Задачник по физике (термодинамика) (550710), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Как и во сколько раз изменились средняядлина свободного пробега и среднее число столкновений каждоймолекулы в единицу времени?5.33 В адиабатическом процессе давление одноатомногоидеального газа уменьшилось в m = 5 раз. Как и во сколько разизменилась средняя длина свободного пробега его молекул?5.34 Определитькоэффициент диффузии Dазота притемпературе t = 10 С и давлении Р = 10 мм рт.ст. Эффективный107диаметр молекулы азота dэф = 0,38 нм, молярная масса азота=0,028 кг/моль.5.35 Найти коэффициент диффузии D гелия при нормальныхусловиях. Эффективный диаметр молекулы гелия dэф = 0,2 нм.Молярная масса гелия = 0,004 кг/моль.5.36 Оценить среднюю длину свободного пробегаикоэффициент диффузии D ионов в водородной плазме.
Температураплазмы Т = 107 К, число ионов в V = 1 см3 плазмы равно N = 1015.Эффективный диаметр иона водорода считать равным dэф = 1,13 10–10м. Молярная масса атомарного водорода = 0,001 кг/моль.5.37 Найти среднюю длину свободного пробега молекул кислородапри нормальных условиях, если известно, что коэффициентдиффузии кислорода при нормальных условиях D = 0,19 см 2/с.Молярная масса кислорода = 0,032 кг/моль.5.38 Найти массу кислорода, прошедшего вследствие диффузиичерез площадку S = 10 см2 за = 5 с, если градиент плотности в4направлении,перпендикулярномплощадке,d dx 1,5 кг/м .Температура кислородаt = 20 С, давление Р = 0,5 105 Па.Эффективный диаметр молекулы кислорода равен dэф = 3,6 10–10 м,молярная масса кислорода = 0,032 кг/моль.5.39 Найти градиент плотности d dx для углекислого газа внаправлении,перпендикулярномплощадке,черезкаждыйквадратный метр которой переносится поток массы, равный m = 2 10–3кг/с.
Температуру газа принять t = 30 С, среднее давлениеР = 105 Па. Эффективный диаметр молекулы углекислого газа dэф =0,4 нм, молярная масса углекислого газа = 0,044 кг/моль.5.40 Определить зависимости коэффициента диффузии D идеальногогаза от температуры Т при следующих процессах: а) изобарическом,б) изохорическом. Изобразить эти зависимости на графиках.5.41 Найти зависимости коэффициента диффузии D идеальногогаза от давления Р при следующих процессах: а) изотермическом,б) изохорическом. Изобразить эти зависимости на графиках.5.42 Построить график зависимости коэффициента диффузииводорода от температуры в интервале 100К Т 600К через каждыеТ = 100К при постоянном давлении Р = 0,1 МПа.
Эффективныйдиаметр молекулы водорода dэф = 2,8 10–10 м. Молярная массаводорода = 0,002 кг/моль.5.43 Как и во сколько раз изменится коэффициент диффузии Dидеального одноатомного газа, если его температуру адиабатическиувеличить в m = 2 раза?1085.44 Идеальный газ состоит из жестких двухатомных молекул. Каки во сколько раз изменится коэффициент диффузии газа, если егообъем уменьшить в m = 5 раз в результате адиабатического сжатия?5.45 При нагревании идеального газа в закрытом сосудекоэффициент диффузии увеличился в m = 4 раза. Во сколько разизменилась температура газа?5.46 В сосуде под подвижным поршнем находится кислород. Как иво сколько раз нужно изменить температуру газа, чтобы коэффициентдиффузии уменьшился в m = 1,5 раза?5.47 Вычислить коэффициент вязкостикислорода принормальных условиях.
Эффективный диаметр молекулы кислородаравен dэф = 0,36 нм, молярная масса кислорода = 0,032 кг/моль.5.48 Найти коэффициенты вязкостииазота при12температурах t1 = 100 С и t2 = 200 С при давлении Р = 105 Па.Эффективный диаметр молекулы азота dэф = 3,8 10–10 м, молярная массаазота = 0,028 кг/моль.5.49 Найти коэффициент внутреннего тренияазота принормальных условиях, если известно, что его коэффициентдиффузии в этих условиях D = 0,142 см2/с. Молярная масса азота =0,028 кг/моль.5.50 При каком давлении отношение коэффициентов внутреннеготрения и диффузии идеального газа равно D 0,3 кг/м3, а средняяквадратичная скорость его молекул vср.кв.
= 632 м/с?5.51 Коэффициент вязкостиуглекислого газа при нормальных–5условиях = 1,4 10 кг/(м с). Вычислить среднюю длину свободногопробега молекул и коэффициент диффузии D. Молярная массауглекислого газа = 0,044 кг/моль.5.52 Вязкость аргона при нормальных условиях = 2,1 10–5 кг/(м с).Вычислить: а) среднюю арифметическую скорость тепловогодвижения атомов, б) среднюю длину свободного пробега атомов,в) среднее число столкновений атома за одну секунду.
Молярнаямасса аргона = 0,04 кг/моль.5.53 Тонкая плоскопараллельная пластинка длиной L = 2,5 см ишириной а = 2 см неподвижно расположена в потоке жидкости,текущей вдоль ее поверхности. Определить коэффициент вязкостижидкости, если на каждую сторону пластинки действует силаF = 1,5 Н, а градиент скорости в месте ее нахождения du dx = 2 c–1.5.54 Самолет летит со скоростью u = 360 км/час. Считая, что толщинаслоя воздуха у его крыла, увлекаемого вследствие вязкости, равна L= 0,04 м, найти касательную силу, действующую на каждыйквадратный метр поверхности крыла.
Принять, что средняя длинасвободного пробега молекул воздуха равна = 9,4 10–8 м, а воздух109находится при нормальных условиях. Молярная масса воздуха=0,029 кг/моль.5.55 Вокруг крыла летящего самолета вследствие вязкостиувлекается слой воздуха толщиной L = 2 см. Касательная сила,действующая на каждый квадратный метр поверхности крыла, равнаF = 5 10–2 Н. Найти скорость u самолета. Диаметр молекулы воздухапринять равным dэф = 0,3 нм, температура окружающей среды t = 5 С.Молярная масса воздуха = 0,029 кг/моль.5.56 В азоте, находящемся под давлением Р = 1 МПа и притемпературе Т = 300 К, движутся друг относительно друга двепараллельные пластины со скоростью u = 1 м/с. Расстояние междупластинами L = 1,5 мм. Определить силу внутреннего трения,действующую на поверхность пластины площадью S = 1 см2.Средняя длина свободного пробега молекул при этих условиях= 6,5 нм, молярная масса азота = 0,028 кг/моль.5.57 В ультраразреженном азоте, находящемся под давлениемР = 1 мПа при температуре Т = 300 К, движутся друг относительнодруга две параллельные пластины со скоростью (u2 – u1) = 2 м/с.Расстояние между пластинами не изменяется и много меньшесредней длины свободного пробега молекул.
Определить силу Fвнутреннего трения, действующую на поверхность пластиныплощадью S = 1 м2. Молярная масса азота = 0,028 кг/моль.5.58 Два тонкостенных коаксиальных цилиндра длиной L = 10 смнаходятся в воздухе при нормальных условиях и могут свободновращаться вокруг их общей оси. Зазор между цилиндрами h = 2 мм.Вначале внешний цилиндр покоится, а внутренний приводят вовращение с частотой n = 20 с–1. Найти, через какое время частотавращения внешнего цилиндра станет равной n2 = 1 c–1. Радиусвнешнего цилиндра R = 5 см, его масса m = 100 г. Коэффициентвязкости воздуха= 17,2 10–6 Па с. Изменением относительнойскорости цилиндров при расчетах пренебречь.5.59 Цилиндр радиусом R1 = 10 см и длиной L = 30 см расположенвнутри цилиндра радиусом R2 = 10,5 см так, что оси обоих цилиндровсовпадают.
Малый цилиндр неподвижен, большой вращаетсяотносительно общей оси с частотой n = 15 с–1. Коэффициент вязкостигаза, в котором находятся цилиндры,= 0,8 мкПа с. Определить:а) касательную силу F, действующую на поверхность внутреннегоцилиндра площадью S = 1 м2; б) вращающий момент М, действующийна внутренний цилиндр.5.60 Стальной шарик радиусом r = 2 10–3 м падает в жидкости спостоянной скоростью u = 0,2 м/с. Определить вязкость жидкости,если ее плотность 1 = 1,2 103 кг/м3. Плотность стали 2 = 7800 кг/м3.1105.61 Определить время подъема со дна водоема глубинойН = 1 м пузырьков воздуха, движущихся с постоянной скоростью.Диаметры пузырьков соответственно равны D1 = 1 мм и D2 = 2 мм;расширением пузырьков пренебречь.
Коэффициент вязкости воды= 10–3 кг/(м с).5.62 На вертикальном участке длиной L = 1,5 м стальной шарикдиаметром D = 3 мм движется в глицерине вниз с постояннойскоростью в течение времени = 65,5 с. Определить коэффициентвязкости глицерина. Плотности: стали 1 = 7800 кг/м3, глицерина32 =1260 кг/м .5.63 Найти зависимости коэффициентов вязкости и диффузии Dидеального газа от температуры Т при изобарическом процессе.Изобразить эти зависимости на графиках.5.64 Найти зависимости коэффициентов вязкости и диффузии Dидеального газа от давления в изотермическом процессе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
