Трофимова Т.И., Павлова З.Г. - Сборник задач по курсу физики с регениями (1092346), страница 13
Текст из файла (страница 13)
так что давление его уменьшилось в л = 2 раза. Определите приращение энт- ропии в ходе указанных процессов. 1 ° ° $ ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° $ ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° $ ° ° ° ° ° $ ° ° ° ° Изменение энтропии при равновесном переходе из состояния 1 л состояние 2 г г ~дД ~ЙУ+ЙА /-'г г ~, Т, Т 'ки а и Ь примите равными соответственно 0,135 Н м'/моль' и 3,86.
1О-' м'/моль. 1) Т~ = 260 К; 2) Т = 24! К. Анализируя уравнение состояния реальных газов, определите величины поправок а и Ь для азота. Критические давление и темпе; ратура азота соответственно равны 3,39 МПа и 126 К. Зр„г'„= «ЯТ„+ р„| Ь, !, — '= кЬ, 3 а=27р„Ь Зр„-(ЗюЬ) =кза, р„1'„= ю аЬ, Зр„!'„=и а, = 0,136 Н ° ~'/мол!'; 1) Т, =302 К; 2) Т =301 К, 2) Т вЂ” ? Ь= 3,86.10 ' м'/моль. <®> 2.3.
Реальные газы, жидкости и твердые тела Кислород(г=!0 моль)нвходитсявсосудеобъемом К=5 л. Определите: 1) внугреннее давление газа; 2) собственный объем мо. лекул. Поправки а и Ь принять равными соответственно 0,136 Н ° м'/моль'и 3,17 10 ' м'/моль. Углекислый газ массой 6,6 кг при давлении 0,1 МПа занимает обьем 3,75 м', Определите температуру газа, если: 1) газ реальный; 2) газ идеальный. Поправки а и Ь примите равными соответственно 0,361 Н м'/моль' и 4,28 ! 0' мз/моль.
р„!3-зр„! р'+Зр и'! р из=о Р„У вЂ” ЬрТ, +р„иЬ)Ь' +ю ар — з аЬ= О, Зр„ЗгЬ= г/!Т„+ р„гЬ, 8р„иЬ= АСЯТ„, ЯТ„ Ь= — ", 8р„ 27РЯТ, а= 64р„ О/ттВЮП а = 0,1 36 Н, м4/моль'. И Р; т т,= 118 К + Я Кислород массой 100 г расширяется от объема 5 л до объема 10 л, "Я Определите работу межмолекулярных сил притяжения при этом асши енин Поп' ав а имите анной 0,136 Н м'/моль'. Некоторый газ (т = 0,25 кмоль) занимает объем Р; = 1 м'. При расширении газа до объема Кз = 1,2 м' была совершена работа против сил межмолекулярного притяжения, равная 1,42 кДж. Определите поправку и, входящую в уравнение Ван-дер-Ваальса Азот (т = 3 моль) расширяется в вакуум, в результате чего объем газа увеличивается от /', = 1 л до $'з = 5 л.
Какое количество теп- лоты Д необходимо сообщить газу, чтобы его температура осталась неизмен- ной? Поправку а примите равной 0,135 Н м'/моль'. Углекислый газ массой 88 г занимает при температуре 290 К объем 1000 см'. Определите внутреннюю энергию газа, если: 1) газ иде'альный; 2) газ реальный.
Поправку а примите равной 0,361 Н м4/моль'. ~~®~~ 1) (/, =14,5 кДж; 2) У~ =13 «Дж. Кислород(т = 2 моль) занимает объем 1; =! л. Определите изменение температуры кислорода, если он адиабатно расширяется в вакуум до объема 1:з = 10 л. Поправку а примите равной 0,136 Н . м'/моль'. аг Ю =гСгт,— —, ! 1 ау' (7 = ст,— —, г 1' г га г ОА=Р бг' Р г юг = с„т, с и а1 Р+ — г~(1'г — яЬ) = глтг тат, А~ =83,1 Дж. Ь(Р~ Рг ) ~(' г т~ с„ (Тг- Т) > О. Азот ( г = 2 моль) адиабатно расширяется в вакуум. Температура газа при этом уменьшается на 1 К. Определите работу, совершаемую газом против межмолекулярных сил притяжения.
(1 1) 1 1 с Ат '= с„) р( и,.)' 1; К А,= 1', б( =,'а) — — — ~=- ЬТС„=- — йьт. га г(1 Кислород(к=1 моль)(реальныйгаз) занимавший при Т, = 400 К объем 1; = 1 л, расширяется иютермически до гг = 2К . Определите: 1) работу при расширении; 2) изменение внутренней энергии пгза. Поправки а и Ь примите равными соответственно 0,1 36 Н и'/моль' и 3,17 10-' м'/моль. 2) ЛУ вЂ” ? ОЮйбЖ 1) А=2,29 кДж; 2) 60=68 кДж. Покажите, что эффект Джоуля — Томсона будет всегда отрицательным, если дросселируется газ, для которого силами притяжения молекул можно пренебречь. а = 0 У, = гсгт~, Р~-- а г и а) р+ — ~((; — Ь) = Р,У, =грт, + ррЬ, ргиг — — акт + рггЬ, + АКТ, + РРЬ= ис„тг+ игстг+ РггЬ, + гг)+ р1гЬ= юТг(Скг+ гг)+ рггЬ, )" (сг "й) ="Ь(Р1 Рг) (7г — 7>) > О, эффект Джоуля — Томсона отрицательный Покажите, что эффект Джоуля — Томсона будет всегда положительным, если дросселируется газ, для которого можно пренебречь собственным объемом молекул.
Отвеиз Тг - Т, = ' ' 0 ( 1г 1; ). Сг+ Я 8 = 2Р'~ —— — лг 3 5=4лР~ =4л4Г4 г, Р=1Г2 г, ~бЕ = а ~„~ = а. 4лгг(2 зГ4), Ответ я = 1,61 Ответ г1Е=828 Д, Ответ Ввт А = 896 мкДж. При определении силы поверхностного натяжения капельным методом число капель глицерина, вытекающего из капилляра, составляет и = 50.
Общая масса глицерина ю =1 г, а диаметр шейки капли в мо. мент отрыва В = 1 мм. Определите поверхностное натяжение а глицерина Определите радиус гг капли спирта, вытекающей из узкой вертикальной трубки радиусом г = 1 мм. Считайте, что в момент отрыва капля сферическая. Поверхностное натяжение спирта а = 22 мН/м, а его плотность р= 0,8 г/см'. Считая процесс образования мыльного пузыря изотермнческнм, определите работу А, которую надо совершить, чтобы увеличить его размер с а', =6 мм до Ыг =60мм.
Поверхностное натяжение мыльного раствора примите равным 40 мН/м. =251 — Я= 8лгг — 4л44 г =4лг (2-4Г4) Давление воздуха внутри мыльного пузыря на др = 200 Па больше атмосферного. Определите диаметр а пузыря. Поверхностяое натяжение мыльного раствора а = 40 мН/м. Решение Дано Р=Г, Р= гля, = 0.5 мм = 5. 1О м = 60 мН/м = 6 10 ' Н/ м 1= 2лг, глго т= К Ответ 1ог 10-5 Решение Дано г О Ь= ру' =100 мкм = 10 м соз0 = 1, Ь=ЗО ем=О,Зм р = 1 г/см'= 10' кг/м' Ответ Р= 2,2 н. ряЫ о= 4 й' г= —, 2 рдтт о= —, 2 Ответ = 73,6 ~н/ . Ответ Е= 744 м Воздушный пузырек диаметром о* = 0,02 мм находится на глуби. не 6 = 25 см под поверхностью воды.
Определите давление воздуха в этом пузырьке. Атмосферное давление примите нормальным. Поверхностное натяжение воды о = 73 мН(м, а ее плотность р = 1 г/см'. Ртуть массой 3 г помешена между двумя параллельными стеклянными пластинками. Определите силу, которую необходимо приложить, чтобы расплкнцить каплю до толщины ч' = 0,1 мм. Ртуть стекло не смачивает. Плотность ртути р = 13,6 г/см', а ее поверхностное натяжение о = 0,5 Н(м. Вертикальный стеклянный капилляр погружен в воду. Определите радиус кривизны мениска, если высота столба воды в трубке л = 20 мм. Плотность воды р = 1 гlсм', поверхностное натяжение о = 73 мН(м.
Капилляр, внутренний радиус которого 0,5 мм, опущен в жидкость. Определите массу жидкости, поднявшейся в капилляре, если ее верхностное натяжение равно 60 мН(м. В стеклянном капилляре диаметром с( = 100 мкм вода поднимается на высоту Ь = 30 см. Определите поверхностное натяжение о оды, если ее плотность р = 1 г(см', ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° Поверхноппное ниии~жение а = г/'1 или о= ЛЕ/'оЯ, где à — сила поверхностного натяжения, действующая на контур 1, ограничивающий поверхность жидкости; ЛŠ— поверхностная энергия, связанная с плошадью ЬЯ поверхности пленки.
Отевт а = 0,28 нм. Ответ лй = 5,б ОтВЕт л = 3,5г, Широкое колено 1)-образного манометра имеет диаметр Ы, = 2 мм, узкое — Ыз = 1 мм. Определите разность Лл уровней ртути в обо- нх коленах, если поверхностное натяжение ртути н = 0,5 Н/м, плотность ртуз и р = 13,6 г!см', а краевой угол д = 138' .
4п созб( 1 1 1 Ря "г 4) Изобразите элементарную ячейку ионной кубической объемноцентрнрованной решетки хлористого цезия 1СзС1) и определите соответствующее этой решетке координапионное число. Отевт Координадионное число равно 8. Изобразите элементарную ячейку ионной кубической решетки поваренной соли (ХаС1) и определите соответствую шее этой решетке координационное число.
Отевт Координационное число равно б. Определите наименьшее расстояние между центрами ионов натрия и хлора в кристаллах ХаС! 1две одинаковые гранецентрированные кубические решетки, вложенные одна в другую), Плотность поваренной соли р = 2,2 г/см'. Используя закон Дюлонга и Пти, определите удельную теплоем- кость; 1) натрия; 2) алюминия. Отевт 1) сг.=),О8 кдЫ~кг К); 2) с„,=0924 кд ~кг К). Пользуясь законом Дюлонга и Пти, определите, во сколько раз улельная теплоемкость железа больше удельной теплоемкости золота. Решение Сг сг = —, М С„= З/1, Д = с~«а(/з — Г(), 3/! м = — е 6/, М М= 3/! 1/,— /,) Р Ответ 0= о,зб акл. плотность воды рз =1 г/см'. Рг Р~ /зТ=-0,08 К. ОтВЕт р = 1,6 г/см'.
199 Для нагревания металлического шарика массой 10 г от 20 до 50 'С затратили количество теплоты, равное 62,8 Дж. Пользуясь законом Дюлонга и Пти, определите материал шарика. /, =20 'С /,=5О С Д=62,8 Дж /! = 8,З1 Дж//моль ° К) Ответ М = 0,119 кг/моль, олово. зменение энтропии при плавлении 1 моль льда составило 25 Дж/К. Определите, на сколько изменится температура плавления льда при увеличении внешнего давления на 1 МПа? Плотность льда р! — — 0,9 г/см', 3. Электричество и магнетизм 3.1.
Электроетатика Сила гравитационного притяжения двух водяных одинаково заря- Ф. жениых капель радиусами 0,1 мм уравновешивается кулоновской авиа 1 г/см' силой отталкивания. Определите заряд капель Плотность воды равна 1 г/см . Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковои ллины, т опускаются в керосин плотностью 0,8 гlсм'. Какой должна быть плотность материала шариков, чтобы угол расхождения нитей в воздухе и в керосине был один и тот же? Диэлектрическая проницаемость керосина г = 2.
Решение рг + рз — о, 1 0г гг = 4лео гг 0 — ? г = —,, а =ЗО', 0Я 4леотт г à — = сова, 2?? 20" Е = 2Е сова = сова, 4ле(,г аа! 001 г Ез= — = г 4сов а, 4лго)?г 4лоог рз ° сз ° 01 = 0 2 сова я з з' 4лео г 4лео г Е -д1- Е, Е„=5?6 В~ . В вершинах равностороннего треугольника находятся одинаковыс положительные заряды 0 = 2 нКл. Какой отрицательный заряд 0 необходимо поместить в центр треугольника, чтобы сила притяжения с его стороны уравновесила силы отталкивания положительных зарядов? Свинцовый шарик ( р = 1 1,3 г/см') диамезром 0,5 см помещен в глицерин 1 р = 1,26 г/см'). Определите заряд шарика, если в однородном злектростатическом поле шарик оказался взвешенньви в глицерине.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
