутри мыльного пузыря диаметром d=10 см. Какую работу нужно совершить, чтобы выдуть этот пузырь?

1. Вычислить массу m атома азота.

2. Плотность газа ρ при давлении p=96 кПа и температуре t=0 C равна 1,35 г/л. Найти молярную массу M газа.

3. Определить давления p1 и p2 газа, содержащего N=109 молекул и имеющего объем V=1 см3, при температурах T1=3 K и T2=1000 К.

4. При температуре t=35 °С и давлении p=708 кПа плотность некоторого газа ρ=12,2 кг/м3. Определить относительную молекулярную массу Mr газа.

5. Какой объем V занимает смесь азота массой m1=1 кг и гелия массой m2=1 кг при нормальных условиях?

6. В баллоне вместимостью V=15 л находится смесь, содержащая m1=10 г водорода, m2=54 г водяного пара и m3=60 г оксида углерода. Температура смеси t=27°. Определить давление.

7. Найти полную кинетическую энергию, а также кинетическую энергию вращательного движения одной молекулы аммиака NH3 при температуре t=27 °С.

8. Определить удельные теплоемкости cv и cp газообразного оксида углерода CO.

9. Смесь газа состоит из кислорода O2 с массовой долей ω1=85% и озона O3 с массовой долей ω2=15%. Определить удельные теплоемкости cv и cp этой газовой смеси.

10. Газовая смесь состоит из азота массой m1=3 кг и водяного пара массой m2=1 кг. Принимая эти газы за идеальные, определить удельные теплоемкости cv и cp газовой смеси.

11. Молекула газа состоит из двух атомов, разность удельных теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме равна 260 Дж/(кг*К). Найти молярную массу газа и его удельные теплоемкости cv и cp.

12. Найти среднюю длину <l> свободного пробега молекулы водорода при p=133 мПа и t=-173 °С.

13. Один киломоль двухатомного идеальною газа совершает замкнутый цикл, график которою изображен на рис. 9. Определить: 1) теплоту Q1, полученную от теплоотдатчика; 2) теплоту Q2, переданную теплоприемнику; 3) работу A, совершаемую газом за один цикл; 4) термический КПД η цикла.

14. Водород занимает объем V=10 м3 при давлении p1=0,1 МПа. Его нагрели при постоянном объеме до давления p2=0,3 МПа. Определить изменение ΔU внутренней энергии газа, работу A, совершенную им, и теплоту Q, сообщенную газу.

15. Кислород при неизменном давлении p=80 кПа нагревается. Его объем увеличивается от V1=1 м3 до V2=3 м3. Определить изменение ΔU внутренней энергии кислорода, работу A, совершенную им при расширении, а также теплоту Q, сообщенную газу.

16. В цилиндре под поршнем находится азот, имеющий массу m=0,6 кг и занимающий объем V1=1,2 м3, при температуре T1=560 К. В результате нагревания газ расширился и занял объем V2=4,2 м3, причем температура осталась неизменной. Найти изменение ΔU внутренней энергии газа, совершенную им работу A и теплоту Q, сообщенную газу.

17. В бензиновом автомобильном двигателе степень сжатия горючей смеси равна 6,2. Смесь засасывается в цилиндр при температуре t1=15 °С. Найти температуру t2 горючей смеси в конце такта сжатия. Горючую смесь рассматривать как двухатомный идеальный газ; процесс считать адиабатным.

18. Газ совершает цикл Карно. Температура теплоотдатчика в три раза выше температуры теплоприемника. Теплоотдатчик передал газу Q1=41,9 кДж теплоты. Какую работу совершил газ?

19. Какую энергию надо затратить, чтобы выдуть мыльный пузырь диаметром d=12 см? Каково будет добавочное давление внутри этого пузыря?

20. На нижнем конце трубки диаметром d=0,2 см повисла шарообразная капля воды. Найти диаметр этой капли.

21. В сосуд с ртутью частично погружены две вертикально расположенные и параллельные друг другу стеклянные пластинки. Расстояние между пластинками d=1 мм. Определить разность Δh уровней ртути в сосуде и между пластинками, краевой угол принять равным 138°.

201. Определить количество вещества ν и число N молекул кислорода массой m=0,5 кг.

202. Сколько атомов содержится в ртути: 1) количеством вещества ν=0,2 моль; 2) массой m=1 г?

203. Вода при температуре t=4° C занимает объем V=1 см3. Определить количество вещества ν и число N молекул воды.

204. Найти молярную массу M и массу mM одной молекулы поваренной соли.

205. Определить массу mM одной молекулы углекислого газа.

206. Определить концентрацию n молекул кислорода, находящегося в сосуде вместимостью V=2 л. Количество вещества ν кислорода равно 0,2 моль.

207. Определить количество вещества ν водорода, заполняющего сосуд объемом V=3 л, если концентрация молекул газа в сосуде n=2*1018 м-3.

208. В баллоне объемом V=3 л содержится кислород массой m=10 г. Определить концентрацию n молекул газа.

209. Определить относительную молекулярную массу Mr: 1) воды; 2) углекислого газа; 3) поваренной соли.

210. Определить количество вещества ν и число N молекул азота массой m=0,2 кг.

211. В цилиндр длиной l=1,6 м, заполненный воздухом при нормальном атмосферном давлении p0, начали медленно вдвигать поршень площадью основания S=200 см2. Определить силу F, действующую на поршень, если его остановить на расстоянии l1=10 см от дна цилиндра.

212. В баллоне находится газ при температуре T1=400 К. До какой температуры T2 надо нагреть газ, чтобы его давление увеличилось в 1,5 раза.

213. Баллон вместимостью V=20 л заполнен азотом при температуре T=400 К. Когда часть газа израсходовали, давление в баллоне понизилось на Δp=200 кПа. Определить массу m израсходованного газа. Процесс считать изотермическим.

214. В баллоне вместимостью V=15 л находится аргон под давлением p1=600 кПа и при температуре T1=300 К. Когда из баллона было взято некоторое количество газа, давление в баллоне понизилось до p2=400 кПа, а температура установилась T2=260 К. Определить массу m аргона, взятого из баллона.

215. Два сосуда одинакового объема содержат кислород. В одном сосуде давление p1=2 МПа и температура T1=800 К, в другом p2=2,5 МПа, T2=200 К. Сосуды соединили трубкой и охладили находящийся в них кислород до температуры T=200 К. Определить установившееся в сосудах давление p.

216. Вычислить плотность ρ азота, находящегося в баллоне под давлением p=2 МПа и имеющего температуру T=400 К.

217. Определить относительную молекулярную массу Mr газа, если при температуре T=154 К и давлении p=2,8 МПа он имеет плотность ρ=6,1 кг/м3.

218. Найти плотность ρ азота при температуре T=400 К и давлении p=2 МПа.

219. В сосуде объемом V=40 л находится кислород при температуре T=300 К. Когда часть кислорода израсходовали, давление в баллоне понизилось на Δp=100 кПа. Определить массу m израсходованного кислорода. Процесс считать изотермическим.

220. Определить плотность ρ водяного пара, находящегося под давлением p=2,5 кПа и имеющего температуру T=250 К.

221. Определить внутреннюю энергию U водорода, а также среднюю кинетическую энергию <ε> молекулы этого газа при температуре T=300 К, если количество вещества ν этого газа равно 0,5 моль.

222. Определить суммарную кинетическую энергию Ек поступательного движения всех молекул газа, находящегося в сосуде вместимостью V=3 л под давлением p=540 кПа.

223. Количество вещества гелия ν=1,5 моль, температура T=120 К. Определить суммарную кинетическую энергию Ек поступательного движения всех молекул этого газа.

224. Молярная внутренняя энергия Um некоторого двухатомного газа равна 6,02 кДж/моль. Определить среднюю кинетическую энергию <εвр> вращательного движения одной молекулы этого газа. Газ считать идеальным.

225. Определить среднюю кинетическую энергию <ε> одной молекулы водяного пара при температуре T=500 К.

226. Определить среднюю квадратичную скорость <vкв> молекулы газа, заключенного в сосуд вместимостью V=2 л под давлением p=200 кПа. Масса газа m=0,3 г.

227. Водород находится при температуре T=300 К. Найти среднюю кинетическую энергию <εвр> вращательного движения одной молекулы, а также суммарную кинетическую энергию Eк всех молекул этого газа; количество водорода ν=0,5 моль.

228. При какой температуре средняя кинетическая энергия <εп> поступательного движения молекулы газа равна 4,14*10-21 Дж?

229. В азоте взвешены мельчайшие пылинки, которые движутся так, как если бы они были очень крупными молекулами. Масса каждой пылинки равна 6*10-10 г. Газ находится при температуре T=400 К. Определить средние квадратичные скорости <vкв>, а также средние кинетические энергии <εк> поступательного движения молекулы азота и пылинки.

230. Определить среднюю кинетическую энергию <εк> поступательного движения и <εвр> вращательного движения молекулы азота при температуре T=1 кК. Определить также полную кинетическую энергию Eк молекулы при тех же условиях.

231. Определить молярную массу M двухатомного газа и его удельные теплоемкости, если известно, что разность cp-cc удельных теплоемкостей этого газа равна 260 Дж/(кг*К).

232. Найти удельные cp и cV, а также молярные Cp и CV теплоемкости углекислого газа.

233. Определить показатель адиабаты γ идеального газа, который при температуре T=350 К и давлении p=0,4 МПа занимает объем V=300 л и имеет теплоемкость CV=857 Дж/К.

234. В сосуде вместимостью V=6 л находится при нормальных условиях двухатомный газ. Определить теплоемкость CV этого газа при постоянном объеме.

235. Определить относительную молекулярную массу Mr и молярную массу газа M, если разность его удельных теплоемкостей cp-cV=2,08 кДж/(кг*К).

236. Определить молярные теплоемкости газа, если его удельные теплоемкости cV=10,4 кДж/(кг*К) и cp=14,6 кДж/(кг*К).

237. Найти удельные cV и cp и молярные CV и Cp теплоемкости азота и гелия.

238. Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса M=4*10-3 кг/моль и отношение теплоемкостей Cp/CV=1,67.

239. Трехатомный газ под давлением p=240 кПа и температуре t=20° C занимает объем V=10 л. Определить теплоемкость Cp этого газа при постоянном давлении.

240. Одноатомный газ при нормальных условиях занимает объем V=5 л. Вычислить теплоемкость CV этого газа при постоянном объеме.

241. Найти среднее число <z> столкновений за время t=1 с и длину свободного пробега <l> молекулы гелия, если газ находится под давлением p=2 кПа при температуре T=200 К.

242. Определить среднюю длину свободного пробега <l> молекулы азота в сосуде вместимостью V=5 л. Масса газа m=0,5 г.

243. Водород находится под давлением p=20 мкПа и имеет температуру T=300 К. Определить среднюю длину свободного пробега <l> молекулы такого газа.

244. При нормальных условиях длина свободного пробега <l> молекулы водорода равна 0,160 мкм. Определить диаметр d молекулы водорода.

245. Какова средняя арифметическая скорость <v> молекул кислорода при нормальных условиях, если известно, что средняя длина свободного пробега <l> молекулы кислорода при этих условиях равна 100 нм?

246. Кислород находится под давлением p=133 нПа при температуре T=200 К. Вычислить среднее число <z> столкновений молекулы кислорода при этих условиях за время τ=1 c.

247. При каком давлении p средняя длина свободного пробега <l> молекул азота равна 1 м, если температура газа t=10° С?

248. В сосуде вместимостью V=5 л находится водород массой m=0,5 г. Определить среднюю длину свободного пробега <l> молекулы водорода в этом сосуде.

249. Средняя длина свободного пробега <l> молекулы водорода при некоторых условиях равна 2 мм. Найти плотность ρ водорода при этих условиях.

250. В сферической колбе вместимостью V=3 л, содержащей азот, создан вакуум с давлением p=80 мкПа. Температура газа T=250 К. Можно ли считать вакуум в колбе высоким? Примечание. Вакуум считается высоким, если длина свободного пробега молекул в нем много больше линейных размеров сосуда.

251. Определить количество теплоты Q, которое надо сообщить кислороду объемом V=50 л при его изохорном нагревании, чтобы давление газа повысилось на Δp=0,5 МПа.

252. При изотермическом расширении азота при температуре Т=280 К объем его увеличился в два раза. Определить: 1) совершенную при расширении газа работу A; 2) изменение ΔU внутренней энергии; 3) количество теплоты Q, полученное газом. Масса азота m=0,2 кг.

253. При адиабатном сжатии давление воздуха было увеличено от p1=50 кПа до p2=0,5 МПа. Затем при неизменном объеме температура воздуха была понижена до первоначальной. Определить давление p3 газа в конце процесса.

254. Кислород массой m=200 г занимает объем V1=100 л и находится под давлением p1=200 кПа. При нагревании газ расширился при постоянном давления до объема V2=300 л, а затем его давление возросло до p3=500 кПа при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии ΔU газа, совершенную газом работу A и теплоту Q, переданную газу. Построить график процесса.

255. Объем водорода при изотермическом расширении при температуре T=300 К увеличился в n=3 раза. Определить работу A, совершенную газом, и теплоту Q, полученную при этом. Масса m водорода равна 200 г.

256. Азот массой m=0,1 кг был изобарно нагрет от температуры T1=200 К до температуры T2=400 К. Определить работу A, совершенную газом, полученную им теплоту Q и изменение ΔU внутренней энергии азота.

257. Во сколько раз увеличится объем водорода, содержащий количество вещества ν=0,4 моль при изотермическом расширении, если при этом газ получит теплоту Q=800 Дж? Температура водорода T=300 К.

258. Какая работа A совершается при изотермическом расширении водорода массой m=5 г, взятого при температуре T=290 К, если объем газа увеличивается в три раза?

259. Какая доля ω1 количества теплоты Q, подводимого к идеальному двухатомному газу при изобарном процессе, расходуется на увеличение ΔU внутренней энергии газа и какая доля ω2-на работу А расширения? Рассмотреть три случая, если газ: 1) одноатомный; 2) двухатомный; 3) трехатомный.

260. Определить работу A, которую совершит азот, если ему при постоянном давлении сообщить количество теплоты Q=21 кДж. Найти также изменение ΔU внутренней энергии газа.

261. Идеальный газ совершает цикл Карно при температурах теплоприемника T2=290 К и теплоотдатчика T1=400 К. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия (КПД) η цикла, если температура теплоотдатчика возрастет до T1\'=600 К?

262. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура T1 теплоотдатчика в четыре раза (n=4) больше температуры теплоприемника. Какую долю w количества теплоты, полученного за один цикл от теплоотдатчика, газ отдаст теплоприемнику?

263. Определить работу A2 изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, КПД которого η=0,4, если работа изотермического расширения равна A1=8 Дж.

264. Газ, совершающий цикл Карно, отдал теплоприемнику теплоту Q2=14 кДж. Определить температуру T1 теплоотдатчика, если при температуре теплоприемника T2=280 К, работа цикла A=6 кДж.

265. Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от теплоотдатчика теплоту Q1=4,38 кДж и совершил работу A=2,4 кДж. Определить температуру теплоотдатчика, если температура теплоприемника T2=273 К.

266. Газ, совершающий цикл Карно, отдал теплоприемнику 67% теплоты, полученной от теплоотдатчика. Определить температуру T2 теплоприемника, если температура теплоотдатчика T1=430 К.

267. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия (КПД) η цикла Карно при повышении температуры теплоотдатчика от T1=380 К до T1\'=560 К? Температура теплоприемника T2=280 К.

268. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Температура теплоотдатчика T1=500 К, температура теплоприемника T2=250 К. Определить термический КПД η цикла, а также работу A1 рабочего вещества при изотермическом расширении, если при изотермическом сжатии совершена работа A2=70 Дж.

269. Газ, совершающий цикл Карно, получает теплоту Q1=84 кДж. Определить работу A газа, если температура T1 теплоотдатчика в три раза выше температуры T2 теплоприемника.

270. В цикле Карно газ получил от теплоотдатчика теплоту Q1=500 Дж и совершил работу A=100 Дж. Температура теплоотдатчика T1=400 K. Определить температуру T2 теплоприемника.

271. Найти массу m воды, вошедшей в стеклянную трубку с диаметром канала d=0,8 мм, опущенную в воду на малую глубину. Считать смачивание полным.

272. Какую работу A надо совершить при выдувании мыльного пузыря, чтобы увеличить его объём от V1=8 см3 до V2=16 см3? Считать процесс изотермическим.

273. Какая энергия E выделится при слиянии двух капель ртути диаметром d1=0,8 мм и d2=1,2 мм в одну каплю?

274. Определить давление p внутри воздушного пузырька диаметром d=4 мм, находящегося в воде у самой ее поверхности. Считать атмосферное давление нормальным.

275. Пространство между двумя стеклянными параллельными пластинками с площадью поверхности S=100 см2 каждая, расположенными на расстоянии l=20 мкм друг от друга, заполнено водой. Определить силу F, прижимающую пластинки друг к другу. Считать мениск вогнутым с диаметром d, равным расстоянию между пластинками.

276. Глицерин поднялся в капиллярной трубке с диаметром канала d=1 мм на высоту h=20 мм. Определить поверхностное натяжение α глицерина. Считать смачивание полным.

277. В воду опущена на очень малую глубину стеклянная трубка с диаметром канала d=1 мм. Определить массу m воды, вошедшей в трубку.

278. На сколько давление p воздуха внутри мыльного пузыря больше нормального атмосферного давления p0, если диаметр пузыря d=5 мм?

279. Воздушный пузырек диаметром d=2,2 мкм находится в воде у самой ее поверхности. Определить плотность ρ воздуха в пузырьке, если воздух над поверхностью воды находится при нормальных условиях.

280. Две капли ртути радиусом r=1,2 мм каждая слились в одну большую каплю. Определить энергию E, которая выделится при этом слиянии. Считать процесс изотермическим.
online-tusa.com | SHOP