II. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы

2.1. Топочный газ имеет следующий состав: СО₂ – 21,4%, Н₂О – 6,8%, N₂ – 71,8%. Определить удельный объем такого газа при давлении 100 кПа и температуре 500 К.

2.2. В баллоне вместимостью V=25 л находится водород при температуре T=290 K. После того, как часть водорода израсходовали, давление в баллоне понизилось на p=0,4 МПа. Определить массу m израсходованного газа.

2.3. Баллон емкостью 20 л наполнен сжатым воздухом. При температуре 293 К манометр показывает давление 12 МПа. Какой объем воды можно вытеснить из цистерны подводной лодки воздухом этого баллона, если вытеснение производится на глубине 30 м и температура равна 278 К? Принять, что давление столба воды высотой 10 м равно 100 кПа, давление атмосферы – 100 кПа.

2.4. Два сосуда одинакового объема содержат кислород. В одном сосуде давление 2 МПа и температура 800 К, в другом давление 2,5 МПа и температура 200 К. Сосуды соединили трубкой и охладили находящийся в них кислород до температуры 200 К. Определить установившееся в сосудах давление.

2.5. 6 г углекислого газа (СО₂) и 5 г закиси азота (N₂O) заполняют сосуд объемом 210^-3 м. Каково общее давление в сосуде при температуре 127С ?

2.6. Определить плотность смеси 4 г водорода и 32 г кислорода при температуре 280 К и давлении 89 кПа.

2.7. Компрессор захватывает при каждом качании 4 л воздуха при нормальном атмосферном давлении и температуре 270 К и нагнетает его в резервуар емкостью 1,5 м³, причем температура воздуха в резервуаре держится около 318 К. Сколько качаний должен сделать компрессор, чтобы давление в резервуаре увеличилось на 200 кПа?

2.8. Смесь водорода и азота общей массой 290 г при температуре 600 К и давлении 2,46 МПа занимает объем 30 л. Определить массу водорода и массу азота.

2.9. Смесь азота с массовой долей 87,5% и водорода с массовой долей 12,5% находится в сосуде объемом 20 л при температуре 560 К. Определить давление смеси, если масса смеси равна 8 г.

2.10. По газопроводной трубе идет углекислый газ при давлении 390 кПа и температуре 280 К. Какова скорость движения газа в трубе, если за 10 мин. протекает 2 кг углекислого газа и если площадь сечения канала трубы 5 см²?

2.11. Три баллона емкостью 3, 7 и 5 л наполнены соответственно кислородом (200 кПа), азотом (300 кПа) и углекислым газом (60 кПа) при одной и той же температуре. Баллоны соединяют между собой, причем образуется смесь той же температуры. Каково давление смеси?

2.12. В вертикальном закрытом сверху и снизу цилиндре находится движущийся с ничтожным трением поршень. Над и под поршнем находятся одинаковые массы одного и того же газа при температуре 300 К. Вес поршня уравновешивается разностью сил давлений газа, если объем нижней части цилиндра в 3 раза меньше объема верхней части. Каково будет соотношение объемов, если температура повысится до 400 К?

2.13. Предположим, что температура воздуха в атмосфере зависит от высоты таким образом, что плотность воздуха по всей толще атмосферы одинакова. На каком расстоянии по вертикали разность температур равна 1 К?

2.14. Компрессор захватывает при каждом качании 4 л воздуха при нормальном атмосферном давлении и температуре 270 К и нагнетает его в резервуар емкостью 1,5 м³, причем температура воздуха в резервуаре держится около 318 К. Сколько качаний должен сделать компрессор, чтобы давление в резервуаре увеличилось на 200 кПа?