Перший закон термодинаміки. Теплоємність газів. 4 страница

Відповідь: 1а) р=2,87∙10⁶ Па; 1б) р=2,73∙10⁸ Па; 2а) р=3,09∙10⁶ Па; 2б) р=6,18∙10⁷ Па.

5.479. В закритій судині об'ємом V = 0,5 м³ знаходиться 0,6 кмоля вуглекислого гази при тиску 3∙10⁶ Па, Користуючись рівнянням Ван-дер-Ваальса, знайти, в скільки разів треба збільшити температуру газу, щоб тиск збільшився удвічі.

Відповідь: 1,85.

5.480. 1 кмоль кисню знаходиться при температурі t=27°C і тиску р=10⁷ Па. Знайти об'єм газу, вважаючи, що кисень за даних умов поводиться як реальний газ.

Відповідь: 0,231 м³.

5.481. 1 кмоль азоту знаходиться при температурі t = 27°C і тиску 5∙10⁶ Па. Знайти об'єм газу, вважаючи, що азот за даних умов поводиться як реальний газ.

Відповідь: 0,49 м³.

5.482. Знайти ефективний діаметр молекули кисню, вважаючи, що критичні величини Т_к і р_к для кисню відомі.

Відповідь: 2,94∙10^{-10 м.}

5.483. Знайти ефективний діаметр молекули азоту двома способами: 1) по даному значенню середньої довжини вільного пробігу молекул за нормальних умов =9,5∙10^{-8 м,} 2) по відомій величині постійної b в рівнянні Ван-дер-Ваальса.

Відповідь: 1) 2,97∙10^{-10 м, 2) 3,13}∙10^{-10 м.}

5.484. Знайти середню довжину вільного пробігу молекул вуглекислого газу за нормальних умов. Ефективний діаметр молекули обчислити, вважаючи відомими для вуглекислого газу критичні температуру Т_к і тиск р_к.

Відповідь: 7,9∙10^{-8 м.}

5.485. Знайти коефіцієнт дифузії гелію при температурі t=17°C і тиску p=1,5∙10⁵ Па. Ефективний діаметр атома гелію обчислити, вважаючи відомими для гелію Т_к і р_к.

Відповідь: 3,5∙10^-5 м²/с.

5.486. Побудувати ізотерми p=f(V) для одного кіломоля вуглекислого газу при температурі 0°С. Газ розглядати як: 1) ідеальний і 2) реальний. Значення V в м³/кмоль для реального газу узяти наступні: 0,07; 0,08; 0,10; 0,12; 0,14; 0,16; 0,18; 0,20; 0,25; 0,30; 0,35 і 0,40; для ідеального газу — в інтервалі 0,2≤V≤0,4 м³/кмоль.

5.487. Знайти тиск, обумовлений силами взаємодії молекул, укладених в одному кіломолі газу, що знаходиться за нормальних умов. Критична температура і критичний тиск цього газу рівні відповідно T_к = 417 К і р_к= 77∙10⁵ Па.

Відповідь: 1,31∙10³ Па.

5.488. Для водню сили взаємодії між молекулами незначні; переважну роль грають власні розміри молекул. 1) Написати рівняння стану такого напівідеального газу. 2) Знайти, якої помилки ми припустимося при знаходженні числа кіломолей водню, що знаходиться в деякому об'ємі при температурі t = 0°С і тиску p = 2,8∙10⁷ Па, не враховуючи власних розмірів молекул.

Відповідь: 2) 33 %.

5.489. В посудині об'ємом 0,01 м³ знаходиться 0,25 кг азоту при температурі 27° С. 1) Яку частину тиску газу складає тиск, обумовлений силами взаємодії молекул? 2) Яку частину об'єму судини складає власний об'єм молекул?

Відповідь: 1) 4,95 %, 2) 0,86 %.

5.490. 0,5 кмоля деякого газу займає об'єм V₁= 1 м³. При розширенні газу до об'єму V₂ = 1,2 м³ була виконана робота проти сил взаємодії молекул, рівна А=569 Дж. Знайти для цього газу постійну а, що входить в рівняння Ван-дер-Ваальса.

Відповідь: 1,36∙10⁵ Н·м⁴/кмоль².

5.491. 20 кг азоту адіабатично розширяються в пустоту від V₁= l м³ до V₂ = 2 м³. Знайти пониження температури при цьому розширенні, вважаючи відомою для азоту постійну а, що входить в рівняння Ван-дер-Ваальса. (Див. відповідь задачі 5.478.)

Відповідь: ΔТ = 2,33 К.

5.492. 0,5 кмоля трьохатомного газу адіабатично розширяється в пустоту від V₁ = 0,5 м³ до V₂ = 3 м³. Температура газу при цьому знижується на 12,2°. Знайти з цих даних постійну а, що входить в рівняння Ван-дер-Ваальса.

Відповідь: 3,64∙10⁵ Н·м⁴/кмоль².

5.493. 1) Який тиск треба прикласти, щоб вуглекислий газ перетворити на рідку вуглекислоту при температурі: а) 31°С і б) 50°С? 2) Який найбільший об'єм може займати 1 кг рідкої вуглекислоти? 3) Яка найбільша пружність насиченої пари рідкої вуглекислоти?

Відповідь: 1а) 73,95∙10⁵ Па, 2) V = 2,9∙10^{-3 м3}, 3) 73,95∙10⁵ Па.

5.494. Знайти густину водяної пари при критичному стані, вважаючи відомою для них постійну b, що входить в рівняння Ван-дер-Ваальса. (Див. відповідь задачі 5.478.)

Відповідь: 196 кг/м³.

5.495. Знайти густину гелію в критичному стані, вважаючи відомими для гелію значення критичних величин Т_к і р_к.

Відповідь: 57 кг/м³.

5.496. 1 кмоль кисню займає об'єм 0,056 м³ при тиску 932∙10⁵ Па. Знайти температуру газу, користуючись рівнянням Ван-дер-Ваальса в приведених величинах.

Відповідь: 400 К.

5.497. 1 кмоль гелію займає об'єм V = 0,237 м³ при температурі t=–200° С. Знайти тиск газу, користуючись рівнянням Ван-дер-Ваальса в приведених величинах.

Відповідь: 2,7∙10⁶ Па.

5.498. Знайти, в скільки разів тиск газу більше його критичного тиску, якщо відомо, що його об'єм і температура удвічі більше критичних значень цих величин.

Відповідь: 2,45.

ЛІТЕРАТУРА

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. - М: Высшая школа, 1989.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1985.

3. Чолпан П.П. Основи фізики. - К.: Вища школа, 1995.

4. Дущенко В.П., Кучерук І.М. Загальна фізика. - К.: Вища школа, 1993.

5. Савельев И.В. Курс общей физики. - М: Наука, 1988. - Т.1.

6. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. - М: Наука, 1974. - Т.1.

7. Стрелков С.П. Механика. - М: Наука, 1975.

8. Александров Н.В., Яшкин А.Я. Курс общей физики. Механика. - М.: Просвещение, 1978.

9. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. - М.: Наука, 1976.

10. Телеснин Р.В. Молекулярная физика. — М.: Высшая школа, 1973.

11. Чертов А.Г., Воробьёв А.А. Задачник по физике. - М.: Высшая школа, 1981.

12. Волькенштейн ВС. Сборник задач по общему курсу физики. - М.: Наука, 1979.

13. Збірник задач з фізики / Барановський В.М., Бережний П.В., Водний П.О., Горбачук І.Т. та інш. - К.: Вища школа, 1993.

14. Гаркуша І.П., Курінний В.П., Певзнер М.Ш. Збірник задач з фізики. - К.: Вища школа, 1995.

15. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики. - М: Высшая школа,1991.

16. Гурьев Л.Г., Кортнев А.В. и др. Сборник задач по общему курсу физики. - М.: Высшая школа, 1972.

17. Фирганг Е.В. Руководство к решению задач по курсу общей физики. - М.: Высшая школа, 1978.

18. Коршак С.В., Гончаренко С.І., Коршак Н.М. Методика розв'язування задач з фізики. - К.: Вища школа, 1976.

ЗМІСТ

ПЕРЕДМОВА 1 Основи молекулярно-кінетичної теорії речовини. 2 Явища переносу в газах. 3 Перший закон термодинаміки. Теплоємність газів. 4 Другий закон термодинаміки. 5 Реальні гази. ЛІТЕРАТУРА

Навчальне видання

ПРАКТИКУМ З ФІЗИКИ

для студентів інженерних спеціальностей

Частина ІІ. Молекулярна фізика.

Укладачі: Ващенко В‘ячеслав Андрійович, д.т.н, професор,

Колінько Сергій Олександрович, к.ф-м.н., доцент,

Рудь Максим Петрович,

Нетребчук Лідія Кузьмівна

Бутенко Тетяна Іванівна, к.т.н., доцент

Бондаренко Максим Олексійович, к.т.н., доцент