- •Программа курса "Молекулярная физика и термодинамика"
- •I. Уравнение состояния идеального газа процессы идеального газа
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •II. Основы молекулярно-кинетической теории
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •III. Первый закон термодинамики
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •IV. Второй закон термодинамики
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Библиографический список
Задачи для самостоятельного решения
-
Для газообразного ацетона (СН3СОСНз) определить коэффициент Пуассона.
-
Определить удельную теплоемкость при постоянном давлении двухатомного газа, если его плотность при нормальных условиях равна 1,43·10-3 г/см3.
-
Определить удельную теплоемкость при постоянном объеме смеси 2 молей азота и 5 молей гелия.
-
Молярная масса газа равна 18 г/моль. Коэффициент Пуассона равен 1,33. Определить удельную теплоемкость при постоянном давлении этого газа.
-
Какой из указанных газов при комнатной температуре имеет наибольшую удельную теплоемкость при постоянном объеме: 1) О2; 2) H2; 3) Не; 4) Ne; 5) I2?
-
Определить молярную теплоемкость при постоянном давлении смеси 0,5 молей паров воды и 0,2 моля азота.
-
Приняв массу атома гелия, равной 6,6·10-27 кг, определить удельную теплоемкость гелия при постоянном объеме.
-
Удельная теплоемкость влажного воздуха при постоянном объеме равна 1,2·103 Дж/(кг·К). Определить относительную влажность воздуха. Молярная масса сухого воздуха 29 г/моль. Температура 300 К.
-
Определить коэффициент Пуассона газовой смеси, состоящей из 3,0 молей гелия и 2,0 молей водорода.
-
Молярная масса газа равна 32 г/моль, коэффициент Пуассона – 1,4. Определить удельные теплоемкости газа при постоянном объеме и постоянном давлении.
-
Плотность газа равна 1,76·10-3 г/см3 при нормальных условиях. Определить удельные теплоемкости газа при постоянном объеме и постоянном давлении.
-
Определить удельные теплоемкости газа при постоянном объеме и постоянном давлении для углекислого газа.
-
Определить коэффициент Пуассона для смеси, состоящей из 2,0 молей кислорода и 3,0 молей углекислого газа.
-
Определить удельные теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении для смеси, состоящей из 7 г азота и 20 г аргона.
-
Удельная теплоемкость газа при постоянном давлении равна 970 Дж/(кг·К), а молярная масса равна 30 г/моль. Определить число степеней свободы молекулы этого газа.
-
Разность между удельной теплоемкостью при постоянном давлении и удельной теплоемкостью при постоянном объеме некоторого газа равна 260 Дж/(кг·К). Определить молярную массу газа.
-
Для газа коэффициент Пуассона равен 1,4, а плотность при нормальных условиях – 1,25 кг/м3. Определить удельные теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении этого газа.
-
Отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к удельной теплоемкости при постоянном объеме смеси, состоящей из азота и 5 молей аммиака, равно 1,35. Определить число молей азота в смеси.
-
Определить удельную теплоемкость при постоянном давлении смеси, состоящей из 1 моля азота, 4 молей метана и 8 г аргона.
-
Воздух содержит 25 % (по массе) водяного пара. Определить удельную теплоемкость при постоянном объеме влажного воздуха. Для сухого воздуха молярную массу принять равной 29 г/моль.
-
Определить удельную теплоемкость при постоянном объеме и удельную теплоемкость при постоянном давлении воздуха, считая, что в его состав входит 76 % азота, 23 % кислорода, 1 % аргона.
-
Количество теплоты, необходимое для нагревания газа на 25 К при постоянном давлении, равно 500 Дж. Количество теплоты, выделяемое этим газом при охлаждении на 75 К при постоянном объеме, равно 1,07 кДж. Определить коэффициент Пуассона.
-
При изотермическом сжатии 14 г азота, взятого при 20 °С, была совершена работа 2 200 Дж. Во сколько раз возросло давление газа?
-
В закрытом сосуде находится 14 г азота при давлении 105 Па и температуре 27 °С. После нагревания давление повысилось до 5·105 Па. Какое количество теплоты сообщено газу? Определить приращение внутренней энергии.
-
Из баллона, содержащего водород под давлением 106 Па и при температуре 18 °С, выпустили половину находящегося в нем газа. Считая процесс адиабатным, определить конечную температуру и давление газа в баллоне.
-
При изобарном расширении водород совершил работу 4 000 Дж. Какое количество теплоты подведено к газу? Определить приращение его внутренней энергии.
-
В адиабатном процессе внутренняя энергия кислорода уменьшилась на 2 000 Дж, а его объем увеличился в 10 раз. Начальная температура газа 47 °С. Определить работу, совершенную газом, и массу газа.
-
Углекислый газ массой 3,2 кг находится в термостате при температуре 17 °С. Объем газа изотермически уменьшают в 3 раза. Какую работу совершил газ? Как изменилась внутренняя энергия газа? Какое количество теплоты выделилось?
-
При изобарном расширении 2 кг кислорода совершена работа 98 Дж. Начальная температура 0 °С. Определить приращение внутренней энергии газа. Какое количество теплоты получил газ? До какой температуры нагрели газ?
-
Какое количество теплоты надо сообщить кислороду, находящемуся в сосуде объемом 30 л при температуре 27 °С и давлении 400 мм рт. ст., чтобы нагреть газ на 120 °С? Определить приращение внутренней энергии газа и совершенную газом работу.
-
Водяной пар при изобарном расширении совершил работу, равную 2 100 Дж. Какое количество теплоты подвели к пару? Определить изменение внутренней энергии пара.
-
Находившийся при нормальных условиях азот, расширился адиабатно. Его конечный объем увеличился по отношению к первоначальному в 7 раз. Количество вещества азота равно 1 моль. Определить работу газа.
-
При адиабатном сжатии 10 г водорода температура повысилась на 100 °С. Определить работу газа, совершенную при сжатии.
-
Водород под давлением 105 Па занимает объем 5 л. Газ адиабатно сжали до объема 1 л. Определить работу газа, совершенную в этом процессе.
-
Водород массой 4 г нагрет при постоянном давлении на 50 °С. Определить количество теплоты, переданное газу, приращение его внутренней энергии и работу, совершенную газом.
-
При изобарном расширении двухатомный газ совершил работу 2·106 Дж. Какое количество теплоты подвели к газу?
-
Кислород массой 4 г находится в термостате при нормальных условиях. При изотермическом расширении объем газа увеличился до 12 л. Определить работу, совершенную газом, и количество теплоты, сообщенное газу.
-
При изобарном расширении внутренняя энергия трехатомного газа увеличилась на 1 кДж. Какую работу совершил газ? Какое количество теплоты сообщили газу?
-
Трехатомный газ находится в начальном состоянии при температуре 27 °С. Количество вещества газа 1 кмоль. Далее газ охлаждается изохорно, при этом давление газа уменьшается в 3 раза. Затем газ расширяется изобарно так, что в конечном состоянии его температура равна первоначальной. Изобразить процессы на диаграмме рV. Определить количество теплоты, полученное газом в изобарном процессе.
-
Двухатомный газ расширяется изобарно. Какая часть теплоты расходуется на увеличение его внутренней энергии, а какая на совершенную им работу?
-
Баллон, содержащий 20 г водорода и 1 г гелия, нагрели на 50 °С. Определить приращение внутренней энергии смеси и сообщенное количество теплоты.
-
Газ, расширяясь, переходит из одного и того же состояния с объемом V1 в состояние с объемом V2: а) изобарно; б) адиабатно; в) изотермически. Изобразить процессы на диаграмме рV. В каких процессах газ совершает наименьшую, а в каких наибольшую работу?
-
Один моль идеального газа находился при нормальных условиях. При изотермическом расширении газу подвели 2,27 кДж теплоты. Какую работу совершит этот газ, расширяясь изобарно до того же объема, что и в первом случае?
-
Моль идеального газа изотермически сжимают до объема в 2,7 раза меньше начального и отводят от газа 2,24 кДж количества теплоты. Какую работу необходимо совершить, чтобы изобарно вернуть газ в состояние с объемом, равным начальному? Изобразить процессы на диаграмме рV.
-
Идеальный газ, расширяясь один раз изобарно, другой раз изотермически из одного и того же состояния, увеличивает объем в 5 раз. Изобразить процессы на диаграмме рV. Определить отношение работы газа при изобарном расширении к работе газа при изотермическом расширении.
-
Кислород, расширяясь один раз изотермически, другой раз адиабатно из одного и того же состояния, увеличивает объем в 4 раза. Изобразить процессы на диаграмме рV. Определить отношение работы газа при изотермическом расширении к работе газа при адиабатном расширении.
-
Один моль идеального газа, находящегося при температуре 300 К, изотермически увеличивает объем в 2 раза, затем газ изохорно увеличивает давление до значения, равного начальному. За весь процесс газу сообщают количество теплоты, равное 7,96 кДж. Изобразить процессы на диаграмме рV. Определить коэффициент Пуассона этого газа.
-
Определить молярную теплоемкость идеального газа в процессе, при котором температура газа пропорциональна квадрату его объема.
-
Определить молярную теплоемкость идеального газа в процессе, при котором температура газа обратно пропорциональна его объему.
-
Объем 3 молей гелия изменяется по закону V=αT4, где α>0. Определить количество теплоты, полученное газом в этом процессе, если его температура увеличилась на 40 К.
-
Работа идеального газа пропорциональна приращению его внутренней энергии. Определить уравнение данного процесса (выразить давление, как функцию объема.
-
Определить молярную и удельную теплоемкости кислорода в процессе pV2=const.
-
В политропном процессе pV2 =const азоту сообщили количество теплоты, равное 3,0 кДж. Какую работу совершил газ?
-
В политропном процессе pV1,2 =const кислород расширяется. При этом он отдает количество теплоты 5,0 кДж. Определить работу, совершаемую газом.
-
В политропном процессе pV2 =const два моля кислорода нагревают на 40 К. Определить количество теплоты, сообщенное газу.
-
Определить молярную и удельную теплоемкости азота в процессе TV0,2=const.
-
Два моля азота совершают политропный процесс, подчиняющийся уравнению TV0,2=const. Температура газа увеличивается на 30 К. Определить количество теплоты, отведенное от газа.
-
Один моль гелия совершает процесс, в котором температура меняется по закону T=To+αV, где Т0=200 К, α=104 К/м3. Определить количество теплоты, сообщенное газу при расширении от объема 10 л до объема 20 л.
-
Один моль кислорода совершает процесс, в котором давление изменяется по закону p=po+αV, где ро=0,1 МПа, α=10 кПа/м3. Определить количество теплоты, сообщенное газу при расширении от объема 10 л до объема 20 л.
-
Один моль неона совершает политропный процесс с показателем политропы n=1,5. Температура газа понижается на 26 К. Определить: а) количество теплоты, полученное газом; б) работу, совершенную газом; в) изменение внутренней энергии газа.
-
Идеальный двухатомный газ расширяется так, что давление в процессе изменяется по закону p=αV, где α=107 Па/м3. Объем газа в начальном состоянии 1 л, в конечном 3 л. Определить: а) изменение внутренней энергии газа; б) работу, совершенную газом; в) молярную теплоемкость газа.
-
Идеальный газ совершает процессы: а) pVγ=const; б) pV=const; в) pV2=const. В каком из этих процессов внутренняя энергия газа увеличивается при увеличении объема газа?
-
3Идеальный газ совершает процессы: а) pV2=const; б) pV=const; в) pV1/2=const. В каком из этих процессов газ совершает максимальную работу при равном приращении объема?
-
Воздух, поднимаясь в атмосфере, расширяется. Определить зависимость температуры воздуха от высоты. Считать воздух идеальным газом. На сколько уменьшится его температура при подъеме на высоту 1км?