14. Реальные газы и жидкости а. Реальные газы

11. В чем состоит различие изотерм реального и идеального газа?

2.11. Определить давление Р водяного пара массой т = 1 кг, взя­того при температуре Т = 380 К в объеме 1000 и 2 л.

Ответ: 174 кПа; 3,94 МПа.

3.11. Какое давление нужно осуществить, чтобы углекислый газ превратился в жидкость при температуре 31 °С.

Ответ: Р = 73 атм.

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

11. Существует утверждение, что вблизи абсолютного нуля поверхностное натяжение жидкости перестает зависеть от температуры. О каких жидкостях идет речь?

2.11. Разность h высоты подъема воды в капиллярах равна 2,5 см. Вычислить внутренние диаметры капилляров.

Ответ: 1,2 мм; 0,6 мм; является ли данный ответ однозначным?

3.11. В камере Вильсона объемом 1 л заключен воздух, насыщен­ный водяными парами. Начальная температура камеры 20 °С. При движении поршня объем камеры увеличился в 1,25 раза. Расширение считать адиабатическим  = 1,4. Найти температуру пара после расширения и количество водяных паров, сконденси­рованных в воду.

Указание: при температуре 5 °С упругость насыщенных паров равна 3 мм. рт. ст. М – равно разности массы водяных паров до расширения (Р₁ = 17,5 мм при температуре 20 °С) и после расши­рения.

Ответ: T₂ = 268 К; М = 13,2 мг.

Вариант № 12.

Давление газа. Температура и средняя энергия теплового движения молекул. Уравнение состояния идеального газа

1.12. Дайте определение единицы вещества моль. Сколько молекул содержится в одном киломоле любого вещества?

2.12. В цилиндр длиной l = 1,6 м, заполненный воздухом при нормальном атмосферном давлении Р, начали медленно вдвигать поршень площадью S = = 200 см². Определить силу F, которая будет действовать на поршень, если его остановить на расстоянии h = 10 см от дна цилиндра.

Ответ: 32,3 кН.

3.12. Азот нагрет до температуры Т, при которой у молекул возбуждены все степени свободы. Вычислить молярную теплоемкость С_V и  = С_р/С_V.

Ответ: С_V = 3,5R;  = 1,3.

4.12. Найти максимальную температуру идеального газа в следующем процессе Р = Р₀  /V². Указания: значение Р поставить в уравнение Менделеева – Клапейрона, выразить Т и продифференцировать полученное выражение по V. Найденное таким образом значение объема подставить в формулу для Т.

Ответ: .

Распределения максвелла и больцмана

1.12. Запишите закон Больцмана для распределения частиц во внешнем поле. В чем состоит содержание этого закона?

2.12. Во сколько раз средняя квадратичная скорость молекул кислорода больше средней и квадратичной скорости пылинки массой m = 10^8 г, находящейся среди молекул кислорода?

Ответ: 1,410⁷.

3.12. Смесь гелия и неона находится при температуре Т = 350 К. При каком значении скорости v молекул функции распределения Максвелла f(v) будут равны. Нарисуйте примерные графики функции и дайте качественный анализ этих графиков.

Ответ: 930 м/с.

4.12. В сосуде находится кислород при температуре 1600 к. Какое число молекул кислорода имеет кинетическую энергию больше чем 6,651020 Дж? Ответ: 20 %. Явления переноса

12. Как зависит коэффициент теплопроводности от концентрации и температуры?

2.12. Определите эффективный диаметр молекул кислорода при нормальных условиях. Коэффициент диффузии равен 2,910^2 м²/с.

Ответ: d = 0,36 нм.

3.12. В некотором сосуде находится кислород при нормальных условиях. Число столкновений Z между молекулами газа в этом сосуде в единицу времени равно Z = 10³² 1/с. Эффективный диаметр молекул кислорода равен 0,38 нм. Найти объем этого сосуда.

Ответ: V = 0,5 л.