Молекулярная физика и термодинамика. Вопросы и задания для сам. работы. Степина, Бутко РУДН 201928022019 (1106029), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Какую работу против сил поверхностного натяжения надо со- вершить, чтобы вьщуть мыльный пузырь диаметром 4 см? 10. В открытом вертикальном капилляре внутренний радиус ко- торого равен т = 0.6 мм находится столбик спирта. Нижний ме- ниск этого столбика нависает у нижнего конца капилляра. Найти высоту й столбика спирта, при которой радиус кривизны?? ниж- него мениска равен Зт. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ МЕТОДОМ ОТКАЧКИ Тема работы: ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ Вопросы к допуску к 'лабораторной работе 11 1. Какой газ называется идеальным? Уравнение состояния иде- ального газа. 2. В чем отличие идеального газа от реального? Уравнение Ван- дер-В вальса.
3. Что такое молярная, удельная теплоемкость? Какова связь между удельной и молярной теплоемкостями какого-либо веще- ства? 4. Запишите уравнение Майера и поясните его. 5. Физический смысл молярной газовой постоянной Я. 6. В чем суть метода, используемого в данной лабораторной ра- боте. 7. Как производится обработка результатов измерений? Вопросы к защите лабораторной работы 11 1.
Что такое термодинамические параметры? Какие термодинамические параметры вызнаете? 2. Дайте определение температуры. Каковы методы ее измерения? Что такое абсолютная шкала температур? 3. Какие эмпирические газовые законы вы знаете? Какие процессы они описывают? 4. В чем смысл закона Авогадро. Уравнение состояния идеального газа Клапейрона-Менделеева. 5. Сформулируйте закон Дапьтона для смеси газов. 6.
Дайте определение внутренней энергии идеального газа? В результате каких процессов она может изменяться? 7. Получите выражение дпя работы газа в квазистатнческом процессе. 8. Что такое количество теплоты Д? 9. Сформулируйте первое начало термодинамики.
10. Что такое теплоемкость тела? удельная теплоемкость? молярная теплоемкость? Единицы измерения в СИ. Какова связь между удельной и молярной теплоемкостями какого-либо вещества? 11. Какой вклад в теппоемкость дают колебательные н вращательные степени свободы? 12. Получите выражения для теплоемкости вещества при постоянном объеме, при постоянном давлении для: а) идеального одноатомного газа; б) идеального двухатомного газа.
13.' Как объясняется зависимость теплоемкости газа от температуры? 14. Выведите уравнение Майера. Почему С, > С~,? В чем заклю. чается. физический смысл универсальной газовой постоянной Я? 15. Применяя первое начало термодинамики и уравнение состояния идеального газа, покажите, что разность удельных теплоемкостей ср — сг — — й/М. 16. Применение первого начала термодинамики к тепловым процессам в идеальном газе (определение, график, изменение внутренней энергии, работа): а) изохорическнй процесс; б) изобарический процесс; в) изотермический процесс.
17. Какой процесс называется адиабатическим? Запишите уравнение Пуассона для аднабатического процесса. Как выражается показатель ~~иабаты? 18. Как изменяется температура газа при адиабатическом расширении? сжатии? Задания для самостоятельного решения Вариант 1 1. Найти плотность водорода при температуре 280 К и давлении 90 кПа.
2. Рабочий объем цилиндра поршневого насоса 0,5 и. Насос соединен с баллоном вместимостью 3 л, содержащим воздух при давлении 1„01 10з Па. Найдите давление воздуха в баллоне после пяти рабочих ходов поршня в случае работы насоса в разрежающем режиме. 3. Температура воздуха в комнате объемом 70 м' была 280 К.
После того, как протопили печь, температура поднялась до 296 К. Найдите работу воздуха при расширении, если давление постоянно и равно 100кПа. 4. В двух сосудах находятся по одному молю гелия Не и углекислого, газа СОз. Газы идеальные. А) Колебательные степени свободы не возбуждены. Б) Колебательные степени свободы все возбуждены. а) На сколько молярная теплоемкость углекислого газа при постоянном давлении больше, чем молярная теплоемкость гелия при постоянном объеме? б) На сколько молярная теплоемкость углекислого газа при постоянном объеме больше, чем молярная теплоемкость гелия при постоянном давлении? 5.
Газ расширился от объема % до %з один раз изотермически, а другой раз — изобарно. В каком случае работа газа больше? 6. В вертикальном цилиндре находится воздух массой 2,9 г. Он отделен от атмосферы поршнем, диаметр которого 10 см, а масса поршня 20 кг. На сколько градусов нужно нагреть воздух в цилиндре, чтобы поршень поднялся на 15 см? Какое количество теплоты для этого потребуется? 7. 1 мз воздуха с начальными параметрами 'рт = 8 бар и Гт = 160~С расширяется политропно до рз = 1 бар и Гз = 52~С. Определить количество теплоты, полученное 1 мз воздуха, работу изменения объема, изменение внутренней энергии. 29 8.
Кислород, занимающий при давлении 1 МПа объем 5 л, расширяется в п=Зраза. Определите конечное давление и работу, совершенную газом, если процесс изобарный. 9. Найдите работу, совершенную одним молем идеального газа за цикл, состоящий их двух нзохор и двух изобар, если Тт —— 20'С, Тз = 40'С, а Тв и Т лежат на одной изотерме. 10.
В цилиндре под тяжелым поршнем, перемещающимся без трения, находится углекислый газ массой т=20 г. Газ нагревается от Гг — — 20 С до гз = 108~С. Какое количество теплоты было сообщено газу, если С~ = 28.8 Дж/моль К? Найти изменение внутренней энергии и работу, совершенную газом. Вариант 2 1. Имеются два баллона одинакового объема. В одном нз них находится 1 кг газообразного молекулярного азота, в другом 1 и газообразного молекулярного водорода.
Температуры газов одинаковы. Давление водорода 5 кПа. Каково давление азота. 2. В герметично закрытом баллоне находится смесь из 0,5 г водорода и 8 г кислорода при давлении 2,35 10з Па. Между газами происходит реакция с образованием водяного пара. Какое давление установится в баллоне после охлаждения до первоначальной температуры? Конденсации пара не происходит. 3. На сколько увеличится внутренняя энергия трех молей идеального двухатомного газа при изохорном нагревании его от 19 до 21 градусов Цельсия? 4. В двух сосудах находятся по одному молю гелия Не и углекислого газа СОз.
Газы идеальные. а) Во сколько раз молярная теплоемкость углекислого газа при 'постоянном давлении больше, чем молярная теплоемкость гелия при постоянном объеме, если считать, что: 1) колебательные степени свободы не возбуждены; 2) колебательные степени свободы все возбуждены? б) Во сколько раз молярная теплоемкость углекислого газа при постоянном объеме больше, чем молярная теплоемкость гелия при постоянном давлении, если считать, что: 1) колебательные степени свободы не возбуждены; 2) колебательные степени свободы все возбуждены? 5.
Газ в количестве 1 моль совершает цикл, состоящий ю двух изохор и двух взобар. Наименьший объем газов 10л, наибольший 20л. Наименьшее давление 2,5 атмосферы, наибольшее — 5 атмосфер. Найдите работу за цикл. 6. Открытую с обеих сторон стеклянную трубку длиной 60 см опускают в сосуд с ртутью на 1/3 длины. Затем, закрыв верхний конец трубки, вынимакгг ее из'ртути. Какой длины столбик ртути останется в трубке? Атмосферное давление 760 мм рт ст. 7. Водороду массой т=100 г сообщили количество теплоты ~ = 600кДж, при этом его температура увеличилась на /5Т = 200 К. Найдите изменение внутренней энергии /5У газа и , совершенную нм работу.
8. Кислород, занимающий при давлении 1 МПа объем 5 л, расширяется в п=Зраза. Определите конечное давление и работу, совершенную газом, если процесс изотермическнй. 9. Найдите работу, совершенную тремя молями идеального газа за цикл, состоящий нх двух изохор и двух изобар, если Т = 10'С, Тз = 50'С, а Тз и Т лежат на одной ьпотерме. 10. Воздух массой 3 г находится в равновесии в вертикальном гладком открытом сверху цилиндре под массивным поршнем площадью 20 смз.
В результате охлаждения воздуха поршень опустился на 5 см, а его температура понюилась на 14 К. Чему равна масса поршня? Вариант 3 1. В сосуде объемом 1 мз находится смесь газов — гелия и кислорода. При температуре — 2 С и давлении 9 10~ Па плотность этой смеси 0,44 кг/мз. Каким станет давление в сосуде, если из него удапить половину молекул кислорода? 2. При температуре 27С давление газа в закрьпом сосуде было 75кПа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
