Молекулярная физика и термодинамика. Вопросы и задания для сам. работы. Степина, Бутко РУДН 201928022019 (1106029), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Каким будет давление при температуре -13 С? 30 3! 3. Четырехокись азота может диссоциировать с образованием двуокиси азота: Л/304 е- 2Л 02. В откаченный сосуд объемом 250 смз вводится 0,90 г жидкого Из Оа. Когда жидкость испаряется (при 0 ~С), давление становится равным 760 мм рт ст. Сколько процентов четырехокиси азота при этом диссоциирует? 4. В двух сосудах находятся по одному молю кислорода Оз и углекислый газ СОз. Газы считать идеальными. а) Во сколько раз молярная теплоемкость углекислого газа при постоянном давлении больше, чем молярная теплоемкость кислорода при постоянном объеме, если считать, что: 1) колебательные степени свободы не возбуждены; 2) колебательные степени свободы все возбуждены? б) На сколько молярная теплоемкость углекислого газа при постоянном давлении больше, чем молярная теплоемкость кислорода при постоянном объеме если считать, что: 1) колебательные степени свободы не возбуждены; 2) колебательные степени свободы все возбуждены? 5.
При изотермнческом расширении 10 г азота, находящегося при температуре 290 К, была совершена работа 860 Дж. Во сколько раз изменилось давление при расширении? 6. Посередине открьпой с обеих сторон горизонтальной стеклянной трубки длиной 87 см находится столбик ртути длиной 15 см. Закрыв одно из отверстий трубки, ее располагают вертикально, закрытым концом вниз.
Найдите атмосферное давление, если столбик ртути переместился относительно трубки на 6 см. 7. В одном сосуде находится один моль криптона при температуре 300 К. В другом сосуде — два моля азота при температуре 400 К. На сколько килоджоулей внутренняя энергия азота больше, чем внутренняя энергия криптона? Колебательные степени свободы газов не возбуждены.
8. Углекислый газ, занимающий при давлении 1 МПа объем 10 л, расширяется в п=2 раза. Определите конечное давление и работу, совершенную газом, если процесс изобарный. 9. Найдите работу, совершенную двумя молями идеального газа за цикл, состоящий их двух изохор,и двух изобар, если Тт = 100'С, Тз = 200'С, аТз и Та лежатнаоднойизотерме. 10. Азот массой 2 г находится в равновесии в вертикальном гладком открытом сверху цилиндре под поршнем массой 5 кг и площадью 30 смз.
В результате нагревания азота температура газа повысилась на 20 К. На какое расстояние при этом поднялся поршень? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 12 ОПРКДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ 'УДЕЛЬНЫХ ТКПЛОКМКОСТЕЙ ГАЗОВ МЕТОДОМ АДИАБАТИЧЕСКОГО РАСШИРКНИЯ Тема работьп ПЕРВОК НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ Вопросы к допуску к лабораторной работе 12 1.
Какой процесс называется адиабатическим? Почему процесс, происходящий в данной работе, можно считать адиабатическнм? 2. Дайте определение молярной и удельной теплоемкостей. Какова свюь между удельной н молярной теллоемкостями какого-либо вещества? 3. Напишите уравнение Пуассона для адиабатного процесса. Как определяется показатель адиабаты у? 4. Считая воздух 2-х атомным газом, рассчитайте у по формуле (7), приведенной в лабораторной работе. с„ 5. Имеете ли вы право для определения отношения — для воздуха с; применять теорию справедливую для идеального газа? 6. Является ли адиабатический процесс в этой работе равновесным /квазистатическим/? 33 Вопросы к защите лабораторной работы 12 '1.
Что такое термодинамические параметры? Какие термодинамические параметры вы знаете? 2. Какой процесс называется квазиравновесным (квазистатическим)? В чем,его отличие от неравновесного процесса? 3. Дайте определение внутренней энергии идеального газа? В результате каких процессов она может изменяться? 4. Получите выражение для работы газа в квазистатическом процессе. б.
Сформулируйте первое начало термодинамики. 6. Что такое теплоемкость тела? удельная теплоемкость? молярная теплоемкость? Единицы измерения в СИ. 7. Какой вклад в теплоемкость дают колебательвые и вращательные степени свободы? 8. Какие процессы называются изобарическвми, взотермическими, изохорическвми, адиабатическими, полвтропическвми? 9. В каком случае нужна большая работа для увеличения давления идеального газа в и раэ: при адиабатвческом или при взотермическом сжатии? 10. Получите выражения для теплоемкости вещества при постоянном объеме, при постоянном давлении. Как объясняется зависимость теплоемкости газа от температуры? 11.
Выведите уравнение Майера. Почему Ср ) Ск? 12. Какой процесс называется адиабатическим? Какие параметры состояния изменяются при адиабатическом процессе? Как изменяется температура газа при адиабатическом расширении. ? сжатии? 13. Является ли адиабатический процесс в этой работе равновесным /квазистатическим/? 14. Выведите уравнение Пуассона для адиабатического процесса.
Как выражается показатель адиабаты? 16. Сравните адиабатный и политропный процессы. Почему адиабата более крутая, чем изотерма? 16. Показатель политропы п > 1. Увеличивается илн уменьшается температура идеального газа при сжатии? 17. Можно показать, что при адиабатическом сжатии идеального газа выполняется соотношение Р(/т = сопят.
С другой стол роны, при всех условиях — = сопят. Используя эти данные, т найдите связь между параметрами Р и Т или т' и Тдля случая адиабатического сжатия. 18. Считая воздух 2-х атомным газом, сравните полученный результат с рассчитанным по формуле (7), приведенной в лабораторной работе. Объясните расхождение результатов.
3 дания дли самоетоятельиого решении Вариант 1 1. При адиабатическом сжатии четырех граммов гелия, совершена работа, равная 600 Дж. Чему равно изменение температуры гелия в этом процессе? 2. Азот массой т=20 г, имевший температуру Тз = 293 К, был сжат адиабатически. Объем газа уменьшился в и =5 раз.
Найдите температуру газа Тз после сжатия. 3. Один моль озона Оз нагревают до такой степени, что возбуждаются все колебательный степени свободы. а) Во сколько раз увеличится показатель адиабаты, б) На'сколько увеличится показатель адиабаты, если'все молекулы диссоциируют (распадутся на отдельные атомы). 4. Чему равно отношение 7 для смеси 3-х молей аргона и 5-ти молей кислорода? 5. Кислород массой 1 кг при начальном давлении 2 Мпа и температуре 300 С ' расширяется политропно до давления 0,25 МПа.
Конечный объем 0,35 м /кг. Определить количество теплоты процесса, работу изменения объема, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Изобразить процесс в (Р,У) и (Т,Б)-диаграммах. б. В цилиндрическом сосуде высотой 25 см и площадью основания 3=10 см под невесомым поршнем площадью Б находится газ при нормальных условиях. Когда на поршень положили груз массой 20 кг, поршень опустился на 13,4 см. Считая сжатие газа адиабатным, найдите показатель адиабаты.
7. Воздух, начальные параметры которого рг=0,1 МПа и Т~=ЗОО К адиабатно сжимается в компрессоре турбонагнетателя двигателя 35 внутреннего сгорания до давления рз=0,28 МПа, затем прн р=сопзг воздух охлаждается в холодильнике до температуры Ь=37 С. Определить работу сжатия компрессора и количество теплотьг отводимой от 500 г воздуха. 8. Адиабатнческой называется атмосфера, в которой давление и плотность в зависимости от высоты удовлетворяют соотношению Р р т = сопзй Покажите, что температура этой атмосферы линейно уменьшается с высотой, и найдите коэффициент пропорциональности. Такой температурный градиент называется адиабатическим.
Найдите температурный градиент для земной атмосферы. 9. Определить внутреннюю энергию водяного пара при давлении 5 МПа и температуре 300~С. Вариант 2 1. В результате адиабатного расширения объем увеличился в два раза. Как изменилось при этом его давление? 2: Температура кислорода массой т=40 г в процессе адиабатического расширения понизилась на АТ = 20 К. Найдите работу расширения газа. 3. Газ нагревают до температуры, когда все колебательные степени свободы молекул будут возбуждены? а) Во сколько раз уменьшится показатель адиабаты газа.
б) На сколько уменьшится показатель адиабаты газа. 4. Чему равно отношение 7 для смеси 2-х молей водорода и 3-х молей углекислого газа? 5. Определить является ли политропным процесс сжатия газа, для которого параметры трех точек имеют следующие значения: 0 З2 ЬП1а Гт 30еС Рз 0 Зб 1411а Гз 9Теб; рз = 0,54 МПа, гз = 11б~С. Изобразить процесс в (Р,У) и (Т,Я)-диаграммах. б. В цилиндрическом сосуде высотой 30 см и площадью основания 8=12 см под невесомым поршнем площадью $ находится газ при нормальных условиях.
Когда на поршень положили груз массой 24 кг, поршень опустился на 16,08 см. Считая сжатие газа адиабатным, найдите показатель адиабаты. 7. Воздух, начальные параметры которого р~=0,1 МПа и Т~=ЗОО К адиабатно сжимается в компрессоре турбонагнетателя двигателя внутреннего сгорания до давления р~=0,28 МПа, затем при р=сопз1 воздух охлаждается в холодильнике до температуры гз=37 С. Определить работу сжатия компрессора и количество о теплоты отводимой от 1,5 кг воздуха. 8.
Какая доля шз количества теплоты О, подводимого к идеальному газу в изобарном процессе, расходуется на увеличение внутренней энергии газа и какая доля газ — на работу А расширения газа? Рассмотрите три случая; 1) газ одноатомный, 2) газ двухатомный, 3) газ трехатомный. 9.
Определить внутреннюю энергию углекислого газа при давлении 0,5 кПа и температуре -5 С. Вариант 3 1. Двухатомный газ сжимается адиабатически, причем его объем уменьшается в 2 раза. Найти температуру и давление газа после сжатия, если до сжатие его температура равнялась 300 К а давление 2 МПа. 2. Кислород, занимающий при давлении 1 МПа объем 5 л, расширяется в п=Зраза. Определите конечное давление и работу, совершенную газом в адиабатном процессе.
3. В закрытом сосуде находится один моль азота при низкой температуре (вращательные степени свободы не возбуждены). Газ нагревают до температуры, когда все колебательные степени свободы молекул будут возбуждены? а) Во сколько раз уменьшится показатель адиабаты газа. б) На сколько уменьшится показатель адиабаты газа. 4. Определите показатель адиабаты у для смеси газов, содержащей гелий массой 8 г н водород массой 2 г 5, Воздух массой 1,5 кг сжимается политропно от рг = 0,09 МПа и гт = 18~С до рз = 1 МПа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
