Ідеальний газ. Робота, теплота, внутрішня енергія. Перше начало термодинаміки. Теплоємність

Термодинаміка та молекулярна фізики

1.17 Посудина об’ємом 1 літр наповнена водою при температурі 27 °С. Чому б дорівнював тиск Р в середині посудини, як би взаємодія між молекулами води раптово зникла?

1.19 Під час вибуху атомної (уранової) бомби в її центрі досягається температура порядку Т» 10 кеВ. Приймаючи орієнтовано густину урана в центрі бомби рівною r = 20 г/см³, знайти тиск в середині бомби при цій температурі. Порівняти цей тиск з тиском в центрі Землі, обрахованим за умови, що густина Землі постійна і рівна r_з =5,5 г/см³. Тиск світлового випромінювання не враховувати.

1.21 Визначити масу повітря m, яке знаходиться між двома її віконними рамами при атмосферному тиску Р, враховуючи, що температура змінюється по лінійному закону від Т₁ до Т₂ (Т₂>Т₁). Площа вікна рівна S, відстань між ними – l.

1.22 Оцінити розмір циліндра автомобіля “Москвич”. При засмоктуванні в циліндр повітря із атмосфери, змішаного з бризками бензину, горюча суміш підігрівається до температури ~ 80 °С. Витрати бензину при їзді зі швидкістю 60 км/г (3000 об/хв. двигуна, двигун чотирьох циліндричний) складають приблизно 8 кг на 100 км. Бензин являє собою суміш вуглеводню (C_nH_2n) з відносною молекулярною масою ~ 100, точка кипіння його ~ 80 °С.

1.26 На PV діаграмі, мал.1.26 показані різні обернені процеси зміни стану деякої термодинамічної системи. Відомо, що коли система переходить із стану 1 в стан 2 по шляху 1-3-2, то вона отримує Q₁₃₂=80 Дж тепла і при цьому здійснює роботу А₁₃₂=30 Дж.

1) Яку кількість тепла Q₁₄₂ отримає система, переходячи із стану 1 в стан 2 по шляху 1-4-2, якщо відомо, що при цьому вона здійснює роботу А₁₄₂=10 Дж?

2) Система повертається із стану 2 в стан 1 по шляху 2-1. Зовнішня робота здійснена над системою рівна А₂₁=20 Дж. Яку кількість тепла Q₂₁ віддає система протягом цього процесу?

3) Знайти кількість тепла Q₁₄ і Q₄₂ які поглинає система в процесах 1-4 і 4-2, якщо різниця внутрішніх енергій U₄-U₁=40 Дж.

1.27 При повному згоранні моля метану в вуглекислоту і воду виділяється Q₁=887 кДж. При утворенні з елементів моля води виділяється Q₂=287 кДж, а при повному згоранні вуглецю з утворенням моля CO₂ виділяється тепло Q₃=407 кДж. Визначити теплоту Q утворення моля метана з твердого вуглецю і газоподібного водню?

1.45 1) Нагрівається чи охолоджується ідеальний газ, якщо він розширюється по закону PV²= const?

2) Яка його молярна теплоємність в цьому процесі?

1.64 Для отримання газів при надвисоких температурах і тисках іноді застосовується установка, яка складається з закритого з одного кінця циліндра-ствола і поршня-кулі, яка влітає в циліндр з відкритої сторони. При хорошій обробці ствола і кулі вдається добитися малої втрати газу через зазор. Завдяки дуже високим температурам сильно стиснуті гази в цих умовах можна вважати ідеальними. Оцінити верхню границю температури Т, тиску Р і густини r аргону, який стискається в такій установці, якщо куля масою m=100г влітає в ствол, який має об’єм V=200 см³, з початковою швидкістю v=250 м/с. Початкові температура і тиск відповідно дорівнюють Т₀=300 К і Р₀= 1 атм.

1.76 Змішано m₁=4,032 г водню з m₂=32 г кисню. Їх питомі теплоємності відповідно c_P1=3,50 кал/(г×°C) і c_P2=0,218 кал/(г×°C). Визначити зменшення внутрішньої енергії DU цієї суміші при охолоджені її на Dt = 20 °C при постійному об’ємі. Для обох газів g = 1,40.

1.88 Під поршнем в циліндрі знаходяться два різних ідеальних газа (по одному молю), які розділені легкою теплопроникною рухомою перегородкою. Знайти вираз для роботи, яка затрачується на переміщення такого поршня в умовах відсутності теплообміну з оточуючим середовищем. Рух повільний, так що між обома газами весь час зберігається теплова рівновага. Початкові температура і об’єм рівні Т₀ і V₀ відповідно, кінцевий об’єм – V_.

1.99 По тепло ізольованій трубці, різниця тисків на кінцях якої рівна 100 атм., тече вода. Температура води на вході Т₁ =20 °C. Наскільки градусів збільшиться її температура на виході? Стисненням води знехтувати.

Дата добавления: 2015-05-26