Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров
Кафедра физики Физика
Часть 1 Физические основы механики. Физические основы молекулярной физики и термодинамики
Программа, методические указания и контрольные задания
Для студентов заочного факультета всех специальностей
Санкт-Петербург 2005
Стоимость решения одной задачи по физике от ...руб.
Выполнены следующие задачи: Контрольная работа 1, задачи:
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 33, 34, 35, 36, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 58, 59, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70
Задача 1 Смесь 40 г водорода и 80 г неона находится в сосуде емкостью 0,8м3 при давлении 0,5 МПа. Определить температуру газа.
Задача 2 В обеих частях закрытого горизонтального цилиндра, разделенного на две части теплонепроницаемым легко подвижным поршнем, находятся одинаковые массы газа при температурах 300 и 450 К соответственно. На какие части поршень делит цилиндр?
Задача 3 В смеси газов содержится 30% кислорода и 70% гелия. Определить плотность газа при температуре 300 К и давлении 0,01 МПа.
Задача 4
В воздухе содержится 23,6% кислорода и 76,4% азота (по массе) при давлении 100 кПа и температуре 13С. Найти плотность воздуха и парциальное давление кислорода.
Задача 5
Открытый сосуд при атмосферном давлении медленно нагревают от 250 до 350 К. Какая часть массы воздуха осталась в нем? Расширением сосуда пренебречь
Задача 6
В вертикальном цилиндре под тяжелым поршнем находится воздух при температуре 250К и давлении 1 МПа. Определить площадь сечения поршня, если его масса 100 кг, а объем сжатого воздуха 0,5 л.
Задача 7
В сосуде емкостью 50 л находится азот при температуре 17С. Вследствие утечки газа давление уменьшилось на 80 кПа. Определить массу газа, вышедшего из баллона. Температуру считать неизменной
Задача 8
Определить массу газа в баллоне емкостью 90 л при температуре 295 К и давлении Па, если его плотность при нормальных условиях 1,3 кг/м3.
Задача 9
Автомобильная камера машины емкостью 6 л содержит 26 г воздуха при температуре 27С. После подкачки воздуха давление увеличилось на 20%, а температура повысилась на 5С. Какую массу воздуха дополнительно ввели в камеру?
Задача 10
Сколько молекул кислорода находится в сосуде объемом 33,8 м2 при температуре 27 С и давлении 1,2 Мпа. Найти суммарную энергию теплового движения всех молекул газа.
Задача 11 Вычислить энергию теплового движения 40 г кислорода при 147С. Какую часть этой энергии составляет энергия поступательного движения молекул?
Задача 12 Вычислить температуру кислорода, при которой энергия теплового движения молекул не будет достаточна для того, чтобы молекулы преодолели силу земного притяжения и навсегда покинули планету.
Задача 13 Определить среднюю квадратичную скорость молекул газа, заключенного в сосуд вместимостью 2 л под давлением 200 кПа. Масса газа 0,3 г. Вычислить кинетическую энергию поступательного движения молекул газа.
Задача 14 Каково давление азота, если средняя квадратичная скорость его молекул 500 м/с, а его плотность 1,35 кг/м3? Найти энергию поступательного и вращательного движения одной молекулы газа.
Задача 15
Два одинаковых сосуда, содержащие одинаковое число атомов гелия, соединены краном. В первом сосуде средняя квадратичная скорость атомов газа равна 100 м/с, во втором – 2000 м/с. Какой будет скорость, если кран открыть и сделать сосуды сообщающимися?
Задача 16
Найти число молекул в 1 м3 и среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы газа, находящегося при давлении 0,2 МПа и температуре 127С.
Задача 17
Если молекулы воды, содержащиеся в 1 г воды, равномерно распределить по поверхности Земли (земного шара), то сколько их придется на 1 см2? Считать Землю идеальной сферой радиусом 6400 км.
Задача 18
В баллоне имеется 16 мг кислорода. Через отверстие в каждую секунду вытекает 1млрд. молекул. За какое время газ вытечет из баллона?
Задача 19
Вертикально поставленный цилиндр заполнен воздухом при давлении 0,1 МПа и закрыт легкоподвижным поршнем, масса которого 50 кг и площадь поперечного сечения 49 см2. При температуре 27С поршень устанавливается на некоторой высоте от дна цилиндра. Как изменится положение поршня, если на него положить дополнительный груз массой 50 кг, а температуру повысить на 150 К?
Задача 20
Какова длина ребра куба, содержащего 2*10(6) молекул идеального газа при нормальных условиях?
Задача 22
При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул азота равна средней арифметической скорость молекул водорода, находящихся при температуре 400К?
Задача 23
Взвешенные в воздухе пылинки можно рассматривать как крупные молекулы. Какова средняя арифметическая скорость пылинки, если её масса 10-14кг? Температура воздуха 300К.
Задача 24
Определить среднюю длину и среднюю продолжительность свободного пробега молекул кислорода при температуре 300К и давлении 10,2Па.
Задача 25
При каком давлении длина свободного пробега молекул водорода, находящегося при температуре 127 С, равна 0,1 мм, если при нормальных условиях она составляет 1,6*10(-7) м?
Задача 26
Пространство между двумя коаксиальными цилиндрами заполнено газом. Радиус внешнего цилиндра 20,5 см, внутреннего 20 см. Длина обоих цилиндров равна 30 см. Внешний цилиндр вращается вокруг неподвижного внутреннего цилиндра с частотой 25 с-1. Какая сила будет действовать на 1 м2 поверхности внутреннего цилиндра, если вязкость газа 18 мкПа∙с? С достаточной степенью точности слой газа между цилиндрами можно рассматривать как плоский.
Задача 29
Стальной цилиндрический стержень длиной 15 см и диаметром 1 см прогревается с одного конца до температуры 650 К, а другим концом все время касается льда при температуре 273 К. Предлагая, что теплопередача теплоты идет исключительно вдоль стержня (без потерь через стенки), подсчитать массу льда, растаявшего за 1,5 мин. Теплопроводность стали 49 Вт/(м*К)
Задача 31 Одна и та же масса двухатомного идеального газа сжимается один раз изотермически, а второй раз адиабатно. Начальные параметры газа в обоих случаях одинаковы. Найти отношение работы сжатия при адиабатном процессе к работе при изотермическом процессе, если в обоих процессах объем уменьшился в три раза.
Задача 32 Найти увеличение внутренней энергии и работу расширения 30 г водорода при постоянном давлении, если его объем увеличится в пять раз. Начальная температура 270 К.
Задача 33 Газ занимает объем 12 л при давлении 0,2 МПа. Определить работу, совершенную газом, если он изобарно нагревается от 300 до 348 К.
Задача 34
Определить молярную массу газа, если при изохорном нагревании на 10С 20 г газа требуется 630 Дж теплоты, а при изобарном – 1050 Дж.
Задача 35
Горючую смесь газов помещают в цилиндр с поршнем. При быстром сжатии она воспламеняется при температуре 1200 К. Во сколько раз уменьшился объем смеси, если начальная ее температура была 300 К. Процесс считать адиабатным
Задача 36
В баллоне емкостью 5 л находится азот при 300 К и давлении 16,8 МПа. Баллон нагревают и при давлении 26,8 МПа он разрывается, давление газа при этом уменьшается до 0,1 МПа. Предполагая, что процесс расширения газа после взрыва адиабатный, определить: 1) объем газа после взрыва; 2) его температуру; 3) изменение внутренней энергии.
Задача 37
Определить отношение теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме, если при изобарном нагревании его на 100 К требуется 4200 Дж теплоты, а при изохорном охлаждении газ отдает 5040 Дж теплоты при уменьшении давления в два раза. Начальная температура газа при изо-хорном охлаждении 400 К.
Задача 38
Кислород занимает объем 5 л при давлении 0,2МПа, а при давлении 1 МПа та же масса газа занимает объем 2 л. Определить количество теплоты, сообщенное газу в процессе перехода из первого состояния во второе, изменение внутренней энергии и совершенную газом работу, если процесс происходил: 1) сначала изохорно, затем изобарно; 2) сначала изобарно, затем изохорно. Объясните совпадение и различие ответов.
Задача 39
Сосуд с газом при температуре 283 К движется со скоростью 250 м/с. Определить температуру азота в сосуде, если он внезапно остановится. Передачей теплоты стенкам пренебречь.
Задача 40
Углекислый газ, находящийся при температуре 450 К и давлении 0,5 Мпа, расширяется адиабатно до тройного объема. Найти температуру и давление гаха после расширения.
Задача 42
Чему равно изменение энтропии 10г воздуха при изобарном расширении от 3л до 8л.
Задача 43
Чему равно изменение энтропии 10г воздуха при изохорном нагревании от 250 до 300К?
Задача 44
Чему равно изменение энтропии 10г воздуха при изотермическом расширении от 3 до 8л?
Задача 45
Чему равно изменение энтропии 10 г воздуха при изобарном охлаждении от 300 до 250 К.
Задача 46
Газ сначала был нагрет изобарно так, что его объем увеличился в 4 раза, затем изохорно охлажден так, что давление уменьшилось в 4 раза. Определить изменение энтропии для одного киломоля газа.
Задача 49
Вычислить изменение энтропии при превращении 150 г воды, взятой при 20 С, в пар при 100 С.
Задача 52
Идеальная холодильная машина работает по обратимому циклу Карно с КПД 40% и за один цикл совершает работу 25кДж. Какое количество теплоты машина берёт от холодильника за один цикл?
Задача 53
Определить термический КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, если температура нагревателя 1000С, а холодильника 00С. На сколько нужно повысить температуру нагревателя, чтобы увеличить КПД машины в 3 раза ( при неизменной температуре холодильника)?
Задача 54
Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, передаёт холодильнику 288МДж теплоты в час. Температура нагревателя 3770С, а холодильника 270С. Определить мощность установки.
Задача 55
Тепловая машина совершает термодинамических цикл, изображенный на рис. Вычислить КПД цикла, если максимальная температура рабочего тела 500 К, а минимальная 300 К.
Задача 56
Тепловая машина совершает термодинамический цикл, изображенный на рис.6 в координатах (температура, энтропия). Вычислить КПД цикла, если максимальная температура рабочего тела 500 К, а минимальная 300 К.
Задача 59
Идеальный двухатомный газ совершает цикл, состоящий их двух изотерм и двух изохор, причем наибольшая температура газа 500 К, а наименьшая 300 К, наибольший объем 12 л, а наименьший 3 л. Найти КПД цикла.
Задача 62
Скорость звука в газе при нормальных условиях равна 340м/с, а постоянная адиабаты равна 1,4. Какова плотность газа?
Задача 63
Скорость звука в кислороде при некоторой температуре 640м/с. Определить скорость звука в гелии при той же температуре газа.
Задача 64
Найти отношение удельной теплоёмкости при постоянном давлении к удельной теплоёмкости при постоянном объёме для газовой смеси, состоящей из 7г гелия и 14г водорода.
Задача 65
Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса 4*10(-3) кг/моль и отношение молярной теплоемкости при постоянном давлении к молярной теплоемкости при постоянном объеме равно 1,67.
Задача 66
Трехатомный газ под давлением 240 кПа и температуре 20С занимает объем 5 л. Определить молярную теплоемкость этого газа при постоянном давлении.
Задача 69
Определить давление, которое создает 1 моль кислорода, если он занимает объем 0,5 л при температуре 300 К. Постоянная Ван-дер-Ваальса для кислорода. Сравнить результаты с давлением, вычисленным по уравнению Менделеева-Клапейрона.
WhatsApp:
Telegram: +79119522521
