Раздел (тема). Молекулярная физика и термодинамика

Контрольная работа № 2.

1. Водяной пар расширяется при постоянном давлении. Определить работу расширения, если пару передано количество теплоты 4 кДж.

2. Тепловая машина Карно использует нагреватель при температуре 610 ^ОС и имеет КПД 27 %. Какой должна быть температура нагревателя, чтобы КПД повысился до 35 %?

3. Барометр в кабине летящего вертолета показывает давление 90 кПа. На какой высоте летит вертолет, если на взлетной площадке барометр показывал давление 100 кПа? Считать, что температура воздуха (μ_В=0,029 кг/моль) равна 290 К и не изменяется с высотой.

4. Разность удельных теплоемкостей с_P - с_V некоторого двухатомного газа равна 260 Дж/кг·К. Найти молярную массу газа.

5. Если давление газа увеличили в 2 раза, а объем оставили прежним, то как изменится средняя квадратичная скорость его молекул?

6. В сосуде при температуре 20 ⁰С и давлении 2ּ10⁵ Па содержится смесь газов – кислорода массой 16 г и азота массой 21 г. Определить плотность смеси (μ_К=0,032 кг/моль; μ_А=0,028 кг/моль).

7. Барометр в кабине летящего вертолета показывает давление 90 кПа. На какой высоте летит вертолет, если на взлетной площадке барометр показывал давление 100 кПа? Считать, что температура воздуха (μ_В=0,029 кг/моль) равна 290 К и не изменяется с высотой.

8. На рис. 2 представлена фазовая диаграмма для углекислого газа СО₂. В какой фазе будет существовать СО₂ при давлении 70 атм и температуре 20 ^ОС?

9. У тепловой машины Карно температура нагревателя в 1,6 раза больше температуры холодильника. За один цикл машина совершает работу 12 кДж. Какая работа за цикл затрачивается на изотермическое сжатие рабочего тела?

10. Плотность идеального газа ρ=1,4 кг/м³, коэффициент диффузии D=7,5∙10^-6 м²/с. Определить коэффициент внутреннего трения η этого газа.

11. На рис. 1 изображены два процесса, протекающие с идеальным газом (1 – изотерма, 2 – адиабата). Как ведет себя внутренняя энергия газа U в ходе каждого из процессов?

12.Объем водорода при изотермическом расширении (Т = 300 К) увеличился в 3 раза. Определить изменение внутренней энергии, работу, совершенную газом и полученное им количество теплоты. Масса водорода равна 200 г. Построить график процесса в координатах p-V. (D U = 0 Дж; A = 274 кДж; Q = 274 кДж)

13. Водород массой 40 г, имевший темпеpатуpу 300 К, адиабатно расширяется, увеличив объем в 3 раза. Определить полную работу, совершенную газом, количество теплоты и изменение внутренней энергии газа. Построить график процесса в координатах p-V. (A = 44,33 кДж; Q = 0 Дж; DU = - 44,33 кДж)

14. Определить количество теплоты, поглощаемой водородом массой 0,2 кг при нагревании его от 0˚С до 100˚С при постоянном давлении. Найти также изменение внутренней энергии газа и совершаемую им работу. Построить график процесса в координатах p-V. (Q = 291 кДж; D U = 208 кДж; A = 83 кДж)

15. Во сколько раз увеличится объем водорода, содержащий количество вещества 0,4 моль, при изотермическом расширении, если при этом газ получил 800 Дж теплоты? Т = 300 К. Найти также работу и изменение внутренней энергии газа. Построить график процесса в координатах p-V. (В 2,23 раза; A = 800 Дж; D U = 0 Дж)