Примеры решения задач Термодинамика

Primmat.ru
Инженерная графика Начертательная геометрия
	Методы проецирования
	Поверхности
	Преобразование чертежа
	Позиционные задачи
Ядерная физика, задачи
Графические методы решения задач
	Свойства ядер, модели
	Реакции ядра, частицы
	Структура ядра
	Капельная модель ядра
	Деление ядер
	Нейтронная физика
	История создания атомного и термоядерного оружия
	Законы радиоактивного распада
	Интегралы от функций, рациональным образом зависящих от экспоненты
	Энергия распада
	Энтропия
	Взаимодействие нейтронов с ядрами
	Задачи на ядерные реакции
	Деление и синтез ядер
	Сборник примеров и задач
	Законы сохранения и взаимодействия
Электростатика
	Электромагнитное взаимодействие
	Электростатическом поле
Физика справочник
	Термодинамика
	СИ Частотный спектр
	Кинематика
	Электpостатика
	Волновая оптика
	Динамика
	Инструмент Paintbrush (Кисть)
	Молекулярное строение
	Электрическое поле
	Радиоактивность
	Геометрическая оптика
	Квантовая механика
	Электромагнитное поле
	Оптика
	Механика
	Физические константы
	Тепловое излучение
	Прикладная математика и физика
	Электромагнитное взаимодействие
	Закон Кулона
	Фотоэлектрический эффект
	Электромагнетизм
	Электромагнетизм
	Электричество
	Атомная физика
Математика
	Нахождение дифференциала
	Вычисление двойного интеграла
	Интегрирование тригонометрических функций
	Вычислить работу векторного поля
	Одночлены и многочлены
	Интегральное исчисление
	Применение интегралов
	Дифференциальные уравнения
	Вычисление интегралов
	Неопределенный интеграл
	Несобственные интегралы
	Вычисление объема тела
	Вычисление длин дуг
	Вычисление площадей фигур
	Площадь в полярных координатах
	Площадь в декартовых координатах
	Кратные интегралы
	Методы интегрирования
	Первообразная, производная
	Формула замены
	Определенные интегралы
	Степенные ряды
	Решение дифф. уравнения
	Линейные дифф.уравнения
	Дифференциал задачи
	Комплексные числа
	Матрицы
	Векторная алгебра
	Предел функции
	Исследования функции
	Аналитическая геометрия
	Векторная алгебра
	Общие свойства пределов
	Построение графика
	Матрицы свойства решения
	Производная функции
	Свойства комплексных чисел
	Асимптоты графика функции

 

МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА. Законы идеальных газов

Пример 1. Определить молярную массу М углекислого газа СО₂.

Пример 2. Найти молярную массу М смеси кислорода массой m₁=25 г и азота массой m₂=75 г.

Пример 3. Определить: 1) число N молекул воды, занимающей при температуре t=4°C объем V= 1 мм³; 2) массу m₁ молекулы воды; 3) диаметр d молекулы воды, считая, что молекулы имеют форму шариков, соприкасающихся друг с другом

Пример 4. В баллоне объемом V= 10 л находится гелий под давле­нием r₁=l МПа при температуре T₁=300 К. После того как из баллона был израсходован гелий массой m=10 г, температура в баллоне понизилась до T₂=290 К. Определить давление r₂ гелия, оставшегося в баллоне. Сила тяжести и вес Курс лекций по физике

МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ

Пример 1. В баллоне вместимостью V=6,9 л находится азот массой m=2,3 г. При нагревании часть молекул диссоциировали на атомы. Коэффициент диссоциации* a=0,2. Определить: 1) об­щее число N₁ молекул и концентрацию n₁ молекул азота до нагрева­ния; 2) концентрацию n₂ молекул и n₃ атомов азота после нагревания. Картинная галерея старых мастеров в Дрездене Галерея старых мастеров — лишь одна из обширных Государственных художественных коллекций в Дрездене. Здесь находятся также Галерея современного искусства, графический и нумизматический кабинеты, собрание скульптуры, музеи декоративного и народного искусства, собрание ювелирных изделий XIV—XVIII вв., коллекций фарфора, оловянной посуды и театральных кукол. Большая часть этих сокровищ была собрана курфюрстами (с 1806 г. — королями) Саксонскими из династии Веттинов.

Пример 2. В колбе вместимостью V=0,5 л находится кислород при нормальных условиях. Определить среднюю энергию  поступательного движения всех молекул, содержащихся в колбе.

Пример 3. Найти среднюю кинетическую энергию одной моле­кулы аммиака NH₃ при температуре t=27 °С и среднюю энергию вращательного движения этой молекулы при той же температуре.

ЭЛЕМЕНТЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Пример 1. Пылинки массой m=10^{-18 г взвешены в воздухе. Определить толщину слоя воздуха, в пределах которого концентра­ция пылинок различается не более чем на 1 %. Температура Т воздуха во всём объеме одинакова и равна 300 К.}

Пример 2. В сосуде содержится газ, количество вещества v которого равно 1,2 моль. Рассматривая этот газ как идеальный, определить число DN молекул, скорости J которых меньше 0,001 наиболее вероятной скорости J_в.

Пример 3. Зная функцию f(р) распределения молекул по импуль­сам, определить среднее значение квадрата импульса <p²>.

Пример 4. Средняя длина свободного пробега <l> молекулы угле­кислого газа при нормальных условиях равна 40 нм. Определить среднюю арифметическую скорость <J> молекул и число z соударе­ний, которые испытывает молекула в 1 с.

Пример 5. Два тонкостенных коаксиальных цилиндра длиной l= 10 см могут свободно вращаться вокруг их общей оси z. Радиус R большого цилиндра равен 5 см. Между цилиндрами имеется зазор размером d=2 мм. Оба цилиндра находятся в воздухе при нормаль­ных условиях. Внутренний цилиндр приводят во вращение с посто­янной частотой n₁=20 с^-1. Внешний цилиндр заторможен. Определить, через какой промежуток времени с момента освобождения внешнего цилиндра он приобретет частоту вращения n₂=1c^-1. При расчетах изменением относительной скорости цилиндров пре­небречь. Масса m внешнего цилиндра равна 100 г.

Пример 6. Барометр в кабине летящего самолета все время по­казывает одинаковое давление p=79 кПа, благодаря чему летчик считает высоту h полета неизменной. Однако температура воздуха за бортом самолета изменилась с t=5°С до t=1°C. Какую ошибку Dh в определении высоты допустил летчик? Давление р₀ у поверхности Земли считать нормальным.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

Пример 1. Вычислить удельные теплоемкости неона и водорода при постоянных объеме (с_v) и давлении (c_p), принимая эти газы за идеальные.

Пример 2. Вычислить удельные теплоемкости с_v и с_p смеси неона и водорода. Массовые доли газов соответственно равны w₁=0,8 и w₂=0,2. Значения удельных теплоемкостей газов взять из примера 1.

Пример 3. Определить количество теплоты, поглощаемой водоро­дом массой m=0,2 кг при нагревании его от температуры t₁=0°С до температуры t₂=100 °С при постоянном давлении. Найти также изменение внутренней энергии газа и совершаемую им работу.

Пример 4. Кислород занимает объем V₁=1 м³ и находится под давлением р₁=200 кПа. Газ нагрели сначала при по­стоянном давлении до объема V₂=3 м², a затем при постоянном объеме до давления Рис 11.1 р₂=500 кПа. Построить график процесса и найти: 1) изменение DU внутренней энер­гии газа; 2) совершенную им работу A; 3) количество теплоты Q, переданное газу.

Пример 5. Идеальный двухатом­ный газ, содержащий количество ве­щества v=l моль, находится под дав­лением p₁=250кПа и занимает объем V₁==10 л. Сначала газ изохорно на­гревают до температуры T₂=400 К. Далее, изотермически расширяя, до­водят его до первоначального давле­ния. После этого путем изобарного сжатия возвращают газ в начальное состояние. Определить термический КПД h цикла.

Пример 6. В цилиндре под поршнем находится водород массой m=0,02 кг при температуре T₁=300K. Водород начал расширяться адиабатно, увеличив свой объем в пять раз, а затем был сжат изо­термически, причем объем газа уменьшился в пять раз. Найти тем­пературу Т₂, в конце адиабатного расширения и работу А, совершен­ную газом. Изобразить процесс графически.

Пример Нагреватель тепловой машины, работающей по обра­тимому циклу Карно, имеет температуру t₁==200°С. Определить температуру Т₂, охладителя, если при получении от нагревателя количества теплоты Q₁= 1 Дж машина совершает работу A=0,4 Дж? Потери на трение и теплоотдачу не учитывать.

Пример 8. Найти изменение DS энтропии при нагревании воды массой m=100 г от температуры t₁=0°C до температуры t₂=100 °С и последующем превращении воды в пар той же температуры.

Пример 9. Определить изменение DS энтропии при изотермиче­ском расширении кислорода массой m=10 г от объема V₁=25 л до объема V₂=100 л.

РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ. ЖИДКОСТИ

Пример 1. В баллоне вместимостью V=8 л находится кислород массой m=0,3 кг при температуре T=300 К. Найти, какую часть вместимости сосуда составляет собственный объем молекул газа.

Пример 2. Углекислый газ, содержащий количество вещества v=l моль находится в критическом состоянии. При изобарном нагревании газа его объем V увеличился в k=2 раза. Определить изменение DТ температуры газа, если его критическая температура Т_кр=304 К.

Пример 3. В цилиндре под поршнем находится хлор массой m=20 г. Определить изменение DU внутренней энергии хлора при изотермическом расширении его от V₁=200 см³ до V₂=500 см³.

Пример 4. Найти добавочное давление р внутри мыльного пузыря диаметром d=10 см. Определить также работу А, которую нужно совершить, чтобы выдуть этот пузырь.

Пример 5. Определять изменение свободной энергии DЕ поверхности мыльного пузыря при изотермическом увеличении его объема от V₁=10cм³ дo V₂=2V₁.

Пример 6. Вода подается в фонтан из большого цилиндрического бака (рис. 12.2) и бьет из отверстия II—II со скоростью v₂=12 м/с. Диаметр D бака равен 2 м, диаметр d сечения II—II равен 2 см. Найти: 1) скорость v₁ понижения воды в баке; 2) давление p₁, под которым вода подается в фонтан; 3) высоту h₁ уровня воды в баке и высоту h₂ струи, выходящей из фонтана.

Пример 7. В сосуде с глицерином падает свинцовый шарик. Определить максимальное значение диаметра шарика, при котором движение слоев глицерина, вызванное падением шарика, является еще ламинарным. Движение считать установившимся