Вариант 5

1. Некоторая масса водорода находится при температуре Т₁ =200 К и давлении р₁ =0,4кПа. Газ нагревают до температуры Т₂ =10000 К, при которой молекулы водорода практически полностью распадаются на атомы. Найти давление р₂ газа, если его объем и масса остались без изменения.

2. Сосуд разделен пополам полупроницаемой перегородкой. Объем каждой части – 1 л. В левую половину введены водород массой 2 г и азот массой 28 г. Справа от перегородки – вакуум. Какое давление установится в обеих частях сосуда, если перегородка пропускает только водород, а температура остается постоянной и равной 373 К?

3. Какое давление на стенки сосуда оказывает кислород, если средняя квадратичная скорость его молекул равна 400 м/с, а в объеме V = 1 см³ содержится N = 2,7·10¹⁹ молекул?

4. Найти концентрацию молекул кислорода, если его давление равно p = 0,2 МПа, а средняя квадратичная скорость его молекул v_кв = 700 м/с.

5. Плотность газа в баллоне газонаполненной электрической лампы равна  = 0,9 кг/м³. При горении лампы давление в ней возросло с p₁ = 80 кПа до p₂ = 110 кПа. Насколько увеличилась при этом средняя квадратичная скорость молекул газа?

6. В закрытом воздухе объемом 61 л находятся равные массы аргона и азота при нормальных условиях. Какое количество теплоты нужно сообщить этой газовой смеси, чтобы нагреть ее на 60⁰С?

7. В теплоизолированном цилиндре с поршнем находится азот массой m=0,2 кг при температуре t₁=20⁰ C. Азот, расширяясь, совершает работу А= 4,47 кДж. Найти изменение внутренней энергии азота ΔU и его температуру t₂ после расширения. Удельная теплоемкость азота при постоянном объеме – С_v=745 Дж/кгК.

8. Объем газа при адиабатическом сжатии уменьшился в 10 раз, а давление увеличилось в 21,4 раза. Определить соотношение удельной теплоемкости при постоянном давлении и удельной теплоемкости при постоянном объеме.

9. Газ совершает цикл Карно. Температура охладителя 17⁰ С. Как изменится КПД цикла, если температура нагревателя повысилась от 127 до 447⁰ С?

Вариант 6

1. В баллоне емкостью 10 л содержится окисел азота (NO) под давлением 8 атм. Определить массу газа и массу его молекулы. Температура 15°С.

2. Из баллона со сжатым газом вследствие неисправности вентиля вытекал газ. Какая часть газа осталась в баллоне, если первоначально при температуре 27°С манометр показывал давление 60 атм, а через некоторое время при температуре 12°С – 19 атм?

3. Определить среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул газа, находящегося под давлением 0,3 Па. Концентрация молекул равна 10¹³ см^-3.

4. Найти среднюю длину свободного пробега молекул азота при 0°С и давлении 10^-3 мм рт. ст. Диаметр молекулы принять равным 0,3 мм.

5. 2,18 кг двухатомного газа находится под давлением 7,8·10⁵ Па и имеет плотность 6,28 кг/м³. Найти энергию теплового движения молекул газа при этих условиях.

6. При изотермическом расширении водорода массой 1 г объем увеличился в 2 раза. Определить работу расширения и количество тепла, переданного телу. Температура водорода 300 К.

7. Удельная теплоемкость газа при постоянном давлении равна 912 Дж/кгК, а при постоянном объеме 649 Дж/кгК. Определить молекулярный вес газа и число степеней свободы его молекул.

8. Кислород массой 2 кг занимает объем 1 м³ и находится под давлением 0,2 МПа. Газ был нагрет сначала при постоянном давлении до объема 3 м³, а затем при постоянном объеме до давления 0,5 МПа. Найти изменение внутренней энергии газа, совершаемую им работу и теплоту, переданную газу. Построить график процесса.

9. Двигатель работает как машина Карно и за цикл получает от нагревателя 3 кДж тепла. Температура нагревателя 600 К, температура холодильника 300 К. Найти совершившуюся за цикл работу и количество теплоты, отдаваемое при этом холодильнику.