14. Реальные газы и жидкости

А. Реальные газы

9. Выведите формулу для расчета избыточного внутреннего давления.

2.9. Найти величину дифференциального эффекта Джоуля – Том­сона для кислорода при температуре 290 К.

Ответ: Т/Р = 0,032.

3.9. Найти, во сколько раз температура 1 киломоля азота превы­шает его критическую температуру, если он находится при дав­лении 6,0810⁷ Па и занимает объем 55 дм³.

Ответ: в 1,9 раз.

Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей

9. В чем состоит отличие свободной энергии от потенциаль­ной?

2.9. Найти максимальное значение диаметра стальной иглы, которая, будучи загрязнена мас­лом, может плавать в горизон­тальном положении на поверх­ности воды. Глубина погружения иглы равна радиусу иглы. Радиус иглы равен 0,025 ее длины l. Указание: f_z = 2(d + l).

Ответ: 1,7 мм.

3.9. Найти скрытую теплоту образования q 1 м² мыльной пленки, если t = 5 C.

Ответ: 0,02 Дж/м².

Вариант № 10.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ

ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.

УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

1.10. Перечислите макроскопические и микроскопические параметры, описывающие состояния вещества.

2.10. Давление в рентгеновской трубке при 15 С равно 1,2 МПа. Каково будет давление в работающей трубке при 80 С и 150 С?

Ответ: 1,4710^3 Па; 1,7610^3 Па.

3.10. Найти энергию теплового движения молекул метана СН₄, находящихся в баллоне объемом 5 л при давлении 4,9 КПа. Какую часть этой энергии составляет энергия вращательного движения? Колебательное движение «заморожено».

Ответ: 7,4 Дж; 3/7.

4.10. Определить температуру горючей смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания в конце такта сжатия, если давление до сжатия 76 кПа, в конце сжатия 851 кПа, начальная температура до сжатия 315 К, степень сжатия, т.е. отношение объемов, занимаемых газом в цилиндре двигателя при крайних положениях поршня, равна 6,3.

Ответ: 560 К.

Распределения максвелла и больцмана

1.10. Каким образом находят наиболее вероятную скорость молекулы? Приведите алгоритм вывода и формулу. Дайте физический смысл наиболее вероятной скорости.

2.10. При какой температуре Т молекулы кислорода имеют такую же среднюю квадратичную скорость, как молекулы водорода при температуре Т₁ = 100 К.

Ответ: 1800 К.

3.10. Среднеарифметические скорости молекул кислорода и окиси углерода СО отличаются друг от друга на v = 50 м/с. При какой «температуре» возможно наблюдать данное различие скоростей?

Ответ: 51 К.

4.10. В сосуде находится 5,0 г азота. Найти число молекул азота, скорости которых отличаются не более чем на 1 % от значения наиболее вероятной скорости.

Ответ: 1,7810²¹.

Явления переноса

10. Почему теплопроводность называют явлением переноса энергии?

2.10. Чему равна длина свободного пробега молекул водорода при давлении р = = 0,54 Па и температуре 67 С. Диаметр молекул водорода d = 0,28 нм.

Ответ: l = 2,5 см.

3.10. Найти толщину слоя воздуха, увлекаемого крылом самолета, если самолет летит со скоростью v = 480 км/ч, касательная сила, действующая на единицу поверхности крыла, F_S = 0,045 Н/м², диаметр молекул воздуха d = 0,3 нм, а температура воздуха равна t = 0 С.

Ответ: h = 4 см.