Контрольная работа № 2

1. Какое давление создают 2 г азота, занимающие объем 820 см³ при температуре 7^о С?

2. Определить сколько киломолей и молекул водорода содержится в объеме 50 м³ под давлением767 мм рт. ст. при температуре 18 ^о С. Какова плотность и удельный объем газа?

3. В баллоне объемом 10 л находится гелий под давлением 1 МПа при температуре 300 К. После того как из баллона было взято 10 г гелия, температура в баллоне понизилась до 290 К. Определить давление гелия, оставшегося в баллоне.

4. В сосуде емкостью 8,3 л находится воздух при нормальном давлении и температуре 300 К. В сосуд вводят 3,6 г воды и закрывают крышкой. Определить давление в сосуде при 400 К, если вся вода при этой температуре превращается в пар.

5. В баллоне содержится кислород массой 80 г и аргон массой 320 г. Давление смеси 1 МПа, температура 300 К. Принимая данные газы за идеальные, определить объем баллона.

6. В сосуде объемом 2 м³ находится смесь 4 кг гелия и 2 кг водорода при температуре 27^о С. Определить давление и молярную массу смеси газов.

7. В резервуаре объемом 1,2 м³ находится смесь 10 кг азота и 4 кг водорода при температуре 300 К. Определить давление и молярную массу смеси газов.

8. В закрытом сосуде емкостью 3 м³ находятся 1,4 кг азота и 2 кг гелия. Определить температуру газовой смеси и парциальное давление гелия, если парциальное давление азота равно 1,3 10⁵ Па.

9. Какой объем занимает смесь 1 кг кислорода и 2 кг гелия при нормальных условиях? Какова молярная масса смеси?

10. Сосуд емкостью 2 л содержит азот при температуре 27^о С и давлении 0,5 атм. Найти число молекул в сосуде, число столкновений между всеми молекулами за 1 с, среднюю длину свободного пробега молекул.

11. Найти число молекул азота в 1 м³, если давление равно 3,69 атм, а средняя квадратичная скорость молекул равна 2400 м/с.

12. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул водорода <λ> = 2,5 см при температуре 68^о С? Диаметр молекул водорода принять равным d = 2,3 10^-10 м.

13. Вакуумная система заполнена водородом при давлении 10^-3 мм рт. ст. Рассчитать среднюю длину свободного пробега молекул

14. Определить среднюю длину пробега молекул и число соударений за 1 с, происходящих между всеми молекулами кислорода, находящегося в сосуде емкостью 2 л при температуре 27^о С и давлении 100 кПа.

15. Найти плотность азота, если молекула за 1 с испытывает 2,05 10⁸ с^-1 столкновений при температуре 280 К. Какова средняя длина свободного пробега молекул?

16. Определить среднюю длину свободного пробега молекул и число соударений за 1 с, происходящих между всеми молекулами азота в сосуде емкостью 4 л, содержащегося при нормальных условиях.

17. Определить плотность разреженного азота, если средняя длина свободного пробега молекул 10 см. Какова концентрация молекул?

18. В сосуде находится 10 г углекислого газа и 15 г азота. Найти плотность смеси при температуре 27^о С и давлении 150 кПа.

19. Молекула азота летит со скоростью 430 м/с. Найти импульс этой молекулы.

20. В сосуде объемом 4 л находится масса 1 г водорода. Какое число молекул содержит единица объема сосуда?

21. Определить коэффициент внутреннего трения для водорода, имеющего температуру 27^о С.

22. Вычислить коэффициент внутреннего трения и коэффициент диффузии кислорода, находящегося при давлении 0,2 МПа и температуре 280 К.

23. Определить коэффициент диффузии и коэффициент внутреннего трения азота. находящегося при температуре 300 К и давлении 10⁵ Па.

24. Наружная поверхность кирпичной стены площадью 25 м² и толщиной 37 см имеет температуру 259 К, а внутренняя поверхность – 293 К. Помещение отапливается электроплитой. Определить ее мощность, если температура в помещении поддерживается постоянной. Теплопроводность кирпича 0,4 Вт/(м К).

25. Вычислить количество льда, которое образуется в течение часа в бассейне, площадь которого 10 м². Толщина льда 15 см, температура воздуха -10^о С, коэффициент теплопроводности льда 2,1 Вт/(м К).

26. Кислород находится при нормальных условиях. Определите коэффициент теплопроводности кислорода, если эффективный диаметр его молекул равен 0,36 нм.

27. Определите массу азота, прошедшего вследствие диффузии через площадку 50 см² за 20 с, если градиент плотности в направлении, перпендикулярном площадке, равен 1 кг/м⁴. Температура азота 290 К, а средняя длина свободного пробега его молекул равна 1 мкм.

28. Определите коэффициент тепловодности азота, если коэффициент динамической вязкости для него при тех же условиях равен 10 мкПа с.

29. Коэффициент диффузии и вязкость кислорода при некоторых условиях соответственно равны 1,22 10^-5 м²/с и 19,5 мкПа с. Найти плоскость кислорода, среднюю длину свободного пробега и среднюю арифметическую скорость его молекул.

30. Найти тепловодность воздуха при давлении 100 кПа и температуре 10^оС. Диаметр молекул воздуха 0,3 нм.

31. Давление газа 750 мм рт. ст., температура 27^о С. Определить концентрацию молекул и среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы.

32. Чему равны средние кинетические энергии поступательного и вращательного движения молекул, содержащихся в 2 кг водорода при температуре 400 К?

33. Газ, занимающий объем 20 л при нормальных условиях, был изобарически нагрет до 80^о С. Определить работу расширения газа.

34. Определить скорость вылета поршня массой 4 кг из цилиндра при адиабатном расширении воздуха в 40 раз, если начальное давление воздуха 10⁷ Па, а объем 0,3 л.

35. Азот массой 2 кг охлаждают при постоянном давлении от 400 до 300 К. Определить изменение внутренней энергии, внешнюю работу и количество выделенной теплоты.

36. Определить удельные теплоемкости с_v, с_p для смеси 1 кг азота и 1 кг гелия.

37. Аргон при давлении 0,8 атм изменил объем с 1 до 2 л. Как изменяется величина внутренней энергии, если расширение газа производилось при различных процессах: изобарическом, адиабатическом?

38. Кислород массой 160 г нагревают при постоянном давлении от 320 до 400 К. Определить количество теплоты, поглощенное газом, изменение внутренней энергии и работу расширения газа.

39. Масса 10 г кислорода находится при давлении 300 кПа и температуре 10^о С. После нагревания при p = const газ занял объем 10 л. Найти количество теплоты , полученное газом, изменение внутренней энергии газа и работу, совершенную газом при расширении.

40. Масса 6,5 г водорода, находящегося при температуре 27^о С, расширяется вдвое при p = const за счет притока тепла извне. Найти работу расширения газа, изменение внутренней энергии газа и количество теплоты, сообщенное газу.

41. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл работу 1,5 10⁵ Дж. Температура нагревателя 400 К, температура холодильника 260 К. Найти КПД машины, количество теплоты, получаемое машиной за один цикл от нагревателя, и количество теплоты, отдаваемое за один цикл холодильнику.

42. Температура нагревателя тепловой машины 500 К. Температура холодильника 400 К. Определить КПД тепловой машины, если нагреватель ежесекундно передает ей 1675 Дж теплоты.

43. Тепловая машина работает по обратимому циклу Карно. Температура нагревателя 227^о С. Определить термический КПД цикла и температуру охладителя тепловой машины, если за счет каждого килоджоуля теплоты, полученной от нагревателя, машина совершает работу 350 Дж.

44. В результате изотермического расширения объем 8 г кислорода увеличился в 2 раза. Определить изменение энтропии газа.

45. Лед массой 2 кг, находящийся при температуре -13^о С, нагрели до 0^о С и расплавили. Определить изменение энтропии.

46. Струя водяного пара при температуре 100^о С, направленная на глыбу льда, масса которой 5 кг и температура 0^о С, растопила ее и нагрела получившуюся воду до температуры 50^о С. Найти массу израсходованного пара и изменение энтропии.

47. Идеальная холодильная машина, работающая по обратному циклу Карно, передает тепло от холодильника с водой при температуре 0^о С кипятильнику с водой при температуре 100^о С. Какую массу воды нужно заморозить в холодильнике, чтобы превратить в пар массу 1 кг воды в кипятильнике.

48. Найти изменение энтропии при превращении массы 10 г льда, температура которого -20^о С, в пар (100^о С).

49. Найти изменение энтропии при превращении массы 1 г воды (0^о С) в пар (100^о С).

50. Массу 640 г расплавленного свинца при температуре плавления вылили на лед (0^о С). Найти изменение энтропии при этом процессе.

51. В сосуде с емкостью 10 л находится 360 г водяного пара при температуре 470 К. вычислить давление пара на стенки сосуда. Какую часть объема составляет собственный объем молекул пара? Какую часть давления составляет внутреннее давление?

52. Даны постоянные a и b, входящие в уравнение Ван-дер-Ваальса. Определить значения критической температуры и критического давления аргона.

53. Углекислый газ массой 88 г находится в сосуде емкостью 10 л. Определить внутреннее давление газа и собственный объем молекул.

54. В сосуде емкостью 25 л при температуре 300 К находится 40 моль кислорода. Определить давление газа, считая его идеальным; реальным.

55. В сосуде под давлением 8 МПа содержится кислород, плотность которого 100 кг/м³. Считая газ реальным, определить его температуру и сравнить ее с температурой идеального газа при тех же условиях.

56. Как изменится высота поднятия спирта между двумя пластинками, погруженными в спирт, если расстояние между ними уменьшить с 1 мм до 0,5 мм? Смачивание пластинок считать полным.

57. Найти добавочное давление внутри мыльного пузыря диаметром 10 см. Какую работу нужно совершить, чтобы выдуть этот пузырь?

58. В сосуде объемом 15 л при температуре 400 К находится 30 моль водорода. Определить давление газа, считая его идеальным; реальным.

59. Углекислый газ массой 6,6 кг занимает объем 3,75 м³ при давлении 0,1 МПа. Определить температуру газа, считая его идеальным; реальным.

60. В сосуде под давлением 6 МПа содержится азот, плотность которого 230 кг/м³. Считая газ реальным, определить его температуру и сравнить ее с температурой идеального газа при тех же условиях.