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

23. Какое явление называют конденсацией и переохлажденным паром?

2.23. В воду опущена на очень малую глубину стеклянная трубка с

внутренним диаметром d = 1 мм. Найти массу m вошедшей в трубку воды.

Ответ: 23,1 мг.

3.23. Воздушный пузырек диаметром d = 0,02 мм находится на глубине h = = 25 см над поверхностью воды. Определите давление воздуха в этом пузырьке,  = 73 мН/м;  = 1000 кг/м³.

Ответ: 118 кПа.

Вариант № 24.

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

1.24. В чем состоит смысл гипотезы Авогадро?

2.24. В колбе объемом 2 м³ содержится газ при температуре t = 17 С. Каково давление газа, если в колбе находится 3,310²² молекул.

Ответ: 6,610⁴ Па.

3.24. Газ состоит из N-атомных нелинейных молекул. Какую часть полной энергии одной молекулы газа составляет «колебательная энергия».

4.24. До какой температуры нужно нагреть запаянный шар, содержащий 9 г воды, чтобы шар разорвался, если известно, что стенки шара выдерживают давление не более 4,053 МПа, а его объем равен 1,2 л.

Ответ: Т = 1170 К.

Распределения максвелла и больцмана

1.24. Чему равно точное значение импульса частицы массой m, имеющей среднеарифметическую скорость?

2.24. Во сколько раз надо сжать адиабатически газ, состоящий из одноатомных молекул, чтобы их средняя квадратичная скорость увеличилась в  = 2 раза.

Ответ: 8 раз.

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.

4.24. У поверхности Земли молекул гелия в 10⁵ раз, а водорода в 10⁶ раз меньше, чем молекул азота. На какой высоте число молекул Не будет равно числу молекул азота. Принять температуру атмосферы равной 273 К.

Ответ:  110 км.

Явления переноса

23. Запишите для процессов диффузии уравнения, связывающие изменения пространственных и временных переменных.

2.24. Коэффициент диффузии и вязкость кислорода при некоторых условиях равны D = 1,2210^5 м²/с и  = 19,5 мкПас. Найти плотность , среднюю длину свободного пробега l и среднюю арифметическую скорость молекул v при этих условиях.

Ответ:  = 1,6 кг/м³; l = 83,5 нм; v_ср = 440 м/с.

3.24. Смесь газов азота и кислорода находится при нормальных условиях. Концентрация кислорода n = 1,710²⁰ м^3. Определить длину свободного пробега молекул азота. Эффективные диаметры молекул 0,36 нм; 0,28 нм.

Ответ: l = 0,11 мкм.

Первое начало термодинамики

1.24. Зависит ли работа при квазистатическом процессе перехода системы из одного состояния в другое только от начального и конечного состояний системы, или она зависит и от пути перехода от одного состояния к другому?

2.24. При изобарном нагревании 800 молей идеального газа на 227 С ему было сообщено 5,3 МДж теплоты. Определите совершенную газом работу и приращение его внутренней энергии.

Ответ: 1,5; 3,8 МДж.

3.24. В дизельном двигателе атмосферный воздух объемом 10 л подвергается 12-кратному сжатию. Считая процесс сжатия адиабатным, найти конечное давление, температуру и работу сжатия, если начальное давление и температура были равны 0,1 МПа и 10 С.

Ответ: 3,24 МПа; 764 К; 4300 Дж.

4.24. В стальном баллоне емкостью 2 л при температуре 20 С находится гелий. Давление газа в баллоне 100 кПа. Найти увеличение внутренней энергии газа при нагревании его до 120 С.

Ответ: 102 Дж.