III. Теплоемкость

3.1. Найти показатель адиабаты для смеси газов, содержащей гелий массой 8 г и кислород массой 2 г.

3.2. Удельная теплоемкость газовой смеси, состоящей из 1 кмоля кислорода и нескольких киломолей аргона, равна 430 Дж/(кгК). Какая масса аргона находится в газовой смеси?

3.3. Определить удельную теплоемкость c_p смеси кислорода и азота, если количество вещества ₁ первого компонента равно 2 моль, а количество вещества ₂ второго равно 4 моль.

3.4. Определить удельную теплоемкость c_v смеси газов, содержащей V₁ =5 л водорода и V₂ =3 л гелия. Газы находятся при одинаковых условиях.

3.5. В баллоне находятся аргон и азот. Определить удельную теплоемкость c_v смеси этих газов, если массовые доли аргона (₁) и азота (₂) одинаковы и равны =0,5. (Массовой долей компонента в смеси называется безразмерная величина, равная отношению массы компонента к массе смеси).

3.7. Смесь газов состоит из хлора и криптона, взятых при одинаковых условиях и в равных объемах. Определить удельную теплоемкость c_p смеси.

3.8. На нагревание кислорода массой 160 г на T=12 К было затрачено количество теплоты 1,76 кДж. Как протекал процесс: при постоянном объеме или постоянном давлении?

3.9. Чему равны удельные теплоемкости с_v и с_p некоторого двухатомного газа, если плотность этого газа при нормальных условиях равна 1,43 кг/м³?

3.10. При адиабатном сжатии газа его объем уменьшился в n=10 раз, а давление увеличилось в k=21,4 раза. Определить отношение C_p/C_v теплоемкостей газов.

3.11. Определить удельную теплоемкость c_v смеси ксенона и кислорода, если количества вещества газов в смеси одинаковы и равны .

3.12. Определить удельные теплоемкости c_v и с_p, если известно, что некоторый газ при нормальных условиях имеет удельный объем =0,7 м³/кг. Что это за газ?

3.13. Определить удельные теплоемкости c_v и с_p смеси углекислого газа массой 3 г и азота массой 4 г.

3.14. Смесь газов состоит из хлора и криптона, взятых при одинаковых условиях и в равных объемах. Определить удельную теплоемкость c_p смеси.

IV. Молекулярно-кинетическая теория

4.1. Во сколько раз надо расширить адиабатически газ, состоящий из жестких двухатомных молекул, чтобы их средняя квадратичная скорость уменьшилась в =1,5 раза?

4.2. Азот массы m=15 г находится в закрытом сосуде при температуре Т=300 К. Какое количество тепла необходимо сообщить азоту, чтобы средняя квадратичная скорость его молекул возросла в =2 раза?

4.3. Газ из жестких двухатомных молекул, находившийся при нормальных условиях, адиабатически сжали в =5 раза по объему. Найти среднюю кинетическую энергию вращательного движения молекулы в конечном состоянии.

4.4. Во сколько раз изменится число ударов жестких двухатомных молекул газа о поверхность стенки в единицу времени, если газ адиабатически расширить в  раз?

4.5. Объем газа, состоящего из жестких двухатомных молекул, увеличили в =2 раза по политропе с молярной теплоемкостью С=R. Во сколько раз изменилась при этом частота ударов молекул о стенку сосуда?

4.6. Плотность смеси гелия и азота при нормальных условиях =0,60 г/л. Найти концентрацию атомов гелия в данной смеси.

4.7. Параллельный пучок молекул азота, имеющих скорость v=400 м/с, падает на стенку под углом φ=30° к ее нормали. Концентрация молекул в пучке n = 0,910¹⁹ см^-3. Найти давление пучка на стенку, считая, что молекулы отражаются от нее по закону абсолютно упругого удара.

4.8. Найти число степеней свободы молекулы газа, если при нормальных условиях плотность газа =1,3 мг/см³ и скорость распространения звука в нем v=330 м/с.

4.9. Определить отношение скорости v звука в газе к средней квадратичной скорости молекул газа, если молекулы: а) одноатомные; б) жесткие двухатомные.

4.10. Газ, состоящий из N-атомных молекул, имеет температуру Т, при которой у молекул возбуждены все степени свободы (поступательные, вращательные и колебательные). Найти среднюю энергию молекулы такого газа. Какую часть этой энергии составляет энергия поступательного движения?

4.11. Газ из жестких трехатомных молекул, находившийся при нормальных условиях, адиабатически сжали в =2 раза по объему. Найти среднюю кинетическую энергию вращательного движения молекулы в конечном состоянии.

4.12. Аргон массы m=15 г находится в закрытом сосуде при температуре Т=350 К. Какое количество тепла необходимо сообщить азоту, чтобы средняя квадратичная скорость его молекул возросла в =2 раза?

4.13. Во сколько раз изменится число ударов жестких трехатомных молекул газа о поверхность стенки в единицу времени, если газ адиабатически расширить в  раз?

4.14. Плотность смеси гелия и азота при нормальных условиях =0,60 г/л. Найти концентрацию атомов гелия в данной смеси.