10. Длина свободного пробега. Явления переноса.

10.1. В межзвездном пространстве содержится 1 молекула в объеме 15 см³. Какова средняя длина свободного пробега молекул, если предположить, что окружающие молекулы являются молекулами водорода?

10.2. Средняя длина свободного пробега молекул воздуха при нормальном давлении 62,1 нм. Определить среднюю длину свободного пробега молекул воздуха при сверхвысоком вакууме (1,33 нПа). Температуру считать одной и той же.

10.3. Какое давление нужно создать в колбе диаметром 0,10 м, содержащей азот при температуре 20°С, чтобы получить вакуум?

10.4. Сколько столкновений за 1,0 с испытывают молекулы углекислого газа, находящегося при нормальных условиях?

10.5. Средняя длина свободного пробега молекул гелия при нормальных условиях 0,23 мкм. Определить коэффициент диффузии гелия при этих условиях.

10.6. Рассчитать коэффициенты диффузии для водорода и кислорода при нормальных условиях.

10.7. Для гелия динамическая вязкость при температуре 0°С равна 16,3 мкПа·с. Определить диаметр молекул гелия.

10.8. Найти динамическую вязкость воздуха при температуре 100°С и нормальном давлении, если при нормальных условиях она равна 17,2 мкПас.

10.9. Два тонких узких кольца расположенные в воздухе при нормальных условиях друг над другом и могут вращаться. Одно из колец приводится во вращение с частотой 20 об/с. Определить силу, действующую на второе кольцо, если расстояние между кольцами 0,5 см, средний радиус колец 10 см, ширина колец 1 см.

10.10. Внутренний цилиндрический сосуд калориметра имеет высоту 10 см и радиус 5 см. Расстояние между внутренней и наружной стенками калориметра 1 см. В калориметр налили доверху воду при температуре 50°С. Через какое время вода в калориметре остынет на 10°С? Теплоёмкостью калориметра, теплопроводностью изолирующей крышки и стенок калориметра пренебречь.

10.11. Вычислить, какое количество тепла уходит за сутки через окна. Воспользоваться параметрами окон помещения, в котором проходят занятия. Температура на улице –20°С, в помещении 20°С. Какое количество угля нужно сжечь, чтобы скомпенсировать тепловые потери? Уголь имеет теплотворную способность 31 МДж/кг.

Эффективный диаметр  некоторых молекул

Молекула	 (нм)	Молекула	 (нм)
Водород	0.23	Азот	0.31
Кислород	0.29	Аргон	0.29
Гелий	0,19

Д10.1. В баллоне вместимостью 10 дм³ находится гелий массой 2,0 г. Определить среднюю длину свободного пробега молекул гелия.

Д10.2. Определить коэффициенты диффузии азота и аргона при нормальных условиях.

Д10.3. Определить теплопроводность хлора, если известно, что динамическая вязкость для него при этих условиях равна 12,9 мкПас.

Д10.4. К/р №2 - 2

11. Реальные газы. Критическое состояние.

11.1. В баллоне вместимостью 22 литров находится азот массой 1,40 кг, при температуре 0°С. Определить давление газа на стенки баллона, внутреннее давление газа и собственный объем молекул. Для азота а = 0,136 Джм³/моль², b = 410^-5 м³/моль.

11.2. Найти диаметр молекулы аргона по известной постоянной b в уравнении Ван-дер-Ваальса. Для аргона b = 310^-5 м³/моль.

11.3. Какова масса воды, налитой в сосуд вместимостью 30 см³, при которой ее можно привести в критическое состояние путем нагревания запаянного сосуда с водой? Для воды Т_к = 647 К, P_к = 22 МПа.

11.4. Найти значения постоянных, а и b для бензола (С₆Н₆) в уравнении Ван-дер-Ваальса по известным для него значениям критических температуры Т_к и давления P_к. Для бензола Т_к = 562 К, P_к = 4,8 МПа.

11.5. Каково внутреннее давление углекислого газа в момент сжижения, если при этом его плотность 550 кг/м³, а также известны критические температура Т_к = 304 К и давление P_к = 7,4 МПа?

11.6. Определить среднюю длину свободного пробега молекул аргона при нормальных условиях, если для него известны критические температура Т_к = 151 К и давление P_к = 4,87 МПа.

11.7. В сосуде, объемом V = 10 л находится масса т = 0,25 кг азота при температуре t = 27 °С. Какую часть давления газа составляет давление, обусловленное силами взаимодействия молекул? Какую часть объема сосуда составляет собственный объём молекул? Для азота а = 0,136 Джм³/моль², b = 410^-5 м³/моль.

Д11.1. Каково давление углекислого газа при температуре 3°С, если его плотность при этой температуре 550 кг/м? Рассчитать по уравнению Ван-дер-Ваальса. Для углекислого газа а = 0,364 Джм³/моль², b = 4,310^-5 м³/моль.

Д11.2. Определить диаметр молекулы кислорода по известным для него значениям критических температуры Т_к и давления P_к. Для кислорода Т_к = 154 К, P_к = 5,07 МПа.

Д11.3. Найти плотность гелия в критическом состоянии, считая известными для него Т_к = 5,2 К, P_к = 0,28 МПа.

Д11.4. К/р №2 - 4